《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PCB設(shè)計中BGA器件布局布線經(jīng)驗談

2018-08-18
關(guān)鍵詞: PCB BGA smt

  SMT(Surface Mount Technology 表面安裝)技術(shù)順應(yīng)了智能電子產(chǎn)品小型化,輕型化的發(fā)展潮流,為實現(xiàn)電子產(chǎn)品的輕、薄、短、小打下了基礎(chǔ)。SMT技術(shù)在90年代也走向成熟的階段。但隨著電子產(chǎn)品向便攜式/小型化、網(wǎng)絡(luò)化方向的迅速發(fā)展,對電子組裝技術(shù)提出了更高的要求,其中BGA(Ball Grid Array 球柵陣列封裝)就是一項已經(jīng)進入實用化階段的高密度組裝技術(shù)。

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  BGA技術(shù)的研究始于60年代,最早被美國IBM公司采用,但一直到90年代初,BGA 才真正進入實用化的階段。由于之前流行的類似QFP封裝的高密管腳器件,其精細(xì)間距的局限性在于細(xì)引線易彎曲、質(zhì)脆而易斷,對于引線間的共平面度和貼裝精度的要求很高。 BGA技術(shù)采用的是一種全新的設(shè)計思維方式,它采用將圓型或者柱狀點隱藏在封裝下面的結(jié)構(gòu),引線間距大、引線長度短。這樣, BGA就消除了精細(xì)間距器件中由于引線問題而引起的共平面度和翹曲的缺陷。

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  BGA是PCB上常用的元器件,通常80﹪的高頻信號及特殊信號將會由這類型的封裝Footprint內(nèi)拉出。因此,如何處理BGA 器件的走線,對重要信號會有很大的影響。

  通常的BGA器件如何走線?

  普通的BGA器件在布線時,一般步驟如下:

  1.先根據(jù)BGA器件焊盤數(shù)量確定需要幾層板,進行疊層設(shè)計。

  2.然后對主器件BGA進行扇出(即從焊盤引出一小段線,然后在線的末端放置一個過孔,以此過孔到達另一層)。

  3.再然后從過孔處逃逸式布線到器件的邊緣,通過可用的層來進行扇出,一直到所有的焊盤都逃逸式布線完畢。

  扇出及逃逸時布線是根據(jù)適用的設(shè)計規(guī)則來進行的。包括扇出控制 Fanout Control 規(guī)則,布線寬度 RouTIng Width 規(guī)則,布線過孔方式 RouTIng Via Style 規(guī)則,布線層 RouTIng Layers 規(guī)則和電氣間距 Electrical Clearance 規(guī)則。 如果規(guī)則設(shè)置的不合理,比如層數(shù)不夠,不限寬度太寬走不出來,過孔太大打不下孔,間距違犯安全距離等等,扇出都會失敗。當(dāng)扇出操作沒有反應(yīng)的時候,請檢查您的各處規(guī)則設(shè)置并進行合適的修改,沒有問題之后扇出才能成功。如下圖所示。每一層的走線顏色是不同的。

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  扇出對話框可讓你控制并定義扇出和逃逸式布線的相關(guān)選項,同時有些選項用于盲孔(層對之間的鉆孔,可在層棧管理器 Layer Stack Manager 對話框設(shè)置)。其他的選項包含是否在內(nèi)部行列扇出的同時扇出另外兩行列,以及是否僅有網(wǎng)絡(luò)分配到的焊盤被扇出。

  極小BGA(0.4mm間距)器件該如何布線?

  BGA因為其加工工藝復(fù)雜,在設(shè)計階段除了考慮其功能設(shè)計之外,最主要還是要和PCB制板廠和貼片裝配廠溝通一下,不同的廠家所采取的工藝不同,能力也不一樣。對于加工制造成本方面,打樣和批量生產(chǎn)也不同。所以,BGA設(shè)計更重要的還要考慮加工成本,生產(chǎn)的良品率等等因素。

  今天要聊的這款BGA可不是個省油的燈。這一類BGA模塊設(shè)計已經(jīng)是刷新底線,屬于最小加工能力范疇。我們先來看看它的參數(shù)特征:

  BGA焊盤0.3mm(12mil)

  BGA中心間距是0.4mm(16mil)

  焊盤與焊盤邊到邊的X Y方向均為0.1mm(4mil)。

  焊盤與焊盤邊沿對角線方向均為0.27mm(10.8mil)

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