Βασικά σημεία αυτού του άρθρου
- Οι συσκευασίες BGA είναι συμπαγείς σε μέγεθος και έχουν υψηλή πυκνότητα ακίδων.
- Στα πακέτα BGA, η αλληλεπίδραση σήματος λόγω ευθυγράμμισης και κακής ευθυγράμμισης λέγεται διαφωνία BGA.
- Η αντιπαράθεση BGA εξαρτάται από τη θέση του σήματος εισβολέα και του σήματος του θύματος στη διάταξη πλέγματος μπάλας.
Σε IC πολλαπλών πυλών και πλήθους ακίδων, το επίπεδο ενσωμάτωσης αυξάνεται εκθετικά.Αυτά τα τσιπ έχουν γίνει πιο αξιόπιστα, στιβαρά και εύχρηστα χάρη στην ανάπτυξη πακέτων συστοιχίας πλέγματος μπάλας (BGA), τα οποία είναι μικρότερα σε μέγεθος και πάχος και μεγαλύτερα σε αριθμό ακίδων.Ωστόσο, το crosstalk BGA επηρεάζει σοβαρά την ακεραιότητα του σήματος, περιορίζοντας έτσι τη χρήση των πακέτων BGA.Ας συζητήσουμε τη συσκευασία BGA και το crosstalk BGA.
Πακέτα συστοιχίας πλέγματος μπάλας
Ένα πακέτο BGA είναι ένα πακέτο επιφανειακής στήριξης που χρησιμοποιεί μικροσκοπικές μεταλλικές μπάλες αγωγού για την τοποθέτηση του ολοκληρωμένου κυκλώματος.Αυτές οι μεταλλικές μπάλες σχηματίζουν ένα σχέδιο πλέγματος ή μήτρας που είναι διατεταγμένο κάτω από την επιφάνεια του τσιπ και συνδέεται με την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
Ένα πακέτο συστοιχίας πλέγματος μπάλας (BGA).
Οι συσκευές που είναι συσκευασμένες σε BGA δεν έχουν καρφίτσες ή απαγωγές στην περιφέρεια του τσιπ.Αντίθετα, η διάταξη πλέγματος μπάλας τοποθετείται στο κάτω μέρος του τσιπ.Αυτές οι συστοιχίες πλέγματος σφαιρών ονομάζονται μπάλες συγκόλλησης και λειτουργούν ως σύνδεσμοι για το πακέτο BGA.
Οι μικροεπεξεργαστές, τα τσιπ WiFi και τα FPGA χρησιμοποιούν συχνά πακέτα BGA.Σε ένα τσιπ συσκευασίας BGA, οι σφαίρες συγκόλλησης επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει μεταξύ του PCB και της συσκευασίας.Αυτές οι σφαίρες συγκόλλησης συνδέονται φυσικά με το ημιαγωγικό υπόστρωμα των ηλεκτρονικών.Η συγκόλληση μολύβδου ή το flip-chip χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ηλεκτρικής σύνδεσης με το υπόστρωμα και τη μήτρα.Οι αγώγιμες ευθυγραμμίσεις βρίσκονται εντός του υποστρώματος επιτρέποντας τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων από τη διασταύρωση μεταξύ του τσιπ και του υποστρώματος στη διασταύρωση μεταξύ του υποστρώματος και της συστοιχίας πλέγματος μπάλας.
Το πακέτο BGA διανέμει τα καλώδια σύνδεσης κάτω από το καλούπι σε ένα μοτίβο μήτρας.Αυτή η διάταξη παρέχει μεγαλύτερο αριθμό απαγωγών σε ένα πακέτο BGA από ό,τι σε επίπεδες και διπλές συσκευασίες.Σε συσκευασία με μόλυβδο, οι καρφίτσες είναι διατεταγμένες στα όρια.Κάθε καρφίτσα της συσκευασίας BGA φέρει μια σφαίρα συγκόλλησης, η οποία βρίσκεται στην κάτω επιφάνεια του τσιπ.Αυτή η διάταξη στην κάτω επιφάνεια παρέχει περισσότερη επιφάνεια, με αποτέλεσμα περισσότερες καρφίτσες, λιγότερο μπλοκάρισμα και λιγότερα μολυβένια σορτς.Σε μια συσκευασία BGA, οι σφαίρες συγκόλλησης είναι ευθυγραμμισμένες πιο μακριά από ό,τι σε μια συσκευασία με καλώδια.
Πλεονεκτήματα των πακέτων BGA
Η συσκευασία BGA έχει συμπαγείς διαστάσεις και υψηλή πυκνότητα ακίδων.το πακέτο BGA έχει χαμηλή αυτεπαγωγή, επιτρέποντας τη χρήση χαμηλότερων τάσεων.Η διάταξη πλέγματος μπάλας έχει καλή απόσταση, καθιστώντας ευκολότερη την ευθυγράμμιση του τσιπ BGA με το PCB.
Μερικά άλλα πλεονεκτήματα του πακέτου BGA είναι:
- Καλή απαγωγή θερμότητας λόγω της χαμηλής θερμικής αντίστασης της συσκευασίας.
- Το μήκος απαγωγών στα πακέτα BGA είναι μικρότερο από ό,τι σε πακέτα με καλώδια.Ο μεγάλος αριθμός καλωδίων σε συνδυασμό με το μικρότερο μέγεθος κάνει το πακέτο BGA πιο αγώγιμο, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση.
- Τα πακέτα BGA προσφέρουν υψηλότερη απόδοση σε υψηλές ταχύτητες σε σύγκριση με τα επίπεδα πακέτα και τα διπλά πακέτα σε σειρά.
- Η ταχύτητα και η απόδοση της κατασκευής PCB αυξάνονται όταν χρησιμοποιούνται συσκευές συσκευασμένες με BGA.Η διαδικασία συγκόλλησης γίνεται ευκολότερη και πιο βολική και τα πακέτα BGA μπορούν εύκολα να επεξεργαστούν ξανά.
BGA Crosstalk
Τα πακέτα BGA έχουν ορισμένα μειονεκτήματα: οι σφαίρες συγκόλλησης δεν μπορούν να λυγίσουν, η επιθεώρηση είναι δύσκολη λόγω της υψηλής πυκνότητας της συσκευασίας και η παραγωγή μεγάλου όγκου απαιτεί τη χρήση ακριβού εξοπλισμού συγκόλλησης.
Για να μειώσετε την αλληλεπίδραση BGA, είναι κρίσιμη μια διάταξη BGA χαμηλής διασταύρωσης.
Τα πακέτα BGA χρησιμοποιούνται συχνά σε μεγάλο αριθμό συσκευών I/O.Τα σήματα που μεταδίδονται και λαμβάνονται από ένα ενσωματωμένο τσιπ σε ένα πακέτο BGA μπορούν να διαταραχθούν από τη σύζευξη ενέργειας σήματος από το ένα καλώδιο στο άλλο.Η αλληλεπίδραση σήματος που προκαλείται από την ευθυγράμμιση και την κακή ευθυγράμμιση των σφαιρών συγκόλλησης σε ένα πακέτο BGA ονομάζεται παρεμβολή BGA.Η πεπερασμένη αυτεπαγωγή μεταξύ των συστοιχιών πλέγματος μπάλας είναι μία από τις αιτίες των φαινομένων crosstalk στα πακέτα BGA.Όταν συμβαίνουν μεταβατικά ρεύματα υψηλού I/O (σήματα εισβολής) στα καλώδια του πακέτου BGA, η πεπερασμένη αυτεπαγωγή μεταξύ των συστοιχιών πλέγματος μπάλας που αντιστοιχεί στις ακίδες σήματος και επιστροφής δημιουργεί παρεμβολές τάσης στο υπόστρωμα του τσιπ.Αυτή η παρεμβολή τάσης προκαλεί μια δυσλειτουργία σήματος που μεταδίδεται έξω από το πακέτο BGA ως θόρυβος, με αποτέλεσμα ένα φαινόμενο crosstalk.
Σε εφαρμογές όπως συστήματα δικτύωσης με παχιά PCB που χρησιμοποιούν διαμπερείς οπές, η αλληλεπίδραση BGA μπορεί να είναι κοινή εάν δεν ληφθούν μέτρα για την προστασία των διαμπερών οπών.Σε τέτοια κυκλώματα, οι μεγάλες οπές διέλευσης που τοποθετούνται κάτω από το BGA μπορεί να προκαλέσουν σημαντική σύζευξη και να δημιουργήσουν αξιοσημείωτες παρεμβολές παρεμβολής.
Η αντιπαράθεση BGA εξαρτάται από τη θέση του σήματος εισβολέα και του σήματος του θύματος στη διάταξη πλέγματος μπάλας.Για να μειώσετε την αλληλεπίδραση BGA, είναι κρίσιμης σημασίας μια ρύθμιση πακέτου BGA χαμηλής διασταύρωσης.Με το λογισμικό Cadence Allegro Package Designer Plus, οι σχεδιαστές μπορούν να βελτιστοποιήσουν πολύπλοκα σχέδια συρμάτινων δεσμών και flip-chip single-die και multi-die.ακτινική δρομολόγηση ώθησης-συμπίεσης πλήρους γωνίας για την αντιμετώπιση των μοναδικών προκλήσεων δρομολόγησης των σχεδίων υποστρώματος BGA/LGA.και συγκεκριμένοι έλεγχοι DRC/DFA για πιο ακριβή και αποτελεσματική δρομολόγηση.Οι συγκεκριμένοι έλεγχοι DRC/DFM/DFA διασφαλίζουν επιτυχημένους σχεδιασμούς BGA/LGA με ένα μόνο πέρασμα.Παρέχονται επίσης λεπτομερής εξαγωγή διασύνδεσης, μοντελοποίηση τρισδιάστατου πακέτου και ακεραιότητα σήματος και θερμική ανάλυση με επιπτώσεις στην παροχή ρεύματος.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-28-2023