Tämän artikkelin pääkohdat
- BGA-paketit ovat kooltaan kompakteja ja niissä on korkea pintiheys.
- BGA-paketeissa pallon kohdistuksesta ja virheestä johtuvaa signaalin ylikuulumista kutsutaan BGA-ylikuulumiseksi.
- BGA-ylikuuluminen riippuu tunkeutujasignaalin ja uhrisignaalin sijainnista palloruudukossa.
Multi-gate- ja pin-count-IC:issä integraation taso kasvaa eksponentiaalisesti.Näistä siruista on tullut luotettavampia, vankempia ja helppokäyttöisempiä pallogrid array (BGA) -pakettien kehittämisen ansiosta, jotka ovat kooltaan ja paksuudeltaan pienempiä ja nastojen lukumäärää suurempi.BGA-ylikuuluminen vaikuttaa kuitenkin vakavasti signaalin eheyteen, mikä rajoittaa BGA-pakettien käyttöä.Keskustellaan BGA-pakkauksesta ja BGA-ylikuulumisesta.
Ball Grid Array -paketit
BGA-paketti on pinta-asennuspaketti, joka käyttää pieniä metallisia johdinpalloja integroidun piirin asentamiseen.Nämä metallipallot muodostavat ruudukon tai matriisikuvion, joka on järjestetty sirun pinnan alle ja liitetty piirilevyyn.
BGA-paketti
BGA-pakatuissa laitteissa ei ole nastoja tai johtoja sirun reunalla.Sen sijaan palloruudukkoryhmä sijoitetaan sirun pohjalle.Näitä palloverkkosarjoja kutsutaan juotospalloiksi ja ne toimivat BGA-paketin liittiminä.
Mikroprosessorit, WiFi-sirut ja FPGA:t käyttävät usein BGA-paketteja.BGA-pakkaussirussa juotospallot mahdollistavat virran kulkemisen piirilevyn ja pakkauksen välillä.Nämä juotospallot on liitetty fyysisesti elektroniikan puolijohdesubstraattiin.Lyijyliitosta tai flip-chip-sirua käytetään muodostamaan sähköinen yhteys alustaan ja suulakkeeseen.Johtavat kohdistukset sijaitsevat substraatissa, mikä mahdollistaa sähköisten signaalien siirtämisen sirun ja substraatin välisestä liitoksesta alustan ja palloruudukon väliseen liitokseen.
BGA-paketti jakaa liitäntäjohdot muotin alle matriisikuviossa.Tämä järjestely tarjoaa suuremman määrän johtoja BGA-paketissa kuin litteissä ja kaksirivisissä paketeissa.Lyijypakkauksessa tapit on järjestetty reunoihin.Jokaisessa BGA-paketin tapissa on juotospallo, joka sijaitsee sirun alapinnalla.Tämä alapinnan järjestely tarjoaa enemmän tilaa, mikä johtaa enemmän nastaihin, vähemmän tukkeutumiseen ja vähemmän lyijy-oikosulkuja.BGA-pakkauksessa juotospallot on kohdistettu kauimpana toisistaan kuin johtopakkauksissa.
BGA-pakettien edut
BGA-paketilla on kompaktit mitat ja korkea pintiheys.BGA-paketissa on alhainen induktanssi, mikä mahdollistaa pienempien jännitteiden käytön.Palloruudukko on sijoitettu hyvin, mikä helpottaa BGA-sirun kohdistamista piirilevyyn.
Joitakin muita BGA-paketin etuja ovat:
- Hyvä lämmönpoisto pakkauksen alhaisen lämpövastuksen ansiosta.
- BGA-pakkausten johdon pituus on lyhyempi kuin johtopakkauksissa.Suuri johtojen määrä yhdistettynä pienempään kokoon tekee BGA-paketista johtavamman, mikä parantaa suorituskykyä.
- BGA-paketit tarjoavat paremman suorituskyvyn suurilla nopeuksilla kuin litteät paketit ja kaksinkertaiset rivipaketit.
- Piirilevyjen valmistuksen nopeus ja tuotto kasvavat käytettäessä BGA-pakattuja laitteita.Juotosprosessista tulee helpompaa ja mukavampaa, ja BGA-paketteja voidaan helposti muokata uudelleen.
BGA Crosstalk
BGA-paketeissa on kyllä joitain haittoja: juotospalloja ei voi taivuttaa, tarkastus on vaikeaa pakkauksen suuren tiheyden vuoksi ja suuri volyymi edellyttää kalliiden juotoslaitteiden käyttöä.
BGA:n ylikuulumisen vähentämiseksi matalan ylikuulumisen BGA-järjestely on kriittinen.
BGA-paketteja käytetään usein useissa I/O-laitteissa.BGA-paketissa olevan integroidun sirun lähettämiä ja vastaanottamia signaaleja voi häiritä signaalienergian kytkeminen johdosta toiseen.BGA-paketin juotospallojen kohdistuksesta ja virheestä aiheutuvaa signaalin ylikuulumista kutsutaan BGA-ylikuulumiseksi.Palloruudukkoryhmien välinen äärellinen induktanssi on yksi BGA-pakettien ylikuulumisilmiöiden aiheuttajista.Kun BGA-paketin johtimissa esiintyy suuria I/O-virtatransientteja (tunkeutumissignaaleja), signaalia vastaavien palloverkkoryhmien välinen äärellinen induktanssi ja palautusnastat muodostavat jännitehäiriöitä sirusubstraattiin.Tämä jännitehäiriö aiheuttaa signaalihäiriön, joka välittyy BGA-paketista kohinaksi, mikä johtaa ylikuulumiseen.
Sovelluksissa, kuten verkkojärjestelmissä, joissa on paksuja piirilevyjä, jotka käyttävät läpimeneviä reikiä, BGA-ylikuuluminen voi olla yleistä, jos läpivientireikiä ei ryhdytä suojaamaan.Tällaisissa piireissä BGA:n alle sijoitetut pitkät läpivientireiät voivat aiheuttaa merkittävää kytkentää ja aiheuttaa havaittavia ylikuulumishäiriöitä.
BGA-ylikuuluminen riippuu tunkeutumissignaalin ja uhrisignaalin sijainnista palloruudukkojärjestelmässä.BGA:n ylikuulumisen vähentämiseksi matalan ylikuulumisen BGA-pakettijärjestely on kriittinen.Cadence Allegro Package Designer Plus -ohjelmiston avulla suunnittelijat voivat optimoida monimutkaisia yksi- ja monisäikeisiä lanka- ja flip-chip-malleja;säteittäinen, täysikulmainen push-squeeze-reititys vastaamaan BGA/LGA-substraattisuunnittelun ainutlaatuisiin reitityshaasteisiin.ja erityiset DRC/DFA-tarkistukset tarkemman ja tehokkaamman reitityksen takaamiseksi.Erityiset DRC/DFM/DFA-tarkistukset varmistavat onnistuneen BGA/LGA-suunnittelun yhdellä kertaa.Saatavilla on myös yksityiskohtainen liitäntöjen purkaminen, 3D-paketin mallinnus sekä signaalin eheys ja lämpöanalyysi teholähteen vaikutuksilla.
Postitusaika: 28.3.2023