4层PCB中的BGA设计：電(diàn)路布線(xiàn)和引脚限制

2020-04-13

4层PCB上BGA设计

对紧凑型電(diàn)子产品的需求刺激了BGA尺寸電(diàn)子芯片的开发。与QFP相比，数百个信号和電(diàn)源引脚散布在更小(xiǎo)的IC下方。对于承诺提供更小(xiǎo)的消费产品的营销商(shāng)来说，这是个好消息，但PCB设计师的噩梦即将开始。

大多(duō)数BGA的球距在0.5毫米至1.0毫米之间。由于BGA封装通常用(yòng)于FPGA和微控制器，因此IC下方的引脚数可(kě)能(néng)在200s至2000s之间。更糟糕的是，球的直径随着螺距的变小(xiǎo)而减小(xiǎo)。 

散布BGA芯片上的走線(xiàn)和制造工艺充满挑战。例如，具有(yǒu)1.0mm间距和0.45mm焊盘的BGA芯片可(kě)以在通道上以0.18mm的走線(xiàn)进行布線(xiàn)。BGA布線(xiàn)中的通道表示X轴或Y轴上两个着陆垫之间的空间。

通常，在两个1.0 mm的间距之间挤压0.18 mm的走線(xiàn)不是问题，除了BGA的焊盘以密集的网格图案排列。这意味着您需要弄清楚如何将内垫连接到各自的网络。如果您的BGA的节距只有(yǒu)一半，那么任務(wù)就会变得更加复杂。

随着走線(xiàn)和间隙越来越小(xiǎo)，困扰PCB设计人员的问题开始蔓延。您将担心串扰，EMI和可(kě)制造性。一些制造商(shāng)可(kě)能(néng)没有(yǒu)足够的可(kě)靠性来产生BGA设计中使用(yòng)的狭窄走線(xiàn)和紧密间距。

4层PCB的BGA引脚限制

大多(duō)数BGA策略都是将第一排和第二排外部扇形展开到芯片的同一层。然后，将第三排和第四排引脚通过狗骨形布線(xiàn)到PCB的另一层。狗骨式布線(xiàn)使BGA焊盘与对角線(xiàn)并位于四个相邻焊盘中心的过孔短接。 

在4层PCB上，中间层通常是電(diàn)源层和接地层，它们连接到BGA芯片的電(diàn)源和接地引脚。这意味着所有(yǒu)信号层都必须扇出至顶层或底层。

寻求答(dá)案的问题不是BGA芯片上的引脚可(kě)以在4层PCB上布線(xiàn)，而是芯片上的行数。假设在通道上布線(xiàn)一条走線(xiàn)，则可(kě)以在4层PCB上布線(xiàn)4排深的BGA芯片。

极大化4层PCB上BGA的可(kě)布線(xiàn)性

PCB设计人员的工作量很(hěn)大，他(tā)们会乐于接受在4层PCB上布線(xiàn)更密集的BGA芯片的挑战。但是，这意味着在通道上路由两条迹線(xiàn)而不是一条。这样做需要考虑可(kě)制造性以及诸如串扰之类的问题。 

在决定是否可(kě)以在4层PCB上安装5行或更多(duō)行引脚的BGA芯片之前，您还需要考虑节距大小(xiǎo)，球直径和可(kě)用(yòng)的布線(xiàn)空间。