Proiectam placi cu bga

Scopul ambițios al MediaTek este de a forma o comunitate de dezvoltatori de gadgeturi de la specialiști din întreaga lume și de ai ajuta să-și realizeze ideile în prototipuri gata făcute. Deja, pentru aceasta, există toate posibilitățile, de la mini-comunități în care puteți să vă uitați la proiectele altor persoane pentru a vă contacta direct cu producătorii de electronice reali. Orice dezvoltator talentat poate începe să proiecteze gadget-uri - pragul de intrare este foarte scăzut.







Wayne Palley (traducere de Y. Potapov)

De ce este BGA atât de popular?

Pe măsură ce crește complexitatea jetoanelor moderne, crește numărul de pini de intrare / ieșire, ceea ce înseamnă că în viitor vor apărea cazuri BGA noi și mai complexe. Mai întâi de toate, trebuie remarcată manufacturabilitatea lor, deoarece permit plasarea optimă a unui număr specific de conductori într-o zonă limitată, menținând în același timp un decalaj suficient între ele. În timpul lipirii, componentele efectiv "plutesc" și sunt centrate automat datorită forțelor de tensionare de suprafață ale lipitorului topit. Toate știfturile sunt pe același plan din partea inferioară a casetei, deci lungimea lor este mai scurtă decât cea a jetoanelor care au alte modele. Aceasta duce la o scădere a emisiilor parazite și, prin urmare, afectează în mod pozitiv integritatea semnalelor din circuit.

Deoarece incintele BGA au un număr mare de conducte, cele mai multe dintre acestea pot fi utilizate pentru prize de alimentare și de împământare. În unele jetoane moderne, numărul de ieșiri de alimentare este aproape de două ori mai mare decât numărul de conductori de semnal. Plasarea lor în locul potrivit vă permite să reduceți inductanța parazită a ieșirii, decât să reduceți calea de revenire a curenților de înaltă frecvență la sol. Condensatoarele de blocare pot fi construite direct în substrat sau introduse în carcasă, ceea ce îmbunătățește în continuare caracteristicile dispozitivelor.

Recomandări pentru cazare

Mai întâi de toate, nu puneți chips-urile în pachetele BGA aproape unul de celălalt sau de marginea plăcii. Dacă placa are un număr mic slo╦v, prezența BGA-corp poate bloca conductorii de trasare, deoarece aproape toate fibrele vor fi folosite pentru a devia semnalele de la terminale. Dacă plasați cipul este prea aproape de margine, apoi de stabilire numărul necesar de conductoare poate să nu fie suficient spațiu și prid╦tsya adăuga straturi suplimentare. O altă problemă care va apărea aici este lipsa spațiului pentru plasarea condensatoarelor de decuplare. În plus, nu uitați de disiparea căldurii. Toate cazurile BGA disipează capacități suficient de mari, ceea ce înseamnă că radiatoarele ar trebui folosite pentru răcirea lor. Uneori radiatoarele sunt lipite direct la incintă, dar în cele mai multe cazuri, chiuvete de căldură sunt montate pe placa prin mijloace mecanice, în timp ce necesită zonă suplimentară sub gaura krep╦zhnye.

Nu uitați de cei care vor primi taxa. În general, o rază de montare de 200 mil (51 mm) va fi suficientă pentru a menține capul de montare în mișcare, însă este recomandat ca această valoare să fie clarificată. Asigurați-vă că proiectantul circuitului este conștient de acest lucru și nu utilizează această zonă pentru a plasa componente critice, cum ar fi condensatoarele de decuplare. Dezvoltatorii, designerii și producătorii trebuie să găsească o soluție de compromis unică și să țină cont de nevoile tuturor.

Umpleți cu cupru, lățimea conductorilor și configurația măștilor de lipit

Cu prezența VIAS pentru incinte BGA conectate esch╦ o problema cu unda de lipire pentru un efect capilar de lipit sch╦t poate fi ridicat în sus și găuri metalisat să curgă sub corp, cauzând un scurtcircuit. Soluția este însă destul de simplu ≈ toate VIAS sub BGA-locuințe trebuie să fie întotdeauna acoperită cu o mască de protecție.

Tipul și mărimea terminalelor sale depind de materialul substrat al cipului BGA. În prezent, două tipuri principale de materiale sunt cele mai utilizate: organice și ceramice. Cel mai frecvent este FR4 (organic), deoarece este cel mai bun mod de urmărire. În cazul aplicării sale, concluziile se fac sub formă de pelete din lipit eutectic. Ceramica este folosită în special în cazul în care este nevoie să se elimine o cantitate mare de căldură sau cerințe ridicate asupra calității planului substratului, de exemplu, atunci când se împachetează cristale re-turnate.

Materialele ceramice au un coeficient de dilatare termică, care diferă de FR4. Prin urmare, pentru a asigura o conexiune fiabilă cu placa, terminalele sunt folosite sub formă de bile sau coloane de lipire eutectică. Mărimea plăcuțelor de contact și volumul de lipit necesar cresc. Ca urmare a creșterii suprafețelor de contact, zona de bord disponibilă pentru urmărire este redusă.

Dimensiunile plăcuțelor

Numărul de straturi necesare

Este posibil să se estimeze preliminar câte straturi de pe placă vor fi necesare pentru cablarea circuitelor care corespund pachetului BGA. Pentru a face acest lucru, trebuie să colectați câteva informații, și anume: materialul substratului, pasul dintre terminale și dispunerea terminalelor, o hartă a semnalelor aplicate acestora. O parte din informație rezultă din setările de bază ale designului PCB: dimensiunea locului adaptorului, lățimea conductorilor și distanțele permise.







Materialul substrat al cipului și înălțimea plumbului, așa cum s-a menționat mai sus, determină dimensiunea plăcii de contact. Dacă scadeți dimensiunea plăcuței de la pasul pinilor, obțineți dimensiunea spațiului liber pentru urmărire. Acesta trebuie să fie împărțit în lățimea conductorului și a spațiului astfel încât să numere numărul de conductori care pot fi între două plăcuțe adiacente. Adăugați unitatea la valoarea obținută și veți obține numărul de conexiuni care pot fi direcționate din incintă printr-un rând de pini de pe stratul superior.

O formulă similară este utilizată pentru a estima numărul de legături retrase pe primul strat intern de semnalizare. Numai aici dimensiunile plăcuțelor de contact sunt înlocuite de dimensiunile viaselor. Este, de asemenea, necesar să adăugați o unitate, deoarece aceasta corespunde celei extreme din rândul zonei la care conductorul este alimentat direct. Având numărul de rânduri urmărite pe strat și harta de conexiuni, este ușor de estimat numărul de straturi de semnale necesare.

Să luăm în considerare un exemplu. Substratul FR4 este utilizat cu un pas de plumb de 1,27 mm (50 mils). Diametrul plăcii de contact în acest caz va fi de 25 mil. Placa utilizează aceeași dimensiune (25 mils), conductorii au o lățime de 5 mils, diferența dintre acestea fiind de asemenea stabilită la 5 mil. Se scade din pasul concluziilor (50 mil) diametrul tampoanelor de contact (25 mil) ≈ primim 25 mil. Împărțim această valoare prin dimensiunile conductorilor și decalajelor (5 mils) și obținem doar doi conductori și trei goluri. Adăugați 1 la numărul de conductori (2) și obțineți numărul de rânduri (3), trasarea cărora este posibilă pe un singur strat.

Deoarece mărimea sitului gaurii de tranziție este aceeași cu 25 de milimetri, trei rânduri de conducte vor fi, de asemenea, diluate pe fiecare strat următor. Astfel, pe cele două straturi de semnal, putem dizolva șase rânduri de pini. Pe fiecare strat, rândul exterior este înmulțit direct, iar celelalte două sunt așezate prin conductorii căptușiți între plăcuțe (figura 2). Dacă cazul are o adâncime a terminalelor de semnal în șase rânduri, în cazul nostru poate fi diluat numai pe două straturi. Dacă cazul avea 10 rânduri de cabluri de semnal, ar fi nevoie de 4 straturi pentru a-l urmări, fără a lua în considerare straturile interne de alimentare și de împământare.

Figura 2. Urmărirea mai multor straturi a chipului BGA cu un pas de plumb de 1,27 mm

Modele BGA de urmărire

Utilizarea modelelor obișnuite de urmărire atunci când lucrați cu cazurile BGA oferă o serie de avantaje. De exemplu, împărțirea în cadrane (Figura 3) facilitează urmărirea prin aranjarea grupurilor de semnale, precum și posibilitatea de cablare a unei serii suplimentare de pini cu număr insuficient de straturi de semnal. Dacă vreuna dintre circuitele liniei exterioare urmează să fie transferată într-un alt strat, atunci aceasta trebuie făcută la o anumită distanță față de corp. Dacă utilizați tijele pe rândurile exterioare ale știfturilor, acest lucru va duce în mod inevitabil la necesitatea de a adăuga straturi suplimentare de semnal.

"Figura 3. Modelul de urmărire a cvadrantului pentru microcircuitul BGA

Folosind o partiționare cuadrant simplifică alimentarea cu energie a chips-uri BGA sub forma unor benzi largi de metalizare pe straturile interioare, ca și terminalele de alimentare și de la sol sunt amplasate pe rândurile interioare. Dacă stratul de alimentare internă sau solul are multe porțiuni udal╦nnoy cu cupru pentru a asigura decalaje între VIAS, aceasta duce la o creștere a inductanță parazitare. Este general acceptat să facă diametrul spotului non-metalizată de 30 mils mai mare decât diametrul găurii. Adică, atunci când diametrul porțiunii de diametru orificii 15 milioane fără cupru este de 45 milioane, iar pentru chips-uri, cu un pas între terminale 50 mils, acest lucru înseamnă că lățimea metalizării între VIAS adiacente de pe stratul interior al puterii va fi doar 5 mils. Pentru chips-uri puternice cu astfel de goluri, utilizarea unor suprafețe chiar mari de metalizare nu va ajuta. Ridicată scurgere de circuit inductanță sol, de asemenea, afectează în mod negativ funcționarea dispozitivului. Pentru a evita toate aceste probleme, corpuri pentru BGA recomandată zonă fără cupru cu un diametru mai mic de 35 mils, în acest caz, lățimea metalizare este de cel puțin 15 mils, ceea ce este suficient (Fig. 4).

Probleme cu pachetele BGA cu pași mici

Acum, în industria electronică, există tendința de a trece la incinte BGA cu un pas de plumb de 1 mm. Există mai multe motive pentru aceasta. În primul rând, utilizarea unui mic pas reduce costurile de fabricare a microcipurilor. În al doilea rând, lungimea conductorilor este redusă, ceea ce înseamnă că inductanța lor scade. Pentru circuitele de putere, aceasta înseamnă o cale mai scurtă de revenire a curenților de înaltă frecvență la sol.

Utilizarea unor astfel de carcase impune propriile cerințe pe plăcile cu circuite imprimate. Pentru a urmări carcasa cu adâncimea conductorilor de semnal în 6 rânduri pe două straturi, tampoanele de contact trebuie să aibă un diametru de cel mult 19 mil. Orificiile de trecere trebuie să aibă un diametru de 8 mil, cu un loc care să nu depășească 19 mil, iar lățimea conductorilor și golurile ar trebui să fie de 4 milii (Figura 5). Pentru producție, trecerea la normele topologice mai mici va însemna o ușoară creștere a costului taxei. Înainte de dezvoltator, va exista o alegere pentru a se conforma noilor standarde pe întregul panou sau pentru a le utiliza numai în cazurile BGA.

Figura 5. Urmărirea mai multor straturi a chipului BGA cu pini de 1 mm

Dacă se face o alegere alternativă pentru a mări numărul de straturi de semnal, acest lucru vă va permite să reveniți la valorile anterioare ale lățimii și ale decalajelor de 5 mils, reducând în același timp dimensiunea locașului la 24 (12 mil. Găuri). Cu toate acestea, nu vă bucurați prematur: dacă verificați topologia straturilor interne ale puterii și a solului, se constată că lățimea minimă a metalizării este de numai 4 mil., Cu toate consecințele care rezultă (figura 6). Chiar dacă se utilizează găuri de diametru de 8 mil, cu un spațiu în jurul lor este de 2 milii, lățimea minimă a metalizării este de 11 mil. Deci, dacă dezvoltați un produs care este foarte sensibil la costul de fabricație, atunci înainte de a vă concentra pe carcasa BGA cu un pas de 1 mm, trebuie să analizați cu atenție modul în care această tranziție va afecta costul final al produsului.

Dacă intenționați să utilizați chips-uri BGA cu un pas mai mic de 1 mm și un număr foarte mare de pini, ar trebui să fiți pregătiți să utilizați tehnologia microvia ultra-mici.

Am enumerat principalele caracteristici ale utilizării chipsurilor, ambalate în cazurile BGA, care reprezintă o soluție eficientă pentru plăcile cu circuite imprimate de înaltă densitate, dar nu foarte multe straturi. Dezvoltatorul trebuie să-și amintească și să respecte numai următoarele reguli:

  1. Clarificați materialul substrat al cipului.
  2. Estimați numărul necesar de straturi de semnal.
  3. Verificați compatibilitatea pasului de ieșire cu tehnologia PCB existentă.
  4. Verificați modelul de metalizare pe straturile de alimentare și de împământare.
  5. Aflați distanțele pentru echipamentul de instalare.
  6. Evaluați necesitatea îndepărtării căldurii.
  7. Plasați chipul BGA departe de alte dispozitive cu densitate mare.
  8. Plasați chipul BGA departe de marginea plăcii.
  9. Utilizați o partiție cvadrant pentru a urmări cipul.
  10. Nu utilizați zonele de umplere sub cip.
  11. Acoperiți cu o mască de protecție toate găurile de tranziție de sub microcircuit.
  12. Nu uitați de regula "trei sferturi" pentru lățimea conductorilor.






Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: