Ключавыя моманты гэтага артыкула
- Пакеты BGA маюць кампактныя памеры і высокую шчыльнасць кантактаў.
- У корпусах BGA перакрыжаваныя перашкоды сігналу з-за выраўноўвання і зруху шароў называюцца перакрыжаванымі перашкодамі BGA.
- Крыжаваныя перашкоды BGA залежаць ад размяшчэння сігналу парушальніка і сігналу ахвяры ў масіве шарыкавай сеткі.
У мікрасхемах з некалькімі варотамі і падлікам кантактаў узровень інтэграцыі павялічваецца ў геаметрычнай прагрэсіі.Гэтыя мікрасхемы сталі больш надзейнымі, трывалымі і простымі ў выкарыстанні дзякуючы распрацоўцы пакетаў шарыкавай сеткі (BGA), якія маюць меншы памер і таўшчыню і большую колькасць штыфтоў.Аднак крыжаваныя перашкоды BGA моцна ўплываюць на цэласнасць сігналу, што абмяжоўвае выкарыстанне пакетаў BGA.Давайце абмяркуем упакоўку BGA і перакрыжаваныя перашкоды BGA.
Пакеты масіваў Ball Grid
Пакет BGA - гэта пакет для павярхоўнага мантажу, у якім для мацавання інтэгральнай схемы выкарыстоўваюцца малюсенькія металічныя правадныя шарыкі.Гэтыя металічныя шарыкі ўтвараюць сетку або матрыцу, якая размешчана пад паверхняй мікрасхемы і злучана з друкаванай платай.
Пакет шарыкавай сеткі (BGA).
Прылады, спакаваныя ў BGA, не маюць штыфтоў або вывадаў на перыферыі чыпа.Замест гэтага масіў шарыкавай сеткі размешчаны ў ніжняй частцы чыпа.Гэтыя масівы шарыкавай сеткі называюцца шарыкамі прыпоя і дзейнічаюць як раздымы для пакета BGA.
Мікрапрацэсары, чыпы WiFi і FPGA часта выкарыстоўваюць пакеты BGA.У чыпе пакета BGA шарыкі прыпоя дазваляюць току праходзіць паміж друкаванай платай і корпусам.Гэтыя прыпойныя шарыкі фізічна злучаны з паўправадніковай падкладкай электронікі.Каб усталяваць электрычнае злучэнне з падкладкай і плашкай, выкарыстоўваецца свінцовае злучэнне або фліп-чып.Праводзячыя выраўноўванні размешчаны ўнутры падкладкі, дазваляючы электрычным сігналам перадавацца ад злучэння паміж чыпам і падкладкай да злучэння паміж падкладкай і масівам шарыкавай сеткі.
Пакет BGA размяркоўвае злучальныя провады пад плашкай па матрычнай схеме.Такое размяшчэнне забяспечвае большую колькасць вывадаў у корпусе BGA, чым у плоскім і двухрадковым корпусе.У этыляванай ўпакоўцы штыфты размешчаны па межах.кожны штыфт пакета BGA нясе шарык прыпоя, які размешчаны на ніжняй паверхні чыпа.Такое размяшчэнне на ніжняй паверхні забяспечвае большую плошчу, што прыводзіць да большай колькасці шпілек, меншага блакавання і меншай колькасці шорт.У корпусе BGA шарыкі прыпоя размешчаны далей адзін ад аднаго, чым у корпусе з провадамі.
Перавагі пакетаў BGA
Корпус BGA мае кампактныя памеры і высокую шчыльнасць кантактаў.пакет BGA мае нізкую індуктыўнасць, што дазваляе выкарыстоўваць больш нізкія напружання.Масіў шарыкавай сеткі добра размешчаны, што палягчае выраўноўванне чыпа BGA з друкаванай платай.
Некаторыя іншыя перавагі пакета BGA:
- Добрая цеплааддача за кошт нізкага тэрмічнага супраціву ўпакоўкі.
- Даўжыня кабеля ў корпусах BGA карацей, чым у пакетах з выводамі.Вялікая колькасць вывадаў у спалучэнні з меншым памерам робіць пакет BGA больш токаправодным, тым самым паляпшаючы прадукцыйнасць.
- Пакеты BGA забяспечваюць больш высокую прадукцыйнасць на высокіх хуткасцях у параўнанні з плоскімі пакетамі і двухрадковымі пакетамі.
- Хуткасць і прадукцыйнасць вытворчасці друкаваных плат павялічваюцца пры выкарыстанні прылад у BGA-пакеце.Працэс паяння становіцца прасцей і зручней, а корпуса BGA можна лёгка перарабіць.
Крыжаваныя перашкоды BGA
Пакеты BGA маюць некаторыя недахопы: шарыкі прыпоя нельга сагнуць, праверка складаная з-за высокай шчыльнасці пакета, а вялікая вытворчасць патрабуе выкарыстання дарагога паяльнага абсталявання.
Для памяншэння перакрыжаваных перашкод BGA мае вырашальнае значэнне размяшчэнне BGA з нізкім узроўнем перашкод.
Пакеты BGA часта выкарыстоўваюцца ў вялікай колькасці прылад уводу-вываду.Сігналы, якія перадаюцца і прымаюцца інтэграваным чыпам у корпусе BGA, могуць быць парушаны пераходам энергіі сігналу ад аднаго провада да іншага.Перакрыжаваныя перашкоды сігналу, выкліканыя выраўноўваннем і зрушэннем шарыкаў прыпоя ў корпусе BGA, называюцца перакрыжаванымі перашкодамі BGA.Канчатковая індуктыўнасць паміж масівамі шарыкавай сеткі з'яўляецца адной з прычын эфекту крыжаваных перашкод у корпусах BGA.Калі высокія пераходныя працэсы току ўводу/вываду (сігналы пранікнення) адбываюцца ў провадах корпуса BGA, канчатковая індуктыўнасць паміж масівамі шарыкавай сеткі, якія адпавядаюць сігнальным і зваротным штыфтам, стварае перашкоды ад напружання на падкладцы мікрасхемы.Гэтыя перашкоды напружання выклікаюць збой сігналу, які перадаецца з корпуса BGA у выглядзе шуму, што прыводзіць да эфекту перакрыжаваных перашкод.
У такіх прылажэннях, як сеткавыя сістэмы з тоўстымі друкаванымі платамі, якія выкарыстоўваюць скразныя адтуліны, крыжаваныя перашкоды BGA могуць быць звычайнай з'явай, калі не прыняць меры для экраніравання скразных адтулін.У такіх схемах доўгія скразныя адтуліны, размешчаныя пад BGA, могуць выклікаць значную сувязь і ствараць прыкметныя крыжаваныя перашкоды.
Перакрыжаваныя перашкоды BGA залежаць ад размяшчэння сігналу парушальніка і сігналу ахвяры ў масіве шарыкавай сеткі.Для памяншэння крыжаваных перашкод BGA важнае значэнне мае кампакт BGA з нізкім узроўнем перашкод.З дапамогай праграмнага забеспячэння Cadence Allegro Package Designer Plus дызайнеры могуць аптымізаваць складаныя канструкцыі з адным і некалькімі плашкамі і фліп-чыпамі;радыяльная, поўнавугольная націскна-выціскная маршрутызацыя для вырашэння унікальных праблем маршрутызацыі канструкцый BGA/LGA падкладкі.і спецыяльныя праверкі DRC/DFA для больш дакладнай і эфектыўнай маршрутызацыі.Канкрэтныя праверкі DRC/DFM/DFA гарантуюць паспяховыя канструкцыі BGA/LGA за адзін праход.Таксама прадастаўляецца дэталёвае вылучэнне міжзлучэнняў, 3D-мадэляванне пакета, а таксама цэласнасць сігналу і цеплавы аналіз з наступствамі для электразабеспячэння.
Час публікацыі: 28 сакавіка 2023 г