Puntos clave deste artigo
- Os paquetes BGA son de tamaño compacto e teñen unha alta densidade de pins.
- Nos paquetes BGA, a diafonía do sinal debido ao aliñamento e desalineamento da bola chámase diafonía BGA.
- A diafonía BGA depende da localización do sinal do intruso e do sinal da vítima na matriz de reixa de bola.
Nos CI multiporta e con conta de pins, o nivel de integración aumenta exponencialmente.Estes chips volvéronse máis fiables, robustos e fáciles de usar grazas ao desenvolvemento de paquetes BGA (ball grid array), que son de menor tamaño e grosor e maior número de pinos.Non obstante, a diafonía BGA afecta gravemente a integridade do sinal, limitando así o uso de paquetes BGA.Discutamos sobre o empaquetado BGA e a diafonía BGA.
Paquetes de matriz Ball Grid
Un paquete BGA é un paquete de montaxe en superficie que usa pequenas bolas condutoras metálicas para montar o circuíto integrado.Estas bólas metálicas forman un patrón de reixa ou matriz que está disposto baixo a superficie do chip e conectado á placa de circuíto impreso.
Un paquete de matriz de reixa de bolas (BGA).
Os dispositivos que están empaquetados en BGA non teñen pinos nin cables na periferia do chip.Pola contra, a matriz de reixa de bolas colócase na parte inferior do chip.Estas matrices de reixa de bolas chámanse bolas de soldadura e actúan como conectores para o paquete BGA.
Os microprocesadores, chips WiFi e FPGA adoitan usar paquetes BGA.Nun chip de paquete BGA, as bolas de soldadura permiten que a corrente fluya entre a PCB e o paquete.Estas bolas de soldadura están fisicamente conectadas ao substrato semicondutor da electrónica.Emprégase unión de chumbo ou flip-chip para establecer a conexión eléctrica ao substrato e á matriz.Os aliñamentos condutores sitúanse dentro do substrato, permitindo que os sinais eléctricos sexan transmitidos desde a unión entre o chip e o substrato ata a unión entre o substrato e a matriz de reixa esférica.
O paquete BGA distribúe os cables de conexión baixo a matriz nun patrón de matriz.Esta disposición proporciona un maior número de clientes potenciales nun paquete BGA que nos paquetes planos e de dobre fila.Nun paquete con chumbo, os pinos están dispostos nos límites.cada pin do paquete BGA leva unha bola de soldadura, que está situada na superficie inferior do chip.Esta disposición na superficie inferior proporciona máis área, o que resulta en máis alfinetes, menos bloqueo e menos curtos de chumbo.Nun paquete BGA, as bolas de soldadura están aliñadas máis separadas que nun paquete con cables.
Vantaxes dos paquetes BGA
O paquete BGA ten dimensións compactas e alta densidade de pins.o paquete BGA ten baixa inductancia, permitindo o uso de voltaxes máis baixas.A matriz de reixa esférica está ben espaciada, polo que é máis fácil aliñar o chip BGA coa PCB.
Algunhas outras vantaxes do paquete BGA son:
- Boa disipación da calor debido á baixa resistencia térmica do paquete.
- A lonxitude do cable nos paquetes BGA é máis curta que nos paquetes con cables.O alto número de cables combinado co tamaño máis pequeno fai que o paquete BGA sexa máis condutor, mellorando así o rendemento.
- Os paquetes BGA ofrecen un maior rendemento a altas velocidades en comparación cos paquetes planos e os paquetes dobres en liña.
- A velocidade e o rendemento da fabricación de PCB aumentan cando se usan dispositivos envasados en BGA.O proceso de soldadura faise máis doado e cómodo, e os paquetes BGA pódense reelaborar facilmente.
BGA Crosstalk
Os paquetes BGA teñen algúns inconvenientes: as bolas de soldadura non se poden dobrar, a inspección é difícil debido á alta densidade do paquete e a produción de gran volume require o uso de equipos de soldadura caros.
Para reducir a diafonía BGA, é fundamental unha disposición BGA de baixa diafonía.
Os paquetes BGA úsanse a miúdo nun gran número de dispositivos de E/S.Os sinais transmitidos e recibidos por un chip integrado nun paquete BGA poden ser perturbados polo acoplamento da enerxía do sinal dun cable a outro.A diafonía do sinal causada polo aliñamento e desalineamento das bolas de soldadura nun paquete BGA chámase diafonía BGA.A inductancia finita entre as matrices de reixa esférica é unha das causas dos efectos de diafonía nos paquetes BGA.Cando se producen transitorias de corrente de E/S elevadas (sinais de intrusión) nos cables do paquete BGA, a inductancia finita entre as matrices de reixa esférica correspondentes ao sinal e aos pines de retorno crea interferencias de tensión no substrato do chip.Esta interferencia de tensión provoca un fallo de sinal que se transmite fóra do paquete BGA como ruído, o que produce un efecto de diafonía.
En aplicacións como sistemas de rede con PCB grosos que usan orificios pasantes, a diafonía BGA pode ser común se non se toman medidas para protexer os orificios pasantes.Nestes circuítos, os orificios de paso longos situados baixo o BGA poden causar un acoplamento significativo e xerar interferencias de diafonía notables.
A diafonía BGA depende da localización do sinal do intruso e do sinal da vítima na matriz de reixa de bola.Para reducir a diafonía BGA, é fundamental unha disposición de paquetes BGA de baixa diafonía.Co software Cadence Allegro Package Designer Plus, os deseñadores poden optimizar deseños complexos de conexións de cables e de chips flip-chip de matrices únicas e múltiples;enrutamento radial e de ángulo completo para facer fronte aos desafíos únicos de enrutamento dos deseños de substrato BGA/LGA.e comprobacións específicas de DRC/DFA para un enrutamento máis preciso e eficiente.As comprobacións específicas de DRC/DFM/DFA garanten deseños BGA/LGA exitosos nun só paso.Tamén se proporciona a extracción detallada da interconexión, o modelado de paquetes en 3D e a integridade do sinal e a análise térmica con implicacións na fonte de alimentación.
Hora de publicación: 28-mar-2023