BGA包的顶级PCB布局建议
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更详细地检查BGA包。
探索BGA包的PCB布局建议。
学习利用PCB设计工具的强大功能与bga一起工作。
BGA足迹的3D布局，其下方有内部跟踪路由。
随着电子设备性能的不断提高，它们的尺寸也在不断缩小。为这些较小的设备提供必要的功能需要组件封装技术的最新进展。自20世纪80年代末引入以来，满足这一需求的最受欢迎的组件包之一就是球网格阵列(BGA)。
在他们推出后不久，作为包装技术的下一步，BGA包装开始成为头条新闻。它们提供了比通孔PGA和表面贴装QFPs更高的互连密度，且成本相当，而且没有与这些封装相关的制造问题。
从那时起，他们的受欢迎程度不断上升，并成为默认的包用于高针数集成电路，如微处理器和存储设备。让我们更深入地研究这个问题，并讨论BGA包的一些PCB布局建议。
一个更详细的看球网格阵列包
球栅阵列封装封装复杂集成电路的模具，没有通孔或表面贴装零件常见的引脚或引线。相反，他们有销垫均匀地分布在包装的底部。每个焊盘上都有一个小的焊锡球，用粘性助焊剂粘在上面，在PCB组装的焊锡回流过程中，它会融化并形成一个坚固的接头。
BGA引脚垫的间距根据设备引脚的大小和数量，从1.5mm到0.5mm。焊锡球本身的直径从0.75mm到0.3mm不等。
随着复杂集成电路针脚数的增加，bga之前使用的标准表面贴装包变得不那么可取。这些在外围有引脚的传统封装必须增加尺寸，以支持更多的引脚数量，这消耗了电路板上的大量空间。而且，随着包装尺寸的增长，它们开始遇到电气和制造性能方面的问题。然而，随着切换到BGA包，这些问题中的许多都得到了解决。已解决的几个具体问题是:
尺寸:组件引线不依赖于零件的周长，而是BGA的引脚均匀地分布在包装下面。与传统的双直列或四平面封装部件相比，这允许相同数量的引脚更小的封装尺寸。
性能:随着引脚在BGA底部展开，连接模具到引脚的内部电线比DIP或QFP封装中的短得多。这些较短的连接减少了它们的电感和电阻，从而使零件的性能更好。
热阻:BGA中从模到引脚的较短的电线也会减少热阻。这使得零件产生的热量更均匀地分散到电路板上，有助于冷却零件。
制造:没有通孔销或表面安装导致弯曲，BGA的处理问题比其他封装少得多。BGA的焊锡球在焊锡回流过程中也是自定心的，这有助于简化制造过程。
可靠性:BGA封装解决了制造高针数DIP和QFP器件的可靠性问题。这些封装，具有小型化的引脚宽度和间距，在装配过程中可以很容易地在引脚之间形成焊接桥。
然而，BGA包的使用也会带来一些困难。例如，由于BGA安装在电路板上，如果没有x光设备或其他先进的扫描工具，对焊点的目测几乎是不可能的。但是，这些问题是可以克服的，使用BGA包的好处远远大于它们的缺点。
接下来，我们将看看在PCB布局过程中放置BGA包时要记住的一些注意事项。
放置在电路板顶部的BGA包。
BGA封装的元件放置PCB布局建议
您所使用的BGA部件越复杂，为了成功地将每个引脚路由到相关的网络，您需要提前计划的就越多。高引脚数的bga，其引脚间距为0.5mm，将需要仔细规划，为所有的网设计逃逸路由模式。在开始路由跟踪之前，这将需要在组件位置方面进行大量的预先考虑。
像往常一样，开始你的放置平面布置图首先是固定组件，如连接器、开关和其他IO设备。你还需要记住板的热考虑因素，以确保热运行BGAs将有他们需要保持凉爽的气流。处理器和内存芯片需要足够靠近它们的板外连接器，这样它们就不必在整个板上运行很长的跟踪长度。与此同时，必须为信号路径的所有部分提供足够的空间，使它们能够整齐地贴合在一起，而不会使它们的痕迹偏离太远而无法到达它们。
当你开始你的位置，记得给你的BGA部件足够的空间为他们周围的所有路由。这些部分应该有很多旁路电容与它们相关联，它们需要被直接放置在它们所连接的引脚旁边。接下来，作为信号路径一部分的组件需要按顺序放置在信号的源和负载之间。这可能需要改变你的大部分布局，以适应这些部分，所以要准备好互动工作，以最终确定布局。
另一件要记住的事情是，除了良好的信号完整性，你需要为良好的电源完整性进行设计。这意味着放置不同的电力供应靠近它们提供的区域，而不允许它们的电路与bga的敏感数字电路混合。
用最优的方式安排好零件的位置后，是时候开始布线bga的网络了。
选择在PCB设计CAD工具中用于在BGA包内和周围路由的通孔。
BGA包连接跟踪路由提示
要做的第一件事是计划从细间距表面安装组件(如BGA部件)的逃逸路由或“扇出”。转义路由不仅仅是绘制一个简短的跟踪和删除一个via;它必须与组件的位置、层堆叠、信号完整性需求和路由密度一起规划。对于高针数细间距bga，可能需要额外的板层或高密度互连(HDI)路由策略。然而，在承诺这一点之前，最好先与PCB制造商确认价格和他们建造HDI板的能力。
当要将转义路径和通孔路由出BGA时，首先从最外层的行开始。使用对角线路由，这些跟踪将是最简单的。从那里开始，你就可以通过一行行的大头针开始工作了。对于具有较大引脚间距的bga，可以使用短轨迹段连接到衬垫旁边的通孔，即所谓的“狗骨模式”。
更大的针距bga也将允许您的路线之间的垫以及。对于较小的音高，可能需要使用通过在垫，尽管这将增加电路板的制造成本。再次，与您的制造商检查，首先确认PCB技术的水平，他们将能够为您建立什么价格。以下是您将使用的通孔:
通孔:这是线路板上最常用的通孔。它们是用机械钻制造的，可以穿透整个板子，但有最小的尺寸限制。对于标准宽度的线路板，最小钻径通常不小于6密耳。
盲孔和埋孔:这些通孔也是用机械钻制造的，但要么只穿透部分板子，要么在板子的内层开始和停止。盲通孔可以嵌入BGA衬垫中，盲通孔和埋通孔都需要在PCB制作过程中将板的层对叠层在一起之前钻孔。这些额外的步骤使盲孔和埋孔的制造成本更高，但增加成本可能是高密度板的必要选择。
微孔道:这些孔道是用激光制造的，比机械钻出的孔道要小，但由于尺寸较小，它们通常只跨越两层。微孔可以堆叠在一起或交错并排，以达到所需的结果。尽管它们比机械钻孔的成本更高，但它们无缝嵌入BGA衬垫的能力使它们成为细音高零件风扇的理想选择。
当您将转义模式路由出BGA设备时，请记住较高的针数部件将需要额外的板层。所有需要从引脚路由出去的通孔将占用您所需要的轨迹的路由通道。你可能会发现自己不得不这么做添加另一个板层BGA上的每两排引脚。
您可以做的一件事是查阅许多部件制造商将包括在其组件数据表中的推荐路由模式。您还应该在PCB设计工具中设置设计规则和约束，以控制BGA路由的迹宽大小和间距。我们接下来再看。
Cadence的Allegro PCB编辑器中的约束管理器显示分配给网的通孔。
在PCB设计CAD工具中管理BGA设计规则
高速设计将要求零件在BGA包装通常会有具体的高速的约束与他们有关。这将包括只能在特定层上路由的特定网络、必须路由在一起的差分对以及取决于被路由的网络的不同大小的跟踪。虽然设计人员可以轻松地跟踪其中的一些规则，但与路由BGA相关的数百种不同的网络和需求可能会完全让人不知所措。这就是约束管理系统(如Cadence的Allegro PCB Editor)非常有用的地方。
您在上图中看到的Constraint管理器显示了分配给这个板上不同网的通孔。您不仅可以为网和网类分配不同的通孔，而且还可以控制跟踪宽度和间距值。这将使您能够轻松地进出密集的BGA区域，而不必每次手动重置跟踪宽度和间距。还有许多其他的提示和技巧可以帮助您在bga内部和周围跟踪路由，您可以在本文中了解更多有关它们的信息电子书．
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