Kas sukelia BGA Crosstalk?

Pagrindiniai šio straipsnio punktai

- BGA paketai yra kompaktiško dydžio ir turi didelį kontaktų tankį.

- BGA paketuose signalo perdavimas dėl rutulio išlygiavimo ir nesutapimo vadinamas BGA skersiniu perkalbėjimu.

- BGA skersinis pokalbis priklauso nuo įsibrovėlio signalo ir aukos signalo vietos rutulinio tinklelio masyve.

Kelių vartų ir kaiščių skaičiaus IC integracijos lygis didėja eksponentiškai.Šie lustai tapo patikimesni, tvirtesni ir lengviau naudojami, nes buvo sukurti rutulinio tinklelio masyvo (BGA) paketai, kurie yra mažesnio dydžio ir storio bei didesnio kaiščių skaičiaus.Tačiau BGA skersinis pokalbis labai paveikia signalo vientisumą, todėl ribojamas BGA paketų naudojimas.Aptarkime BGA pakuotę ir BGA skersinį pokalbį.

Rutulinių tinklelių masyvo paketai

BGA paketas yra ant paviršiaus montuojamas paketas, kuriame integriniam grandynui pritvirtinti naudojami maži metaliniai laidininkai.Šie metaliniai rutuliai sudaro tinklelį arba matricą, kuris yra išdėstytas po lusto paviršiumi ir prijungtas prie spausdintinės plokštės.

Rutulinio tinklelio masyvo (BGA) paketas

Įrenginiai, supakuoti į BGA, lusto periferijoje neturi kontaktų ar laidų.Vietoj to, rutulinio tinklelio masyvas dedamas ant lusto apačios.Šios rutulinių tinklelių matricos vadinamos litavimo rutuliais ir veikia kaip BGA paketo jungtys.

Mikroprocesoriai, WiFi lustai ir FPGA dažnai naudoja BGA paketus.BGA paketo luste litavimo rutuliai leidžia srovei tekėti tarp PCB ir pakuotės.Šie litavimo rutuliai yra fiziškai prijungti prie elektronikos puslaidininkinio pagrindo.Švino sujungimas arba flip-chip naudojamas elektros jungtims su pagrindu ir štampu užmegzti.Laidus išlygiavimas yra pagrindo viduje, leidžiantis perduoti elektrinius signalus iš lusto ir pagrindo jungties iki pagrindo ir rutulinio tinklelio matricos sankryžos.

BGA paketas jungiamuosius laidus paskirsto po štampu pagal matricą.Šis išdėstymas suteikia didesnį laidų skaičių BGA pakete nei plokščiuose ir dviejų eilučių paketuose.Pakuotėje su švinu smeigtukai išdėstyti ties ribomis.kiekvienas BGA pakuotės kaištis turi litavimo rutulį, kuris yra apatiniame lusto paviršiuje.Šis išdėstymas apatiniame paviršiuje suteikia daugiau vietos, todėl daugiau kaiščių, mažiau blokuoja ir mažiau švino šortų.BGA pakuotėje litavimo rutuliai yra išdėstyti toliausiai vienas nuo kito nei pakuotėje su laidais.

BGA paketų privalumai

BGA paketas turi kompaktiškus matmenis ir didelį kontaktų tankį.BGA paketas turi mažą induktyvumą, leidžiantį naudoti žemesnę įtampą.Rutulinio tinklelio masyvas yra gerai išdėstytas, todėl lengviau suderinti BGA lustą su PCB.

Kai kurie kiti BGA paketo pranašumai yra šie:

- Gerai išsklaido šilumą dėl mažos pakuotės šiluminės varžos.

- Laido ilgis BGA pakuotėse yra trumpesnis nei pakuotėse su laidais.Dėl didelio laidų skaičiaus ir mažesnio dydžio BGA paketas tampa laidesnis, todėl pagerėja našumas.

- BGA paketai siūlo didesnį našumą esant dideliam greičiui, palyginti su plokščiais paketais ir dvigubais paketais.

- Naudojant BGA supakuotus įrenginius padidėja PCB gamybos greitis ir išeiga.Litavimo procesas tampa lengvesnis ir patogesnis, o BGA paketus galima nesunkiai perdirbti.

BGA Crosstalk

BGA paketai turi tam tikrų trūkumų: litavimo rutuliai negali būti sulenkti, sunku patikrinti dėl didelio pakuotės tankio, o didelės apimties gamybai reikia naudoti brangią litavimo įrangą.

Norint sumažinti BGA skerspjūvį, labai svarbus mažo skersinio BGA išdėstymas.

BGA paketai dažnai naudojami daugelyje I/O įrenginių.BGA pakete integruoto lusto perduodamus ir priimamus signalus gali sutrikdyti signalo energijos sujungimas iš vieno laido į kitą.Signalo perdavimas, kurį sukelia litavimo rutuliukų išlygiavimas ir nesutapimas BGA pakete, vadinamas BGA skersiniu perkalbėjimu.Baigtinis induktyvumas tarp rutulinių tinklelių matricų yra viena iš BGA paketų skersinio pokalbio efektų priežasčių.Kai BGA paketo laiduose atsiranda didelės įvesties/išvesties srovės pereinamieji reiškiniai (įsibrovimo signalai), baigtinis induktyvumas tarp rutulinio tinklelio matricų, atitinkančių signalą, ir grįžtamojo kaiščio, sukuria įtampos trukdžius lusto substrate.Šie įtampos trukdžiai sukelia signalo trikdymą, kuris iš BGA paketo perduodamas kaip triukšmas, todėl atsiranda skersinio pokalbio efektas.

Tokiose programose kaip tinklo sistemos su storomis PCB, kuriose naudojamos kiaurymės, BGA perdavimas gali būti įprastas, jei nesiimama jokių priemonių kiaurymėms apsaugoti.Tokiose grandinėse ilgos perėjimo angos, esančios po BGA, gali sukelti reikšmingą jungtį ir sukelti pastebimus skersinio pokalbio trikdžius.

BGA skersinis pokalbis priklauso nuo įsibrovėlio signalo ir aukos signalo vietos rutulinio tinklelio masyve.Norint sumažinti BGA skerspjūvį, labai svarbu sudaryti mažo skersinio BGA paketo išdėstymą.Naudodami „Cadence Allegro Package Designer Plus“ programinę įrangą, dizaineriai gali optimizuoti sudėtingus vieno ir kelių laidų sujungimo ir flip-chip dizainus;radialinis, visu kampu stumiamas-suspaudžiamas maršrutizavimas, skirtas išspręsti unikalius BGA/LGA substrato dizaino maršruto parinkimo iššūkius.ir konkrečius KDR/DFA patikrinimus, kad būtų galima tiksliau ir efektyviau nustatyti maršrutą.Specialios DRC/DFM/DFA patikros užtikrina sėkmingą BGA/LGA dizainą vienu praėjimu.Taip pat pateikiamas detalus jungčių ištraukimas, 3D paketų modeliavimas ir signalo vientisumo bei šiluminė analizė su maitinimo šaltiniu.