BGA 是 PCB 上常用的組件,通常 CPU、NORTH BRIDGE、SOUTH BRIDGE、AGP CHIP、CARD BUS CHIP…等,大多是以 bga 的型式包裝,簡(jiǎn)言之,80﹪的高頻信號(hào)及特殊信號(hào)將會(huì)由這類(lèi)型的 package 內(nèi)拉出。因此,如何處理 BGA package 的走線(xiàn),對(duì)重要信號(hào)會(huì)有很大的影響。
通常環(huán)繞在BGA 附近的小零件,依重要性為優(yōu)先級(jí)可分為幾類(lèi):
1. by pass。
2. clock 終端 RC 電路。
3. damping(以串接電阻、排組型式出現(xiàn);例如 memory BUS 信號(hào))
4. EMI RC 電路(以 dampin、C、pull height 型式出現(xiàn);例如 USB 信號(hào))。
5. 其它特殊電路(依不同的 CHIP 所加的特殊電路;例如 CPU 的感溫電路)。
6. 40mil 以下小電源電路組(以 C、L、R 等型式出現(xiàn);此種電路常出現(xiàn)在 AGP CHIP or 含 AGP 功能之 CHIP 附近,透過(guò) R、L 分隔出不同的電源組)。
7. pull low R、C。
8. 一般小電路組(以 R、C、Q、U 等型式出現(xiàn);無(wú)走線(xiàn)要求)。
9. pull height R、RP。
1-6 項(xiàng)的電路通常是 placement 的重點(diǎn),會(huì)排的盡量靠近 BGA,是需要特別處理的。第 7 項(xiàng)電路的重要性次之,但也會(huì)排的比較靠近 BGA。8、9 項(xiàng)為一般性的電路,是屬于接上既可的信號(hào)。
相對(duì)于上述BGA 附近的小零件重要性的優(yōu)先級(jí)來(lái)說(shuō),在 ROUTING 上的需求如下:
1. by pass => 與 CHIP 同一面時(shí),直接由 CHIP pin 接至 by pass,再由 by pass 拉出打 via 接 plane;與 CHIP 不同面時(shí),可與 BGA 的 VCC、GND pin 共享同一個(gè) via,線(xiàn)長(zhǎng)請(qǐng)勿超越 100mil。
2. clock 終端 RC 電路 => 有線(xiàn)寬、線(xiàn)距、線(xiàn)長(zhǎng)或包 GND 等需求;走線(xiàn)盡量短,平順,盡量不跨越 VCC 分隔線(xiàn)。
3. damping => 有線(xiàn)寬、線(xiàn)距、線(xiàn)長(zhǎng)及分組走線(xiàn)等需求;走線(xiàn)盡量短,平順,一組一組走線(xiàn),不可參雜其它信號(hào)。
4. EMI RC 電路 => 有線(xiàn)寬、線(xiàn)距、并行走線(xiàn)、包 GND等需求;依客戶(hù)要求完成。
5. 其它特殊電路 => 有線(xiàn)寬、包 GND 或走線(xiàn)凈空等需求;依客戶(hù)要求完成。
6. 40mil 以下小電源電路組 => 有線(xiàn)寬等需求;盡量以表面層完成,將內(nèi)層空間完整保留給信號(hào)線(xiàn)使用,并盡量避免電源信號(hào)在BGA 區(qū)上下穿層,造成不必要的干擾。
7. pull low R、C => 無(wú)特殊要求;走線(xiàn)平順。
8. 一般小電路組 => 無(wú)特殊要求;走線(xiàn)平順。
9. pull height R、RP => 無(wú)特殊要求;走線(xiàn)平順。
為了更清楚的說(shuō)明 BGA 零件走線(xiàn)的處理,將以一系列圖標(biāo)說(shuō)明如下:
A. 將 BGA 由中心以十字劃分,VIA 分別朝左上、左下、右上、右下方向打;十字可因走線(xiàn)需要做不對(duì)稱(chēng)調(diào)整。
B. clock 信號(hào)有線(xiàn)寬、線(xiàn)距要求,當(dāng)其 R、C 電路與 CHIP 同一面時(shí)請(qǐng)盡量以上圖方式處理。
C. USB 信號(hào)在 R、C 兩端請(qǐng)完全并行走線(xiàn)。
D. by pass 盡量由 CHIP pin 接至 by pass 再進(jìn)入 plane。無(wú)法接到的 by pass請(qǐng)就近下 plane。
E. BGA 組件的信號(hào),外三圈往外拉,并保持原設(shè)定線(xiàn)寬、線(xiàn)距;VIA 可在零件實(shí)體及 3MM placement 禁置區(qū)間調(diào)整走線(xiàn)順序,如果走線(xiàn)沒(méi)有層面要求,則可以延長(zhǎng)而不做限制。內(nèi)圈往內(nèi)拉或 VIA 打在 PIN 與 PIN 正中間。另外,BGA 的四個(gè)角落請(qǐng)盡量以表面層拉出,以減少角落的 VIA數(shù)。
F. BGA 組件的信號(hào),盡量以輻射型態(tài)向外拉出;避免在內(nèi)部回轉(zhuǎn)。
F_2 為 BGA 背面 by pass 的放置及走線(xiàn)處理。
By pass 盡量靠近電源 pin。
F_3 為 BGA 區(qū)的 VIA 在 VCC 層所造成的狀況。
THERMAL VCC 信號(hào)在 VCC 層的導(dǎo)通狀態(tài)。
ANTI GND 信號(hào)在 VCC 層的隔開(kāi)狀態(tài)。
因 BGA 的信號(hào)有規(guī)則性的引線(xiàn)、打 VIA,使得電源的導(dǎo)通較充足。
F_4 為 BGA 區(qū)的 VIA 在 GND 層所造成的狀況。
THERMAL GND 信號(hào)在 GND 層的導(dǎo)通狀態(tài)。
ANTI VCC 信號(hào)在 GND 層的隔開(kāi)狀態(tài)。
因 BGA 的信號(hào)有規(guī)則性的引線(xiàn)、打 VIA,使得接地的導(dǎo)通較充足。
F_5 為 BGA 區(qū)的 Placement 及走線(xiàn)建議圖,以上所做的 BGA 走線(xiàn)建議,其作用在于:
1. 有規(guī)則的引線(xiàn)有益于特殊信號(hào)的處理,使得除表層外,其余走線(xiàn)層皆可以所要求的線(xiàn)寬、線(xiàn)距完成。
2. BGA 內(nèi)部的 VCC、GND 會(huì)因此而有較佳的導(dǎo)通性。
3. BGA 中心的十字劃分線(xiàn)可用于;當(dāng) BGA 內(nèi)部電源一種以上且不易于 VCC 層切割時(shí),可于走線(xiàn)層處理(40~80MIL),至電源供應(yīng)端?;?BGA 本身的 CLOCK、或其它有較大線(xiàn)寬、線(xiàn)距信號(hào)順向走線(xiàn)。
4. 良好的BGA走線(xiàn)及placement,可使BGA自身信號(hào)的干擾降至最低。
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原文標(biāo)題:PCB設(shè)計(jì)中BGA走線(xiàn)經(jīng)驗(yàn)談
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