Điểm chính của bài viết này
- Các gói BGA có kích thước nhỏ gọn và mật độ chân cắm cao.
- Trong các gói BGA, nhiễu xuyên âm tín hiệu do căn chỉnh bóng và lệch trục được gọi là nhiễu xuyên âm BGA.
- Nhiễu xuyên âm BGA phụ thuộc vào vị trí của tín hiệu kẻ xâm nhập và tín hiệu nạn nhân trong mảng lưới bóng.
Trong IC nhiều cổng và IC đếm pin, mức độ tích hợp tăng theo cấp số nhân.Những con chip này đã trở nên đáng tin cậy, mạnh mẽ và dễ sử dụng hơn nhờ sự phát triển của các gói mảng lưới bóng (BGA), có kích thước và độ dày nhỏ hơn cũng như số lượng chân lớn hơn.Tuy nhiên, nhiễu xuyên âm BGA ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính toàn vẹn của tín hiệu, do đó hạn chế việc sử dụng các gói BGA.Hãy thảo luận về bao bì BGA và nhiễu xuyên âm BGA.
Gói mảng lưới bóng
Gói BGA là gói gắn trên bề mặt sử dụng các quả bóng dẫn kim loại nhỏ để gắn mạch tích hợp.Những quả bóng kim loại này tạo thành dạng lưới hoặc dạng ma trận được bố trí dưới bề mặt chip và kết nối với bảng mạch in.
Gói mảng lưới bóng (BGA)
Các thiết bị được đóng gói trong BGA không có chân hoặc dây dẫn ở ngoại vi chip.Thay vào đó, mảng lưới bóng được đặt ở phía dưới chip.Các mảng lưới bóng này được gọi là bóng hàn và đóng vai trò là đầu nối cho gói BGA.
Bộ vi xử lý, chip WiFi và FPGA thường sử dụng các gói BGA.Trong chip gói BGA, các bóng hàn cho phép dòng điện chạy giữa PCB và gói.Những quả bóng hàn này được kết nối vật lý với chất nền bán dẫn của thiết bị điện tử.Liên kết chì hoặc chip lật được sử dụng để thiết lập kết nối điện với chất nền và khuôn.Sự sắp xếp dẫn điện được đặt bên trong chất nền cho phép truyền tín hiệu điện từ điểm nối giữa chip và chất nền đến điểm nối giữa chất nền và mảng lưới bóng.
Gói BGA phân phối các dây dẫn kết nối bên dưới khuôn theo mẫu ma trận.Sự sắp xếp này cung cấp số lượng khách hàng tiềm năng lớn hơn trong gói BGA so với gói phẳng và hàng đôi.Trong gói có chì, các chốt được bố trí ở các ranh giới.mỗi chân của gói BGA mang một quả bóng hàn nằm ở bề mặt dưới của chip.Sự sắp xếp này ở bề mặt phía dưới mang lại nhiều diện tích hơn, dẫn đến có nhiều chốt hơn, ít tắc nghẽn hơn và ít chập chì hơn.Trong gói BGA, các quả bóng hàn được căn chỉnh cách xa nhau nhất so với gói có dây dẫn.
Ưu điểm của gói BGA
Gói BGA có kích thước nhỏ gọn và mật độ chân cắm cao.gói BGA có độ tự cảm thấp, cho phép sử dụng điện áp thấp hơn.Mảng lưới bóng được bố trí hợp lý, giúp việc căn chỉnh chip BGA với PCB dễ dàng hơn.
Một số ưu điểm khác của gói BGA là:
- Tản nhiệt tốt do khả năng chịu nhiệt của gói thấp.
- Độ dài dây dẫn trong gói BGA ngắn hơn so với gói có dây dẫn.Số lượng dây dẫn cao kết hợp với kích thước nhỏ hơn giúp gói BGA dẫn điện tốt hơn, do đó cải thiện hiệu suất.
- Gói BGA mang lại hiệu suất cao hơn ở tốc độ cao so với gói phẳng và gói nội tuyến đôi.
- Tốc độ và năng suất sản xuất PCB tăng lên khi sử dụng các thiết bị đóng gói BGA.Quá trình hàn trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn, các gói BGA có thể được làm lại dễ dàng.
Nhiễu xuyên âm BGA
Các gói BGA có một số nhược điểm: bóng hàn không thể uốn cong, việc kiểm tra khó khăn do mật độ gói cao và việc sản xuất số lượng lớn đòi hỏi phải sử dụng thiết bị hàn đắt tiền.
Để giảm nhiễu xuyên âm BGA, việc bố trí BGA nhiễu xuyên âm thấp là rất quan trọng.
Các gói BGA thường được sử dụng trong một số lượng lớn các thiết bị I/O.Tín hiệu được truyền và nhận bởi chip tích hợp trong gói BGA có thể bị nhiễu do ghép năng lượng tín hiệu từ dây dẫn này sang dây dẫn khác.Nhiễu xuyên âm tín hiệu gây ra bởi sự căn chỉnh và lệch tâm của các quả bóng hàn trong gói BGA được gọi là nhiễu xuyên âm BGA.Độ tự cảm hữu hạn giữa các mảng lưới bóng là một trong những nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhiễu xuyên âm trong các gói BGA.Khi xảy ra hiện tượng chuyển tiếp dòng I/O cao (tín hiệu xâm nhập) trong các dây dẫn gói BGA, độ tự cảm hữu hạn giữa các mảng lưới bóng tương ứng với các chân tín hiệu và chân phản hồi sẽ tạo ra nhiễu điện áp trên đế chip.Sự nhiễu điện áp này gây ra sự cố tín hiệu được truyền ra khỏi gói BGA dưới dạng nhiễu, dẫn đến hiệu ứng nhiễu xuyên âm.
Trong các ứng dụng như hệ thống mạng có PCB dày sử dụng lỗ xuyên, nhiễu xuyên âm BGA có thể phổ biến nếu không thực hiện biện pháp nào để che chắn các lỗ xuyên.Trong các mạch như vậy, các lỗ thông dài được đặt bên dưới BGA có thể gây ra sự ghép nối đáng kể và tạo ra nhiễu xuyên âm đáng chú ý.
Nhiễu xuyên âm BGA phụ thuộc vào vị trí của tín hiệu kẻ xâm nhập và tín hiệu nạn nhân trong mảng lưới bóng.Để giảm nhiễu xuyên âm BGA, việc sắp xếp gói BGA nhiễu xuyên âm thấp là rất quan trọng.Với phần mềm Cadence Allegro Package Designer Plus, các nhà thiết kế có thể tối ưu hóa các thiết kế liên kết dây và chip lật một khuôn và nhiều khuôn phức tạp;định tuyến ép-ép xuyên tâm, toàn góc để giải quyết các thách thức định tuyến độc đáo của thiết kế đế BGA/LGA.và kiểm tra DRC/DFA cụ thể để định tuyến chính xác và hiệu quả hơn.Kiểm tra DRC/DFM/DFA cụ thể đảm bảo thiết kế BGA/LGA thành công chỉ trong một lần thực hiện.Trích xuất kết nối chi tiết, mô hình gói 3D, tính toàn vẹn tín hiệu và phân tích nhiệt liên quan đến nguồn điện cũng được cung cấp.
Thời gian đăng: 28-03-2023