Punti chiave di questo articolo
- I pacchetti BGA sono di dimensioni compatte e hanno un'elevata densità di pin.
- Nei pacchetti BGA, la diafonia del segnale dovuta all'allineamento e al disallineamento della sfera è chiamata diafonia BGA.
- La diafonia BGA dipende dalla posizione del segnale dell'intruso e del segnale della vittima nella matrice della griglia a sfera.
Nei circuiti integrati multi-gate e pin-count, il livello di integrazione aumenta in modo esponenziale.Questi chip sono diventati più affidabili, robusti e facili da usare grazie allo sviluppo di pacchetti BGA (ball grid array), più piccoli in dimensioni e spessore e con un numero maggiore di pin.Tuttavia, la diafonia BGA influisce gravemente sull'integrità del segnale, limitando così l'uso dei pacchetti BGA.Parliamo del packaging BGA e della diafonia BGA.
Pacchetti Ball Grid Array
Un pacchetto BGA è un pacchetto a montaggio superficiale che utilizza minuscole sfere conduttrici metalliche per montare il circuito integrato.Queste sfere metalliche formano una griglia o una matrice disposta sotto la superficie del chip e collegata al circuito stampato.
Un pacchetto BGA (ball grid array).
I dispositivi confezionati in BGA non hanno pin o cavi sulla periferia del chip.Invece, la matrice della griglia delle palline è posizionata sul fondo del chip.Questi array di griglie di sfere sono chiamati sfere di saldatura e fungono da connettori per il pacchetto BGA.
Microprocessori, chip WiFi e FPGA utilizzano spesso pacchetti BGA.In un chip del package BGA, le sfere di saldatura consentono il flusso di corrente tra il PCB e il package.Queste sfere di saldatura sono fisicamente collegate al substrato semiconduttore dell'elettronica.Il collegamento del piombo o il flip-chip viene utilizzato per stabilire la connessione elettrica al substrato e alla matrice.Gli allineamenti conduttivi sono posizionati all'interno del substrato consentendo la trasmissione dei segnali elettrici dalla giunzione tra il chip e il substrato alla giunzione tra il substrato e la matrice di griglie a sfere.
Il pacchetto BGA distribuisce i cavi di connessione sotto lo stampo secondo uno schema a matrice.Questa disposizione fornisce un numero maggiore di contatti in un pacchetto BGA rispetto ai pacchetti piatti e a doppia fila.In un pacchetto piombato, i perni sono disposti ai confini.ciascun pin del package BGA porta una sfera di saldatura, che si trova sulla superficie inferiore del chip.Questa disposizione sulla superficie inferiore fornisce più area, con conseguente più pin, meno blocchi e meno cortocircuiti.In un pacchetto BGA, le sfere di saldatura sono allineate più distanti rispetto a un pacchetto con conduttori.
Vantaggi dei pacchetti BGA
Il pacchetto BGA ha dimensioni compatte e un'elevata densità di pin.il pacchetto BGA ha una bassa induttanza, consentendo l'uso di tensioni più basse.La griglia a sfere è ben distanziata, facilitando l'allineamento del chip BGA con il PCB.
Alcuni altri vantaggi del pacchetto BGA sono:
- Buona dissipazione del calore grazie alla bassa resistenza termica del pacchetto.
- La lunghezza dei lead nei pacchetti BGA è inferiore rispetto ai pacchetti con lead.L'elevato numero di conduttori abbinato alle dimensioni ridotte rendono il package BGA più conduttivo, migliorandone così le prestazioni.
- I pacchetti BGA offrono prestazioni più elevate ad alte velocità rispetto ai pacchetti piatti e ai pacchetti doppi in linea.
- La velocità e la resa della produzione di PCB aumentano quando si utilizzano dispositivi con pacchetto BGA.Il processo di saldatura diventa più semplice e conveniente e i pacchetti BGA possono essere facilmente rielaborati.
Diafonia BGA
I pacchetti BGA presentano alcuni inconvenienti: le sfere di saldatura non possono essere piegate, l'ispezione è difficile a causa dell'elevata densità del pacchetto e la produzione in grandi volumi richiede l'uso di costose apparecchiature di saldatura.
Per ridurre la diafonia BGA, è fondamentale una disposizione BGA a bassa diafonia.
I pacchetti BGA vengono spesso utilizzati in un gran numero di dispositivi I/O.I segnali trasmessi e ricevuti da un chip integrato in un pacchetto BGA possono essere disturbati dall'accoppiamento dell'energia del segnale da un conduttore all'altro.La diafonia del segnale causata dall'allineamento e dal disallineamento delle sfere di saldatura in un pacchetto BGA è chiamata diafonia BGA.L'induttanza finita tra gli array di griglie a sfere è una delle cause degli effetti di diafonia nei pacchetti BGA.Quando si verificano transitori di corrente I/O elevati (segnali di intrusione) nei conduttori del package BGA, l'induttanza finita tra gli array di griglie sferiche corrispondenti al segnale e ai pin di ritorno crea un'interferenza di tensione sul substrato del chip.Questa interferenza di tensione provoca un disturbo del segnale che viene trasmesso dal pacchetto BGA come rumore, provocando un effetto di diafonia.
In applicazioni come i sistemi di rete con PCB spessi che utilizzano fori passanti, la diafonia BGA può essere comune se non vengono adottate misure per schermare i fori passanti.In tali circuiti, i lunghi fori passanti posti sotto il BGA possono causare un accoppiamento significativo e generare notevoli interferenze di diafonia.
La diafonia BGA dipende dalla posizione del segnale dell'intruso e del segnale della vittima nella matrice della griglia a sfera.Per ridurre la diafonia BGA, è fondamentale una disposizione del pacchetto BGA a bassa diafonia.Con il software Cadence Allegro Package Designer Plus, i progettisti possono ottimizzare progetti complessi wirebond e flip-chip a die singolo e multi-die;routing push-squeeze radiale e ad angolo completo per affrontare le sfide di routing uniche dei progetti di substrati BGA/LGA.e controlli specifici DRC/DFA per un routing più accurato ed efficiente.Controlli specifici DRC/DFM/DFA garantiscono progetti BGA/LGA di successo in un unico passaggio.Vengono inoltre fornite l'estrazione dettagliata delle interconnessioni, la modellazione 3D dei pacchetti, l'integrità del segnale e l'analisi termica con implicazioni sull'alimentazione.
Orario di pubblicazione: 28 marzo 2023