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Allegro BGA Layout设计及HDI盲埋孔设计

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一、BGA 的概述:
90 年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不断提高,对集成电路封装要求更加严格,I/O 引脚数急剧增加,功耗也随之增大。为满足发展的需要,在原有封装品种基础上,又增添了新的品种——球栅阵列封装,简称 BGA(Ball Grid Array Package)。 设计工程师在设计 BGA器件时将会面临很多问题,布局和布线设计的瓶颈、设计的工艺是否能与加工企业相互匹配、设计 BGA 焊盘是否容易导致虚焊或容易短接、设计的规划是否导致成本上涨等。

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二、高密 BGA 器件的设计方法:
● BGA 封装要求
● BGA 布局要求
● BGA 布线要求
● 0.5MM BGA 设计案例

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三、BGA 焊盘大小设置:
焊盘直径 = 焊点中心间距/2
例:BGA1.0mm PAD=0.5mm

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四、BGA 焊盘阻焊设置:
BGA 焊盘阻焊直径 = BGA 焊盘直径+4mil
例如:焊盘=20mil 焊盘阻焊=24mil

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五、BGA 过孔定义:
★通孔(through via):穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位
孔。
★盲孔(blind via): 位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线
路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
★埋孔(buried via): 位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。

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六、孔铜厚度:国标和 IPC 二级 孔铜厚在常规 20um 。
IPC 三级和军品 孔铜 25um
使用时一般电流额降 30%-70%去评估,即 1.84A 保守按一个孔过 0.6A,评估不超过 1.3A。
关于过孔寄生电容这参数,我个人认为是过孔越小寄生电容越小,越适合用于高速信号。

七、BGA 过孔大小设置:
BGA 过孔焊盘直径 = BGA 焊盘中心间距/2 BGA 过孔孔径 = 过孔焊盘直径/2
例:BGA1.27mm Via Pad = 24mil Via hole = 12mil
BGA1.0mm Via Pad = 20mil Via hole = 10mil
BGA0.8mm Via Pad = 16mil Via hole = 8mil
≤BGA0.5mm 需采用埋盲孔.

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八、注意点:
1, 过孔的高度(板厚)与孔径比≤12:1
2, BGA 内部过孔需要覆盖绿油,切勿阻焊开窗!

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九、BGA 布局方面要求:
★为了使 BGA 更好的返修,BGA 四周 3MM 内建议不要摆放元器件。

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十、★一般情况下面 BGA 器件不建议放置背面;当背面有 BGA 或面阵列器件时,不能在
正面面阵列器件 3mm 禁布区的投影范围内。

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十一、 BGA 布局要求:
★ 为了使 BGA 电源滤波和储能效果最佳,建议 BGA 四周各摆放 22uf 以上坦电容。

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BGA 布线方面要求:
优秀的 Fanout 特色:
▶ 能够为布线提供更好的通道。
▶ 能够防止割断地/电源平面、保证通流能力。
▶ 能够抑制 PI、EMC 等问题的发生。
▶ 能够更容易添加 ICT 测试点,进一步提高测试点的覆盖率。

十二、BGA 布线基本要求:
▶ 将 BGA 由中心以十字划分,VIA 分别朝左上、左下、右上、右下方向打。
▶ 线要保证在两焊盘正中间引出,不要偏移某焊盘。
▶ 差分信号两端需完全并行走线引入 BGA 管脚内。
▶ BGA 内过孔的反盘不易过大,否则影响电源铜箔通道面积。
▶ 以辐射型态向外拉出,避免在内部回转。
BGA Fanout 基本要求:▶将 BGA 由中心以十字划分,VIA 分别朝左上、左下、右上、
右下方向打.

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▶线要保证在两焊盘正中间引出,不要偏移某焊盘。

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▶差分信号两端完全并行走线引入 BGA 管脚内,尽量避免一对差分走各自通道进入 BGA管脚内。

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▶ BGA 内过孔的反盘不易过大,否则影响电源铜箔通道面积。

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▶BGA 内以辐射型态向外拉出,避免在内部回转。

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▶BGA Fanout 原则减少 BGA 内过孔的个数,尽可能将 BGA 四周向外的管脚通过表层走线进行引出,越远越好。层面少的时候,最外圈尽量不要打过孔,向外引出!

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