原创如何处理PCB上BGA芯片的零件走线

 2020-1-23 10:32  841 8 8 分类: 电源/新能源

BGA 是 PCB 上常用的组件，通常 CPU、NORTH BRIDGE、SOUTH BRIDGE、AGP CHIP、CARD BUS CHIP…等，大多是以 bga 的型式包装，简言之，80%的高频信号及特殊信号将会由这类型的 package 内拉出。因此，如何处理 BGA package 的走线，对重要信号会有很大的影响。
　　通常环绕在 BGA 附近的小零件，依重要性为优先级可分为几类：
　　1. by pass.
　　2. clock 终端 RC 电路。
　　3. damping（以串接电阻、排组型式出现；例如 memory BUS 信号）
　　4. EMI RC 电路（以 dampin、C、pull height 型式出现；例如 USB 信号）。
　　5. 其它特殊电路（依不同的 CHIP 所加的特殊电路；例如 CPU 的感温电路）。
　　6. 40mil 以下小电源电路组（以 C、L、R 等型式出现；此种电路常出现在 AGP CHIP or 含 AGP 功能之 CHIP 附近，透过 R、L 分隔出不同的电源组）。
　　7. pull low R、C.
　　8. 一般小电路组（以 R、C、Q、U 等型式出现；无走线要求）。
　　9. pull height R、RP.
　　1-6 项的电路通常是 placement 的重点，会排的尽量靠近 BGA，是需要特别处理的。第 7 项电路的重要性次之，但也会排的比较靠近 BGA.8、9 项为一般性的电路，是属于接上既可的信号。
　　相对于上述 BGA 附近的小零件重要性的优先级来说，在 ROUTING 上的需求如下：
　　1. by pass =》与 CHIP 同一面时，直接由 CHIP pin 接至 by pass，再由 by pass 拉出打 via 接 plane；与 CHIP 不同面时，可与 BGA 的 VCC、GND pin 共享同一个 via，线长请勿超越 100mil.
　　2. clock 终端 RC 电路=》有线宽、线距、线长或包 GND 等需求；走线尽量短，平顺，尽量不跨越 VCC 分隔线。
　　3. damping =》有线宽、线距、线长及分组走线等需求；走线尽量短，平顺，一组一组走线，不可参杂其它信号。
　　4. EMI RC 电路=》有线宽、线距、并行走线、包 GND 等需求；依客户要求完成。
　　5. 其它特殊电路=》有线宽、包 GND 或走线净空等需求；依客户要求完成。
　　6. 40mil 以下小电源电路组=》有线宽等需求；尽量以表面层完成，将内层空间完整保留给信号线使用，并尽量避免电源信号在 BGA 区上下穿层，造成不必要的干扰。
　　7. pull low R、C =》无特殊要求；走线平顺。
　　8. 一般小电路组=》无特殊要求；走线平顺。
　　9. pull height R、RP =》无特殊要求；走线平顺。
　　为了更清楚的说明 BGA 零件走线的处理，将以一系列图标说明如下：
　　

　　A. 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；十字可因走线需要做不对称调整。
　　B. clock 信号有线宽、线距要求，当其 R、C 电路与 CHIP 同一面时请尽量以上图方式处理。
　　C. USB 信号在 R、C 两端请完全并行走线。
　　D. by pass 尽量由 CHIP pin 接至 by pass 再进入 plane. 无法接到的 by pass 请就近下 plane. E. BGA 组件的信号，外三圈往外拉，并保持原设定线宽、线距；VIA 可在零件实体及 3MM placement 禁置区间调整走线顺序，如果走线没有层面要求，则可以延长而不做限制。内圈往内拉或 VIA 打在 PIN 与 PIN 正中间。另外，BGA 的四个角落请尽量以表面层拉出，以减少角落的 VIA 数。
　　F. BGA 组件的信号，尽量以辐射型态向外拉出；避免在内部回转。
　　如何处理PCB上BGA芯片的零件走线
　　F_2 为 BGA 背面 by pass 的放置及走线处理。
　　By pass 尽量靠近电源 pin. F_3 为 BGA 区的 VIA 在 VCC 层所造成的状况 THERMAL VCC 信号在 VCC 层的导通状态。
　　ANTI GND 信号在 VCC 层的隔开状态。
　　因 BGA 的信号有规则性的引线、打 VIA，使得电源的导通较充足。
　　F_4 为 BGA 区的 VIA 在 GND 层所造成的状况 THERMAL GND 信号在 GND 层的导通状态。
　　ANTI VCC 信号在 GND 层的隔开状态。
　　因 BGA 的信号有规则性的引线、打 VIA，使得接地的导通较充足。
　　BGA 芯片的布局和布线设计方法解析
　　F_5 为 BGA 区的 Placement 及走线建议图
　　以上所做的 BGA 走线建议，其作用在于：
　　1. 有规则的引线有益于特殊信号的处理，使得除表层外，其余走线层皆可以所要求的线宽、线距完成。
　　2. BGA 内部的 VCC、GND 会因此而有较佳的导通性。
　　3. BGA 中心的十字划分线可用于；当 BGA 内部电源一种以上且不易于 VCC 层切割时，可于走线层处理（40~80MIL），至电源供应端。或 BGA 本身的 CLOCK、或其它有较大线宽、线距信号顺向走线。
　　4. 良好的 BGA 走线及 placement，可使 BGA 自身信号的干扰降至最低。

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