球闸阵列(BGA)封装是目前FPGA和微处理器等先进半导体元件采用的标淮封装类型。用于嵌入式设计的BGA封装技术正随晶片制造商的技术发展而不断进步,这类封装一般分成标淮和微型BGA两种。这两种类型封装都必须克服数量越来越多的I/O议题,这意味着讯号迂回布线(Escape routing)越来越困难,即使对于经验丰富的PCB和嵌入式设计者来说也极具挑战性。
Dog bone型扇出
嵌入式设计者的首要任务是开发合适的扇出策略,以便于电路板的制造。在选择正确的扇出/布线策略时必须重点考虑的因素包括球间距、触点直径、I/O接脚数量、过孔类型、焊盘尺寸、线宽和间距,以及从BGA迂回出来所需的层数。
除了采用特定BGA的嵌入式设计固有的设计因素外,设计一般都包括嵌入式设计者从BGA正确迂回讯号走线所必须采取的两种基本方法:Dog bone型扇出(图1)和焊盘内过孔(图2)。Dog bone型扇出用于球间距为0.5mm及以上的BGA,而焊盘内过孔则用于球间距在0.5mm以下(也称为超精细间距)的BGA和微型BGA。间距定义为BGA的某个球中心与相邻球中心之间的距离。
焊盘内过孔扇出方法
了解与这些BGA讯号布线技术有关的一些基本术语至关重要。‘过孔’是指带电镀孔的焊盘,这个电镀孔用于连接某个PCB层的铜线和另一层的铜线。高密度多层电路板可用到盲孔或埋孔,也称为微型过孔。盲孔只有一面可见,埋孔两面都不可见。
Dog bone型扇出
Dog bone型BGA扇出法分成4个象限,在BGA中间留出一个较宽的通道,用于布局由内部出来的多条走线。分解来自BGA的讯号并将其连接到与其它电路有关的多个关键步骤。