ประเด็นสำคัญของบทความนี้
- แพ็คเกจ BGA มีขนาดกะทัดรัดและมีความหนาแน่นของพินสูง
- ในแพ็คเกจ BGA ครอสทอล์คของสัญญาณเนื่องจากการวางแนวของลูกบอลและการเยื้องศูนย์เรียกว่า ครอสทอล์คของ BGA
- BGA crosstalk ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสัญญาณผู้บุกรุกและสัญญาณของเหยื่อใน Ball Grid Array
ในไอซีแบบหลายเกตและแบบนับพิน ระดับการรวมจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณชิปเหล่านี้มีความน่าเชื่อถือ แข็งแกร่ง และใช้งานง่ายมากขึ้นด้วยการพัฒนาแพ็คเกจ Ball Grid Array (BGA) ซึ่งมีขนาดเล็กลงและหนาขึ้น และมีจำนวนพินมากขึ้นอย่างไรก็ตาม ครอสทอล์คของ BGA ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ จึงจำกัดการใช้แพ็คเกจ BGAเรามาหารือเกี่ยวกับบรรจุภัณฑ์ BGA และ crosstalk ของ BGA
แพ็คเกจอาร์เรย์ Ball Grid
แพ็คเกจ BGA คือแพ็คเกจการติดตั้งบนพื้นผิวที่ใช้ลูกบอลตัวนำโลหะขนาดเล็กเพื่อติดตั้งวงจรรวมลูกบอลโลหะเหล่านี้สร้างรูปแบบตารางหรือเมทริกซ์ที่จัดเรียงไว้ใต้พื้นผิวของชิปและเชื่อมต่อกับแผงวงจรพิมพ์
แพ็คเกจ Ball Grid Array (BGA)
อุปกรณ์ที่บรรจุใน BGA จะไม่มีพินหรือสายเชื่อมต่อที่ขอบของชิปแต่อาร์เรย์ตารางลูกบอลจะถูกวางไว้ที่ด้านล่างของชิปแทนอาร์เรย์กริดบอลเหล่านี้เรียกว่าลูกบอลประสานและทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับแพ็คเกจ BGA
ไมโครโปรเซสเซอร์ ชิป WiFi และ FPGA มักใช้แพ็คเกจ BGAในชิปแพ็คเกจ BGA ลูกบอลบัดกรียอมให้กระแสไหลระหว่าง PCB และแพ็คเกจลูกบอลบัดกรีเหล่านี้เชื่อมต่อทางกายภาพกับสารกึ่งตัวนำของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การเชื่อมด้วยตะกั่วหรือฟลิปชิปใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับซับสเตรตและดายการจัดตำแหน่งแบบนำไฟฟ้าจะอยู่ภายในซับสเตรตเพื่อให้สามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าจากจุดเชื่อมต่อระหว่างชิปและซับสเตรตไปยังจุดเชื่อมต่อระหว่างซับสเตรตและอาเรย์กริดบอล
แพ็คเกจ BGA กระจายสายเชื่อมต่อใต้ดายในรูปแบบเมทริกซ์การจัดเรียงนี้ให้จำนวนลีดในแพ็คเกจ BGA มากกว่าในแพ็คเกจแบบแถวเดี่ยวและแบบสองแถวในแพ็คเกจที่มีสารตะกั่ว หมุดจะถูกจัดเรียงไว้ที่ขอบเขตแต่ละพินของแพ็คเกจ BGA จะมีลูกบอลบัดกรีซึ่งอยู่ที่พื้นผิวด้านล่างของชิปการจัดเรียงบนพื้นผิวด้านล่างนี้ให้พื้นที่มากขึ้น ส่งผลให้หมุดมากขึ้น การกีดขวางน้อยลง และตะกั่วลัดวงจรน้อยลงในแพ็คเกจ BGA ลูกบอลบัดกรีจะถูกจัดวางให้ห่างจากกันมากที่สุดมากกว่าในแพ็คเกจที่มีสายวัด
ข้อดีของแพ็คเกจ BGA
แพ็คเกจ BGA มีขนาดกะทัดรัดและมีความหนาแน่นของพินสูงแพ็คเกจ BGA มีความเหนี่ยวนำต่ำ ทำให้ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำลงBall Grid Array มีระยะห่างที่ดี ช่วยให้จัดตำแหน่งชิป BGA กับ PCB ได้ง่ายขึ้น
ข้อดีอื่นๆ ของแพ็คเกจ BGA คือ:
- กระจายความร้อนได้ดีเนื่องจากบรรจุภัณฑ์มีความต้านทานความร้อนต่ำ
- ความยาวตะกั่วในแพ็คเกจ BGA สั้นกว่าแพ็คเกจที่มีลีดจำนวนลีดที่สูงรวมกับขนาดที่เล็กลงทำให้แพ็คเกจ BGA เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ
- แพ็คเกจ BGA ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าด้วยความเร็วสูง เมื่อเทียบกับแพ็คเกจแบบเรียบและแพ็คเกจแบบอินไลน์คู่
- ความเร็วและผลผลิตของการผลิต PCB เพิ่มขึ้นเมื่อใช้อุปกรณ์ที่บรรจุ BGAกระบวนการบัดกรีจะง่ายขึ้นและสะดวกยิ่งขึ้น และสามารถนำบรรจุภัณฑ์ BGA กลับมาทำงานใหม่ได้อย่างง่ายดาย
BGA ครอสทอล์ค
บรรจุภัณฑ์ BGA มีข้อเสียบางประการ: ลูกบัดกรีไม่สามารถโค้งงอได้ การตรวจสอบทำได้ยากเนื่องจากบรรจุภัณฑ์มีความหนาแน่นสูง และการผลิตในปริมาณมากต้องใช้อุปกรณ์บัดกรีที่มีราคาแพง
ในการลดครอสทอล์คของ BGA การจัดเรียง BGA ครอสทอล์คต่ำถือเป็นสิ่งสำคัญ
แพ็คเกจ BGA มักใช้ในอุปกรณ์ I/O จำนวนมากสัญญาณที่ส่งและรับโดยชิปที่รวมอยู่ในแพ็คเกจ BGA สามารถถูกรบกวนได้โดยการต่อพลังงานสัญญาณจากลีดหนึ่งไปยังอีกลีดหนึ่งสัญญาณครอสทอล์คที่เกิดจากการจัดตำแหน่งและการวางแนวที่ไม่ตรงของลูกบอลบัดกรีในแพ็คเกจ BGA เรียกว่า BGA crosstalkความเหนี่ยวนำอันจำกัดระหว่างอาร์เรย์กริดบอลเป็นสาเหตุหนึ่งของผลกระทบครอสทอล์คในแพ็คเกจ BGAเมื่อกระแส I/O สูงชั่วครู่ (สัญญาณการบุกรุก) เกิดขึ้นในลีดของแพ็คเกจ BGA ความเหนี่ยวนำแบบจำกัดระหว่างอาร์เรย์กริดบอลที่สอดคล้องกับสัญญาณและพินส่งคืนจะสร้างการรบกวนแรงดันไฟฟ้าบนซับสเตรตของชิปการรบกวนแรงดันไฟฟ้านี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาดของสัญญาณที่ส่งออกจากแพ็คเกจ BGA ในรูปของสัญญาณรบกวน ส่งผลให้เกิดครอสทอล์ค
ในการใช้งานต่างๆ เช่น ระบบเครือข่ายที่มี PCB หนาซึ่งใช้รูทะลุ ครอสทอล์คของ BGA อาจเป็นเรื่องปกติ หากไม่มีมาตรการป้องกันเพื่อป้องกันรูทะลุในวงจรดังกล่าว รูเจาะยาวที่อยู่ใต้ BGA อาจทำให้เกิดการมีเพศสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญ และทำให้เกิดการรบกวนข้ามทอล์คที่สังเกตเห็นได้
ครอสทอล์คของ BGA ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสัญญาณผู้บุกรุกและสัญญาณของเหยื่อใน Ball Grid Arrayในการลดครอสทอล์คของ BGA การจัดเตรียมแพ็คเกจ BGA ครอสทอล์คต่ำถือเป็นสิ่งสำคัญด้วยซอฟต์แวร์ Cadence Allegro Package Designer Plus นักออกแบบสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบลวดบอนด์และฟลิปชิปแบบแม่พิมพ์เดี่ยวและหลายแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนได้การกำหนดเส้นทางแบบกดและบีบแบบเต็มมุมในแนวรัศมีเพื่อจัดการกับความท้าทายในการกำหนดเส้นทางที่เป็นเอกลักษณ์ของการออกแบบซับสเตรต BGA/LGAและการตรวจสอบ DRC/DFA เฉพาะเพื่อการกำหนดเส้นทางที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้นการตรวจสอบ DRC/DFM/DFA เฉพาะทำให้การออกแบบ BGA/LGA ประสบความสำเร็จในการผ่านครั้งเดียวนอกจากนี้ยังมีการแยกการเชื่อมต่อระหว่างกันโดยละเอียด การสร้างแบบจำลองแพ็คเกจ 3 มิติ และความสมบูรณ์ของสัญญาณและการวิเคราะห์เชิงความร้อนพร้อมผลกระทบของแหล่งจ่ายไฟอีกด้วย
เวลาโพสต์: 28 มี.ค. 2023