BGA芯片的布局和布線技巧

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BGA是PCB上常用的組件，通常CPU、NORTH BRIDGE、SOUTH BRIDGE、AGP CHIP、CARD BUS CHIP…等，大多是以bga的型式包裝，簡言之，80﹪的高頻信號及特殊信號將會(huì)由這類型的package內(nèi)拉出。因此，如何處理BGA package的走線，對重要信號會(huì)有很大的影響。

       通常環(huán)繞在BGA附近的小零件，依重要性為優(yōu)先級可分為幾類：

1.          by pass。

2.          clock終端RC電路。

3.          damping（以串接電阻、排組型式出現(xiàn)；例如memory BUS信號）

4.          EMI RC電路（以dampin、C、pull height型式出現(xiàn)；例如USB信號）。

5.          其它特殊電路（依不同的CHIP所加的特殊電路；例如CPU的感溫電路）。

6.          40mil以下小電源電路組（以C、L、R等型式出現(xiàn)；此種電路常出現(xiàn)在AGP CHIP or含AGP功能之CHIP附近，透過R、L分隔出不同的電源組）。

7.          pull low R、C。

8.          一般小電路組（以R、C、Q、U等型式出現(xiàn)；無走線要求）。

9.          pull height R、RP。

1-6項(xiàng)的電路通常是placement的重點(diǎn)，會(huì)排的盡量靠近BGA，是需要特別處理的。第7項(xiàng)電路的重要性次之，但也會(huì)排的比較靠近BGA。8、9項(xiàng)為一般性的電路，是屬于接上既可的信號。

相對于上述BGA附近的小零件重要性的優(yōu)先級來說，在ROUTING上的需求如下：

1.    by pass                               =>   與CHIP同一面時(shí)，直接由CHIP                                  pin接至by pass，再由by pass拉出打via接plane；與CHIP不同面時(shí)，可與BGA的VCC、GND pin共享同一個(gè)via，線長請勿超越100mil。

2.          clock終端RC電路             =>   有線寬、線距、線長或包GND等需求；走線盡量短，平順，盡量不跨越VCC分隔線。

3.          damping                                 =>   有線寬、線距、線長及分組走線等需求；走線盡量短，平順，一組一組走線，不可參雜其它信號。

4.          EMI RC電路                        =>   有線寬、線距、并行走線、包GND等需求；依客戶要求完成。

5.          其它特殊電路               =>   有線寬、包GND或走線凈空等需求；依客戶要求完成。

6.          40mil以下小電源電路組     =>   有線寬等需求；盡量以表面層完成，將內(nèi)層空間完整保留給信號線使用，并盡量避免電源信號在BGA區(qū)上下穿層，造成不必要的干擾。

7.          pull low R、C                        =>   無特殊要求；走線平順。    

8.          一般小電路組               =>   無特殊要求；走線平順。

9.          pull height R、RP                   =>   無特殊要求；走線平順。

為了更清楚的說明BGA零件走線的處理，將以一系列圖標(biāo)說明如下：

A. 將BGA由中心以十字劃分，VIA分別朝左上、左下、右上、右下方向打；十字可因走線需要做不對稱調(diào)整。
B. clock信號有線寬、線距要求，當(dāng)其R、C電路與CHIP同一面時(shí)請盡量以上圖方式處理。
C. USB信號在R、C兩端請完全并行走線。
D. by pass盡量由CHIP pin接至by pass再進(jìn)入plane。無法接到的by pass請就近下plane。
E.  BGA組件的信號，外三圈往外拉，并保持原設(shè)定線寬、線距；VIA可在零件實(shí)體及3MM placement禁置區(qū)間調(diào)整走線順序，如果走線沒有層面要求，則可以延長而不做限制。內(nèi)圈往內(nèi)拉或VIA打在PIN與PIN正中間。另外，BGA的四個(gè)角落請盡量以表面層拉出，以減少角落的VIA數(shù)。 
F. BGA組件的信號，盡量以輻射型態(tài)向外拉出；避免在內(nèi)部回轉(zhuǎn)。

 

F_2 為BGA背面by pass的放置及走線處理。
 By pass盡量靠近電源pin。
F_3 為BGA區(qū)的VIA在VCC層所造成的狀況
 THERMAL VCC信號在VCC層的導(dǎo)通狀態(tài)。
 ANTI  GND信號在VCC層的隔開狀態(tài)。
因BGA的信號有規(guī)則性的引線、打VIA，使得電源的導(dǎo)通較充足。

F_4 為BGA區(qū)的VIA在GND層所造成的狀況
 THERMAL GND信號在GND層的導(dǎo)通狀態(tài)。
 ANTI  VCC信號在GND層的隔開狀態(tài)。
因BGA的信號有規(guī)則性的引線、打VIA，使得接地的導(dǎo)通較充足。

F_5 為BGA區(qū)的Placement及走線建議圖

以上所做的BGA走線建議，其作用在于：
1. 有規(guī)則的引線有益于特殊信號的處理，使得除表層外，其余走線層皆可以所要求的線寬、線距完成。
2. BGA內(nèi)部的VCC、GND會(huì)因此而有較佳的導(dǎo)通性。
3. BGA中心的十字劃分線可用于；當(dāng)BGA內(nèi)部電源一種以上且不易于VCC層切割時(shí)，可于走線層處理（40~80MIL），至電源供應(yīng)端?；駼GA本身的CLOCK、或其它有較大線寬、線距信號順向走線。
4. 良好的BGA走線及placement，可使BGA自身信號的干擾降至最低。