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PCB设计中BGA器件布局布线经验谈

时间：2018-08-20 16:42来源：电子技术应用网

摘要：SMT(SurfaceMountTechnology表面安装)技术顺应了智能电子产品小型化，轻型化的发展潮流，为实现电子产品的轻、薄、短、小打下了基础。SMT技术在90年代也走向成熟的阶段。

SMT(Surface Mount Technology 表面安装)技术顺应了智能电子产品小型化，轻型化的发展潮流，为实现电子产品的轻、薄、短、小打下了基础。SMT技术在90年代也走向成熟的阶段。但随着电子产品向便携式／小型化、网络化方向的迅速发展，对电子组装技术提出了更高的要求，其中BGA(Ball Grid Array 球栅阵列封装)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。

 
　　
BGA技术的研究始于60年代，最早被美国IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正进入实用化的阶段。由于之前流行的类似QFP封装的高密管脚器件，其精细间距的局限性在于细引线易弯曲、质脆而易断，对于引线间的共平面度和贴装精度的要求很高。 BGA技术采用的是一种全新的设计思维方式，它采用将圆型或者柱状点隐藏在封装下面的结构，引线间距大、引线长度短。这样， BGA就消除了精细间距器件中由于引线问题而引起的共平面度和翘曲的缺陷。

 
　　
BGA是PCB上常用的元器件，通常80﹪的高频信号及特殊信号将会由这类型的封装Footprint内拉出。因此，如何处理BGA 器件的走线，对重要信号会有很大的影响。
　　
通常的BGA器件如何走线？
普通的BGA器件在布线时，一般步骤如下：
　　
1.先根据BGA器件焊盘数量确定需要几层板，进行叠层设计。
2.然后对主器件BGA进行扇出（即从焊盘引出一小段线，然后在线的末端放置一个过孔，以此过孔到达另一层）。
3.再然后从过孔处逃逸式布线到器件的边缘，通过可用的层来进行扇出，一直到所有的焊盘都逃逸式布线完毕。
　　
扇出及逃逸时布线是根据适用的设计规则来进行的。包括扇出控制 Fanout Control 规则，布线宽度 RouTIng Width 规则，布线过孔方式 RouTIng Via Style 规则，布线层 RouTIng Layers 规则和电气间距 Electrical Clearance 规则。 如果规则设置的不合理，比如层数不够，不限宽度太宽走不出来，过孔太大打不下孔，间距违犯安全距离等等，扇出都会失败。当扇出操作没有反应的时候，请检查您的各处规则设置并进行合适的修改，没有问题之后扇出才能成功。如下图所示。每一层的走线颜色是不同的。

 
　　
扇出对话框可让你控制并定义扇出和逃逸式布线的相关选项，同时有些选项用于盲孔（层对之间的钻孔，可在层栈管理器 Layer Stack Manager 对话框设置）。其他的选项包含是否在内部行列扇出的同时扇出另外两行列，以及是否仅有网络分配到的焊盘被扇出。
　　
极小BGA(0.4mm间距)器件该如何布线？
BGA因为其加工工艺复杂，在设计阶段除了考虑其功能设计之外，最主要还是要和PCB制板厂和贴片装配厂沟通一下，不同的厂家所采取的工艺不同，能力也不一样。对于加工制造成本方面，打样和批量生产也不同。所以，BGA设计更重要的还要考虑加工成本，生产的良品率等等因素。
　　
今天要聊的这款BGA可不是个省油的灯。这一类BGA模块设计已经是刷新底线，属于最小加工能力范畴。我们先来看看它的参数特征：

BGA焊盘0.3mm(12mil)
BGA中心间距是0.4mm(16mil)
焊盘与焊盘边到边的X Y方向均为0.1mm(4mil)。
焊盘与焊盘边沿对角线方向均为0.27mm(10.8mil)

 
 
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