BGA封装问题

只看该作者 · 2011-5-11 20:52

各位大虾们好！小弟初次使用BGA封装的芯片，SPARTAN3A，封装是CS484的。默认使用的via为16/9mil,四层板。使用扇出功能以后得到的图在下面。我发现，这些过孔让很多在内层的电源管脚成了孤岛，完全阻断了电源层，请问，这个问题怎么解决？谢谢了！

只看该作者 · 2011-5-11 22:31

你看看咱们平时台式机用的CPU，其下面一堆电容
你把BGA想像成一个内部N多开关的芯片，这些开关在一定控制下一个一个的，或者一堆一堆的、一坨一坨的一起做开关动作
就是这个开关动作，你想像一下
从信号完整性角度去说，开关动作发生时，整个电流回路要保持足够小的阻抗，以使信号上升及下降沿陡峭，从而充分保持开关信号的特征（也就是数字信号的特征），当然过于陡峭的沿会产生能量较高的高次谐波以致产生EMC问题，所以SI与EMC有时是矛盾的，需要去平衡的，这是另外的话题。所以如果就近加上若干高频特性较好的小电容，当开关动作发生时，其突发电流主要就由就近的电容去提供，这样信号路径上的阻抗就小得多，能较好保持信号完整性，此时电容的作用说成是储能比较合适，就近储能为信号完整性的特征提供充足电流
从EMC角度讲：就近放置电容主要解决的是回流路径问题，既然是EMC角度，那么信号对其本身越完整越好，但高速信号（不一定高频，即使是一个1HZ频率的信号，如果其边沿相当陡，那也是高速信号，当然数字信号频率越高，所要求的边沿一定越陡）会通过回路中的电源线对其它模块产生传导干扰（也可以说是直接藕合），同时也会通过分布电容的藕合对与其相领的其它信号产生辐射干扰（可以称之为电容藕合），既然这些干扰都是通过直接或者间接的藕合产生的，那么我们如果想减小这种不良因素，那一个名词就出现了：退藕电容，啥是退藕电容，就是把这种会产生EMI的藕合路径给去除，所以叫退藕（有时也叫去藕，一个意思）

为啥就近放置电容能退藕呢，既然是从EMC角度考虑，我们就不要去想电容储能啥的了，多想想电容性质的另一个讲法：通交流，隔直流，通高频，隔低频
退藕时用到的正是电容的通高频，隔低频，当然这个高频低频的高低是相对的，我们采用的小贴片电容，恰恰是按其参数专门把电源线上因开关动作的产生的高频能有效导通致地平面的，为嘛那些小贴片能起到如此作用呢，有两点缺一不可，因为一是其谐振频率高，这是其自身优点，但要保证从电容到芯片这个小回路的谐振频率高，那还得靠我们PCB工程师把其放置在离要退藕的芯片较近的地方

只看该作者 · 2011-5-11 21:08

密集布线，电源平面孤岛很正常，BGA芯片可在底层相应位置放置合适数量的贴片电容

只看该作者 · 2011-5-11 21:12

还是不太明白，贴片电容怎么解决电源平面孤岛问题的？？:dizzy:

只看该作者 · 2011-5-11 21:18

2# ghost1325
给一点更详细的说明吧，小弟不胜感激！

只看该作者 · 2011-5-12 08:12

5# ghost1325
呵呵，我是想问，电源孤岛的问题改怎么解决，还是就放着不管？

只看该作者 · 2011-5-12 08:42

电源平面不要用十字连接方式。

只看该作者 · 2011-5-12 09:19

本帖最后由 acute1110 于 2011-5-12 09:24 编辑

5L说的很对，只是跑题了，（2楼的回答就是错误）电源平面如7L所说的确可以不用星型的连接方式，星型的连接主要是为焊接散热用，由于BGA是机器焊接，可以去掉这种散热模式，如果这种情况下还有孤岛怎么办，和PCB厂沟通减少过孔的避让规则设置，如果还有怎么解决呢？和电子工程师一道考虑减少过孔的数量。但是这有一个都，不能一味的减少，最终在平衡设计参数后，reomve掉孤岛。

只看该作者 · 2011-5-12 10:25

8L所说的星形连接方式就是我上面用的那种fanout方式么？还是指过过孔的设置？恕我愚钝啊，呵呵

只看该作者 · 2011-5-12 12:14

本帖最后由 acute1110 于 2011-5-12 12:16 编辑

过孔在powerplane的连接规则
另外fanout又叫扇出，是指器件的Pin脚由线连到外部。何孔的连接方式是两个概念

只看该作者 · 2011-5-12 13:07

BGA中间的pin都是GND，可以4个pin共用一个过孔，过孔没有焊接属性所以都不会用星型连接。
还有BGA封装设计一般都都是最中间是GND，次外层是1.2v和1.8v，然后是3.3v，最外层是I/O和配置pin。了解了这个布局的时候才会心中有数。

只看该作者 · 2011-5-12 13:20

10# acute1110
谢谢！我试着调一下。不过Atium Designer用的不是很熟，没看到有改Thermal Relief和
Anti Pad的地方。我再找找~

只看该作者 · 2011-5-12 13:21

11# dwjan
一般是你说的那样，但是，这个CSG484封装就是内部1.2V和GND混着排列的，让人很头疼。

2万 · 2011-5-12 13:26

说说BGA布线策略 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。

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