基于PCB板上BGA芯片的布局布線設(shè)計(jì)方法解析

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(jiǎn)言之，80%的高頻信號(hào)及特殊信號(hào)將會(huì)由這類(lèi)型的package內(nèi)拉出。因此，如何處理BGA package的走線，對(duì)重要信號(hào)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(jí)可分為幾類(lèi)：

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(hào)）

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

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(guò) 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(wú)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(hào)。

相對(duì)于上述 BGA 附近的小零件重要性的優(yōu)先級(jí)來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)請(qǐng)勿超越 100mil.

2. clock 終端 RC 電路=》有線寬、線距、線長(zhǎng)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(zhǎng)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(hào)。

4. EMI RC 電路=》有線寬、線距、并行走線、包 GND 等需求；依客戶(hù)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(hù)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(hào)線使用，并盡量避免電源信號(hào)在 BGA 區(qū)上下穿層，造成不必要的干擾。

7. pull low R、C =》無(wú)特殊要求；走線平順。

8. 一般小電路組=》無(wú)特殊要求；走線平順。

9. pull height R、RP =》無(wú)特殊要求；走線平順。

為了更清楚的說(shuō)明BGA零件走線的處理，將以一系列圖標(biāo)說(shuō)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(duì)稱(chēng)調(diào)整。

B. clock 信號(hào)有線寬、線距要求，當(dāng)其 R、C 電路與 CHIP 同一面時(shí)請(qǐng)盡量以上圖方式處理。

C. USB 信號(hào)在 R、C 兩端請(qǐng)完全并行走線。

D. by pass 盡量由 CHIP pin 接至 by pass 再進(jìn)入 plane. 無(wú)法接到的 by pass 請(qǐng)就近下 plane. E. BGA 組件的信號(hào)，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(méi)有層面要求，則可以延長(zhǎng)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(qǐng)盡量以表面層拉出，以減少角落的 VIA 數(shù)。

F. BGA 組件的信號(hào)，盡量以輻射型態(tài)向外拉出；避免在內(nèi)部回轉(zhuǎn)。

如何處理PCB上BGA芯片的零件走線

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(hào)在 VCC 層的導(dǎo)通狀態(tài)。

ANTI GND 信號(hào)在 VCC 層的隔開(kāi)狀態(tài)。

因 BGA 的信號(hào)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(hào)在 GND 層的導(dǎo)通狀態(tài)。

ANTI VCC 信號(hào)在 GND 層的隔開(kāi)狀態(tài)。

因 BGA 的信號(hào)有規(guī)則性的引線、打 VIA，使得接地的導(dǎo)通較充足。

BGA 芯片的布局和布線設(shè)計(jì)方法解析

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(hào)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?；?BGA 本身的 CLOCK、或其它有較大線寬、線距信號(hào)順向走線。

4. 良好的 BGA 走線及 placement，可使 BGA 自身信號(hào)的干擾降至最低。

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