מה גורם ל-BGA Crosstalk?

נקודות מפתח של מאמר זה

- חבילות BGA קומפקטיות בגודלן ובעלות צפיפות פינים גבוהה.

- בחבילות BGA, הצלבת אות עקב יישור כדור ואי יישור נקרא BGA crosstalk.

- דיבור BGA תלוי במיקום אות הפולש ואות הקורבן במערך רשת הכדורים.

ב-ICs מרובי שערים ו-Pins, רמת האינטגרציה עולה באופן אקספוננציאלי.שבבים אלו הפכו לאמינים, חזקים וקלים יותר לשימוש הודות לפיתוח של חבילות מערך רשת (BGA), שהן קטנות יותר בגודלן ובעובין וגדולות יותר במספר הפינים.עם זאת, הצלבה BGA משפיעה קשות על שלמות האות, ובכך מגבילה את השימוש בחבילות BGA.בואו נדון באריזת BGA וב-BGA crosstalk.

חבילות מערך רשת כדוריות

חבילת BGA היא חבילת הרכבה על פני השטח המשתמשת בכדורי מוליכי מתכת זעירים להרכבת המעגל המשולב.כדורי מתכת אלו יוצרים תבנית רשת או מטריצה ​​המסודרת מתחת לפני השבב ומחוברת ללוח המעגלים המודפסים.

חבילת מערך רשת כדורים (BGA).

למכשירים ארוזים ב-BGAs אין פינים או מובילים בהיקפית של השבב.במקום זאת, מערך רשת הכדורים ממוקם בתחתית השבב.מערכי רשת כדורים אלו נקראים כדורי הלחמה ומשמשים כמחברים לחבילת BGA.

מיקרו-מעבדים, שבבי WiFi ו-FPGA משתמשים לעתים קרובות בחבילות BGA.בשבב חבילת BGA, כדורי ההלחמה מאפשרים לזרום לזרם בין ה-PCB לאריזה.כדורי הלחמה אלו מחוברים פיזית למצע המוליך למחצה של האלקטרוניקה.הדבקת עופרת או פליפ-שבב משמשת ליצירת החיבור החשמלי למצע ולמות.יישור מוליכים ממוקמים בתוך המצע ומאפשרים להעביר אותות חשמליים מהצומת בין השבב למצע לצומת שבין המצע למערך הכדוריות.

חבילת BGA מפיצה את מובילי החיבור מתחת לקובייה בתבנית מטריצה.סידור זה מספק מספר גדול יותר של לידים בחבילת BGA מאשר בחבילות שטוחות ודו-שורות.באריזת עופרת, הסיכות מסודרות בגבולות.כל סיכה בחבילת BGA נושאת כדור הלחמה, הממוקם על המשטח התחתון של השבב.סידור זה על המשטח התחתון מספק יותר שטח, וכתוצאה מכך יותר סיכות, פחות חסימה ופחות מכנסי עופרת.בחבילת BGA, כדורי ההלחמה מיושרים הכי רחוק זה מזה מאשר בחבילה עם מובילים.

יתרונות חבילות BGA

לחבילת BGA ממדים קומפקטיים וצפיפות סיכות גבוהה.לחבילת BGA יש השראות נמוכה, המאפשרת שימוש במתחים נמוכים יותר.מערך רשת הכדורים מרווח היטב, מה שמקל על יישור שבב BGA עם ה-PCB.

כמה יתרונות נוספים של חבילת BGA הם:

- פיזור חום טוב בשל ההתנגדות התרמית הנמוכה של האריזה.

- אורך ההובלה בחבילות BGA קצר יותר מאשר בחבילות עם לידים.המספר הגבוה של לידים בשילוב עם הגודל הקטן יותר הופך את חבילת ה-BGA ליותר מוליכה, ובכך משפר את הביצועים.

- חבילות BGA מציעות ביצועים גבוהים יותר במהירויות גבוהות בהשוואה לחבילות שטוחות וחבילות כפולות בשורה.

- המהירות והתפוקה של ייצור PCB גדלים בעת שימוש במכשירים ארוזים ב-BGA.תהליך ההלחמה הופך לקל ונוח יותר, וניתן לעבד חבילות BGA מחדש בקלות.

BGA Crosstalk

לחבילות BGA יש כמה חסרונות: לא ניתן לכופף כדורי הלחמה, הבדיקה קשה בגלל הצפיפות הגבוהה של החבילה, וייצור בנפח גבוה מצריך שימוש בציוד הלחמה יקר.

כדי להפחית את דיבור ה-BGA, הסדר BGA עם ה-Cross-talk נמוך הוא קריטי.

חבילות BGA משמשות לעתים קרובות במספר רב של התקני I/O.איתותים המשודרים ומתקבלים על ידי שבב משולב בחבילת BGA יכולים להיות מופרעים על ידי צימוד אנרגיית אותות ממוביל אחד לאחר.הצלבת אות שנגרמה על ידי יישור וחוסר יישור של כדורי הלחמה בחבילת BGA נקראת BGA crosstalk.השראות הסופית בין מערכי רשת הכדורים היא אחד הגורמים להשפעות הצלבה בחבילות BGA.כאשר מתרחשים מעברי זרם קלט/פלט גבוהים (אותות חדירה) בהובלות החבילה של BGA, השראות הסופית בין מערכי הכדורים המתאימים לסיכות האות והחזרה יוצרת הפרעות מתח על מצע השבב.הפרעת מתח זו גורמת לתקלת אות המשודרת מתוך חבילת BGA כרעש, וכתוצאה מכך אפקט הצלבה.

ביישומים כגון מערכות רשת עם PCBs עבים המשתמשות בחורים חוצים, הצלבת BGA יכולה להיות שכיחה אם לא ננקטים אמצעים להגנה על החורים החוצים.במעגלים כאלה, חורי המעבר הארוכים הממוקמים מתחת ל-BGA יכולים לגרום לצימוד משמעותי וליצור הפרעות הצלבה בולטות.

צלבית BGA תלויה במיקום אות הפולש ואות הקורבן במערך רשת הכדורים.כדי להפחית את דיבור ה-BGA, סידור חבילת BGA בדיבור נמוך הוא קריטי.עם תוכנת Cadence Allegro Package Designer Plus, מעצבים יכולים לבצע אופטימיזציה של עיצובים מורכבים של קוביות בודדות ורב-מות wirebond ו-flip-chip;ניתוב רדיאלי, דחיפה-סחיטה בזווית מלאה כדי להתמודד עם אתגרי הניתוב הייחודיים של עיצובי מצע BGA/LGA.ובדיקות DRC/DFA ספציפיות לניתוב מדויק ויעיל יותר.בדיקות DRC/DFM/DFA ספציפיות מבטיחות עיצובי BGA/LGA מוצלחים במעבר אחד.חילוץ חיבורים מפורט, דוגמנות חבילות תלת-ממד, ושלמות האות וניתוח תרמי עם השלכות אספקת חשמל מסופקים גם כן.