HDI PCB中的BGA布线和阻抗控制

使用BGA或球栅阵列IC的设计人员需要HDI或高密度互连PCB，才能最有效地利用这些高密度封装。使用多个BGA组件（其中一些是高引脚数类型）时，需要特殊的布线技术（称为逃逸布线策略），以路由走线与这些组件下的球或引脚进行连接。我们知道，在BGA也处理高速或高频信号的高引脚数情况下，设计逃逸路由可能很困难。这是因为逃生路径还必须保持受控的阻抗要求。

当Rush PCB设计人员计划HDI板时，他们将使用的逃逸布线主要取决于板上BGA组件的间距。这定义了它们可以在焊盘之间使用的最大走线宽度。最小走线宽度取决于制造能力，叠层和必要的阻抗。在这里，我们将讨论为HDI和BGA选择处理高速信号的逃生路由策略时的注意事项。

逃生路由策略

对于具有中等层数的HDI PCB，设计人员更喜欢采用细间距BGA的逃逸布线策略，因为它们将走线布线到BGA或从BGA布线出来时，其颈缩能力很低。板上的第一行焊盘需要将外部走线直接布线到它们上。对于第二行，设计人员必须稍微减小走线宽度，以允许它们在第一行焊盘之间通过。对于其余的焊盘，设计人员必须使用内层的走线才能到达这些走线。通常可以在每个信号层中布线两行，以保持串扰限制和受控阻抗。

狗骨扇形策略

 

除了第一排焊盘之外，布线的性质主要取决于BGA的间距，必要的走线宽度以及设计人员将使用的微通孔的尺寸。因此，狗骨头扇形是设计人员遵循的最流行的BGA逃生路由策略。狗骨头扇形的焊盘非常靠近BGA引脚/球的实际焊盘，并有一条短线连接了两个焊盘。第二个焊盘有一个走线，用于走线继续到另一层。由于连接两个焊盘的轨道上覆盖有阻焊层，因此即使位于焊盘上，过孔也无需电镀或填充。但是，这种狗骨头扇出策略仅适用于节距为1 mm的BGA，设计人员最多可以将其扩展到0.8 mm BGA。

微型战略

间距小于0.8 mm的BGA，包括其环形圈在内，其焊盘尺寸将更小。由于常规通孔对于这些焊盘而言太大，因此设计人员必须使用激光钻孔的微通孔，以使走线到达内层。常规通孔和微通孔之间的区别在两个方面很重要：

长宽比：对于通孔，长宽比是通孔长度除以其直径。对于微通孔，设计人员将长宽比保持在2以下，这意味着通孔长度将小于其直径的两倍。例如，对于32层的标准板（具有2层的芯，层的厚度为2 mil），微孔的直径不能小于1 mil。对于具有更高层数的电路板，Rush PCB可使微通孔的纵横比保持非常接近1。

通孔深度：尽管常规通孔通常会覆盖PCB的整个厚度，但它们的存在会减少布线走线的空间，从而导致堆叠高度增加。因此，设计人员求助于使用最多跨越一层或两层的盲孔和埋孔，同时将它们堆叠以到达其他层。类似地，对于具有高层数的HDI板，设计人员使用仅跨越单层的微孔。为了扩展到其他层，设计人员使用堆叠的或交错的微孔。

 

机械钻孔与。激光打孔：机械打孔仅在低至8密耳的情况下才是可靠的，因为打孔破坏了低于此尺寸的孔的成本。另外，机械钻孔是一个缓慢的过程，限制了产量。激光钻孔克服了机械钻孔的上述限制，并降低了每块板的成本。

对于间距为0.8 mm的BGA，使用狗骨扇形展开时，走线宽度约为10密耳。这些走线的微孔直径必须小于或等于6密耳。对于间距接近0.5 mm的BGA，Rush PCB设计人员使用7或8 mil的走线，可以留出足够的间距与附近的焊盘以及焊盘中的微通孔一起布线到内层。

微通孔的优势在于它们可以堆叠，而与设计人员为实现必要的布线密度所遵循的策略无关。符合IPC 6012标准，以确保使用微孔时的最大可靠性。我们根据需要使用堆叠的和交错的微孔。

控制阻抗

当BGA必须处理高速信号时，阻抗是一个重要因素。阻抗控制是必要的，因为扇出部分连接到较长的走线，并终止于接收器。走线的长度以及微通孔的寄生电感和电容会影响扇出部分的阻抗。

如果走线的长度短于BGA正在处理的高端数字信号的波长，则Rush PCB建议忽略扇出部分。例如，对于20 GHz的数字信号，使用FR-4基板时0.73 mm带状线至关重要。因此，具有高引脚数和处理高速信号的组件通常需要在扇出期间进行阻抗控制。对于具有更高层数的电路板，设计人员必须减小走线宽度以补偿并将阻抗保持在特定值。