Points clés de cet article
- Les boîtiers BGA sont de taille compacte et ont une densité de broches élevée.
- Dans les boîtiers BGA, la diaphonie du signal due à l'alignement et au désalignement des billes est appelée diaphonie BGA.
- La diaphonie BGA dépend de l'emplacement du signal de l'intrus et du signal de la victime dans la grille à billes.
Dans les circuits intégrés multi-portes et à nombre de broches, le niveau d'intégration augmente de façon exponentielle.Ces puces sont devenues plus fiables, robustes et faciles à utiliser grâce au développement de boîtiers BGA (Ball Grid Array), qui sont plus petits en taille et en épaisseur et avec un plus grand nombre de broches.Cependant, la diaphonie BGA affecte gravement l'intégrité du signal, limitant ainsi l'utilisation des packages BGA.Discutons du packaging BGA et de la diaphonie BGA.
Paquets de réseaux à billes
Un boîtier BGA est un boîtier à montage en surface qui utilise de minuscules billes conductrices métalliques pour monter le circuit intégré.Ces billes métalliques forment une grille ou un motif matriciel disposé sous la surface de la puce et connecté au circuit imprimé.
Un package BGA (Ball Grid Array)
Les appareils emballés dans des BGA n'ont ni broches ni fils à la périphérie de la puce.Au lieu de cela, la grille de billes est placée au bas de la puce.Ces réseaux de grilles à billes sont appelés billes de soudure et servent de connecteurs pour le boîtier BGA.
Les microprocesseurs, les puces WiFi et les FPGA utilisent souvent des packages BGA.Dans une puce de boîtier BGA, les billes de soudure permettent au courant de circuler entre le PCB et le boîtier.Ces billes de soudure sont physiquement connectées au substrat semi-conducteur de l'électronique.La liaison au plomb ou flip-chip est utilisée pour établir la connexion électrique avec le substrat et la puce.Des alignements conducteurs sont situés à l'intérieur du substrat, permettant aux signaux électriques d'être transmis depuis la jonction entre la puce et le substrat jusqu'à la jonction entre le substrat et le réseau de grilles à billes.
Le boîtier BGA distribue les câbles de connexion sous la puce selon un modèle matriciel.Cette disposition fournit un plus grand nombre de câbles dans un boîtier BGA que dans les boîtiers plats et à double rangée.Dans un boîtier au plomb, les broches sont disposées aux limites.chaque broche du boîtier BGA porte une bille de soudure située sur la surface inférieure de la puce.Cette disposition sur la surface inférieure offre plus de surface, ce qui entraîne plus de broches, moins de blocages et moins de courts-circuits en plomb.Dans un boîtier BGA, les billes de soudure sont alignées les plus éloignées les unes des autres que dans un boîtier avec des câbles.
Avantages des packages BGA
Le boîtier BGA présente des dimensions compactes et une densité de broches élevée.le boîtier BGA a une faible inductance, permettant l'utilisation de tensions plus faibles.La grille à billes est bien espacée, ce qui facilite l'alignement de la puce BGA avec le PCB.
Certains autres avantages du package BGA sont :
- Bonne dissipation thermique grâce à la faible résistance thermique de l'emballage.
- La longueur des câbles dans les packages BGA est plus courte que dans les packages avec câbles.Le nombre élevé de câbles combiné à une taille plus petite rend le boîtier BGA plus conducteur, améliorant ainsi les performances.
- Les packages BGA offrent des performances supérieures à des vitesses élevées par rapport aux packages plats et aux packages doubles en ligne.
- La vitesse et le rendement de fabrication des PCB augmentent lors de l'utilisation de dispositifs conditionnés en BGA.Le processus de soudure devient plus simple et plus pratique, et les packages BGA peuvent être facilement retravaillés.
Diaphonie BGA
Les boîtiers BGA présentent certains inconvénients : les billes de soudure ne peuvent pas être pliées, l'inspection est difficile en raison de la haute densité du boîtier et la production en grand volume nécessite l'utilisation d'équipements de soudage coûteux.
Pour réduire la diaphonie BGA, un agencement BGA à faible diaphonie est essentiel.
Les packages BGA sont souvent utilisés dans un grand nombre de périphériques d'E/S.Les signaux transmis et reçus par une puce intégrée dans un boîtier BGA peuvent être perturbés par le couplage d'énergie du signal d'un fil à un autre.La diaphonie du signal provoquée par l'alignement et le désalignement des billes de soudure dans un boîtier BGA est appelée diaphonie BGA.L'inductance finie entre les réseaux de grilles à billes est l'une des causes des effets de diaphonie dans les boîtiers BGA.Lorsque des transitoires de courant d'E/S élevés (signaux d'intrusion) se produisent dans les fils du boîtier BGA, l'inductance finie entre les réseaux de billes correspondant au signal et aux broches de retour crée des interférences de tension sur le substrat de la puce.Cette interférence de tension provoque un problème de signal qui est transmis hors du boîtier BGA sous forme de bruit, entraînant un effet de diaphonie.
Dans les applications telles que les systèmes de mise en réseau avec des PCB épais qui utilisent des trous traversants, la diaphonie BGA peut être courante si aucune mesure n'est prise pour protéger les trous traversants.Dans de tels circuits, les longs vias placés sous le BGA peuvent provoquer un couplage important et générer des interférences de diaphonie notables.
La diaphonie BGA dépend de l'emplacement du signal de l'intrus et du signal de la victime dans la grille de billes.Pour réduire la diaphonie BGA, un agencement de boîtier BGA à faible diaphonie est essentiel.Avec le logiciel Cadence Allegro Package Designer Plus, les concepteurs peuvent optimiser les conceptions complexes de liaison filaire et de puces retournées à une ou plusieurs puces ;Routage push-squeeze radial à angle complet pour répondre aux défis de routage uniques des conceptions de substrats BGA/LGA.et des contrôles DRC/DFA spécifiques pour un routage plus précis et plus efficace.Des contrôles spécifiques DRC/DFM/DFA garantissent la réussite des conceptions BGA/LGA en un seul passage.une extraction détaillée des interconnexions, une modélisation de boîtiers 3D, ainsi que l'intégrité du signal et une analyse thermique avec des implications en matière d'alimentation électrique sont également fournies.
Heure de publication : 28 mars 2023