RUTA DE ENCAPSULADO DE BGA

Creado: April 4, 2017
Actualizado: November 10, 2020

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Los desarrolladores de PCB están abrumados por los nuevos retos causados por el incremento de la densidad y componentes más pequeños. Los arreglos de la matriz de rejillas de bolas (BGA) crean desafíos concretos durante el diseño con miles de conexiones en solo unos pocos centímetros cuadrados.

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Rutas de distribución y de escape

RUTAS DE DISTRIBUCIÓN Y DE ESCAPE

Debido a la densidad y la distancia de los puntos de conexión, solo las filas más exteriores de un BGA pueden conectarse directamente a las pistas de los circuitos de superficie. Todo el resto de terminales de BGA no se pueden conectar en una ruta directa sobre la superficie. El enrutado de distribución y escape se integra en muchos sistemas de diseño de PCB para habilitar conexiones más adelante. En el enrutado de distribución y escape, las dos filas más externas y todas las demás filas de una ruta de distribución de BGA se conectan automáticamente al centro de los terminales a través de una pista de cortocircuito que se ejecuta en un ángulo de 45 grados. Así se proporciona una vía ciega que forma una conexión directa a la siguiente capa de la señal. El enrutado puede ejecutarse en la siguiente capa de la señal.

BGA con enrutado de distribución clásico de todas las conexiones eléctricas( Encapusulado BGA con enrutado de distribución clásico de todas las conexiones eléctricas

Representación visual de terminales de un BGA con sus posibilidades de conexión( Representación visual de terminales de un BGA con sus posibilidades de conexión

Usar una vía en pad elimina la necesidad de la pista adicional al centro de las conexiones, creando, por ende, espacio adicional para pistas de circuitos. Por consiguiente, con una vía en pad, el contacto pasante puede colocarse directamente en el terminal del BGA.

Conductor de la señal con el enrutado de distribución y escape, y una conexión de suministro de la tensión como con la vía en pad

Conductor de la señal con el enrutado de distribución y escape, y una conexión de suministro de la tensión como con la vía en pad

Durante la fabricación de PCB o placas de circuito impreso estos contactos pasantes se rellenarán de un medio no conductor y se curarán. Más tarde, los extremos se metalizan, se aplanan y se sobrecontactan. Esto hace la superficie de la vía plana y pueden utilizarse los contactos de la BGA. Esta solución es válida tanto para microvías apiladas y escalonadas como vías ciegas. El IPC 4761 al que conectar describe cómo las vías en pads, por ejemplo vías rellenas y tapadas (IPC 4761 tipo VII) se preparan. A pesar de los altos costes de fabricación con el diseño de PCB, las vías en pads son siempre preferidas, por la alta densidad de integración de arreglos de cuadrículas de esferas y su baja inductancia a altas frecuencias (calidad de la señal).

El enrutado de distribución en Altium Designer le permite decidir entre la distribución clásica (enrutamiento de distribución de BGA o automático) y vía en una de BGA. Para el enrutado de distribución clásico, Altium Designer ofrece todos los ajustes necesarios para la dirección de la distribución (dirección de la pad BOGA de la placa de circuito impreso), aunque la vía debería colocarse en el centro entre los terminales de la BGA o no (a través del modo de colocación). La vía se sitúa entre los terminales de un BGA en la mayoría de los casos, por los costes y la facilidad de fabricación.

Editor de reglas de diseño en Altium Designer

Editor de reglas de diseño en Altium Designer

En muchos casos, la vía se envía hacia los terminales. El enrutado de escape de PCB se optimiza con esta conexión fuera de cuadrícula. No obstante, una nueva estrategia para enrutado de distribución debe definirse para cada bola BGA. El enrutador automático clásico disponible en la mayoría de los sistemas ECAD encuentra limitaciones.

Asignaciones de pines diferentes para las rutas de escape y de distribución de encapsulado BGA

Asignaciones de pines diferentes para las rutas de escape y de distribución de BGA

La fabricación de PCB ha mejorado para acomodar características más precisas, necesarias para los arreglos de las cuadrículas de esferas. Las dimensiones de la anchura de la pista y el tamaño mínimo de la vía se han reducido. La interconexión de alta densidad (HDI) es cada vez más común para placas de alta velocidad con colocación de partes muy densas.

Un tamaño de pad de BGA de 18 milipulgadas (0,45 mm) y un diámetro de taladro de 6 milipulgadas (0,15 mm) se consideran como estándares para conexiones de orificios pasantes para cobre de 28 g. Contacte con el fabricante de PCB para determinar los mínimos exactos para estos y otras dimensiones importantes de la facturación.

Cuando trabaje con salidas de BGA, las pistas más estrechas pueden utilizarse cerca del dispositivo para facilitar que las señales salgan del paquete. Sin embargo, es virtualmente imposible mantener la impedancia objeto con pistas inferiores a 4 milipulgadas en sustratos comunes. Por ello, estas pistas solo deberán utilizarse cerca del dispositivo para salidas y no generalmente en toda la placa de circuito impreso.

RESUMEN

Los diseñadores de PCB se han llegado a acostumbrar a las placas y componentes que se reducen, y continuarán en un futuro previsible. Nuevas tecnologías, como vías en pad, pistas más pequeñas cerca de diseños de esquemáticos de BGA y reglas de diseño de PCB incorporadas en Altium Designer proporcionan a los diseñadores las herramientas de composición de estos dispositivos con tantas señales. Además, ActiveRoute proporciona la flexibilidad para que la herramienta enrute salidas grandes, en todo momento bajo el control del diseñador. Con estas herramientas el diseño de salidas y el enrutado de BGA pueden ser en cierto modo sencillos.

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