Comment réussir la conception d'un boîtiers matriciels à billes (BGA)

Charley Yap
|  Created: February 21, 2017  |  Updated: September 25, 2020

Trouver des voies de sortie  lors de la conception de boîtiers matriciels à billes​

Actuellement, les boîtiers matriciels à billes (BGA) sont la norme pour intégrer une variété de dispositifs semi-conducteurs avancés et multifacettes (FPGA et microprocesseurs). Les packages BGA pour la conception embarquée ont considérablement évolué au cours de dernière années, afin de suivre l'évolution technologique des fabricants de puces.  Ce type particulier de package peut être décomposé en deux types : BGA standard et micro BGA. Avec la technologie électronique actuelle, la demande en disponibilité des E/S pose un certain nombre de défis, même pour les concepteurs de PCB expérimentés, en raison du nombre élevé des sorties. Quelles sont les stratégies que nous pouvons utiliser pour surmonter avec succès les défis de conception des boîtiers matriciels à billes dans les PCB ?

Stratégie BGA 1: Définir des routages de sortie efficaces

Le principal défi pour les concepteurs de PCB est de développer des routages de sortie appropriés qui ne causeront pas de défaillances dans la fabrication des PCB ou d'autres problèmes. Plusieurs spécifications PCB doivent être vérifiées pour établir une stratégie de routage appropriée, incluant la taille des pads et des vias, le nombre de broches d'E/S, le nombre de couches nécessaires pour agencer le boîtier à billes et la largeur d'espacement des pistes.

Stratégie BGA 2 : Définir les couches

Vous devez définir le nombre de couches pour votre PCB. Ce qui n'est jamais une décision facile.  Plus il y a de couches, plus le coût global du produit est élevé. Mais il est parfois nécessaire d’augmenter le nombre de couches pour réduire le niveau de bruit que le circuit imprimé pourrait rencontrer.

Lorsque vous avez déterminé la largeur d’espacement et le tracé du PCB, la taille des vias, et le nombre de pistes par canal, vous pouvez déterminer le nombre de couches nécessaires. La meilleure pratique est de minimiser l'utilisation des broches d'E/S, pour avoir moins de couches. Généralement, les deux premiers côtés extérieurs du dispositif n'ont pas besoin de vias, alors que la section intérieure exige que les vias soient routées par dessous.

Cette solution est souvent appelée un « dog-bone » (os de chien). Il s'agit d'une piste courte à partir du pad d’un dispositif BGA, avec une via à l'autre extrémité. Le « dog-bone » se déploie et divise le dispositif en quatre sections Cela permet d'accéder aux pads intérieurs restants et accessibles par une autre couche tout en apportant un routage d’appoint en bordure du dispositif. Le processus se poursuit jusqu'à ce que les pads soient tous répartis.

partitioning bga into four sections Division d'un BGA de PCB en quatre sections pour faciliter l'accès aux pads

Division d'un BGA de PCB en quatre sections pour faciliter l'accès aux pads

En savoir plus sur les stratégies de conception BGA

Concevoir un boîtier matriciel à billes n’est pas un travail facile. Vous devez vérifier la bonne application de plusieurs des règles de conception (DRC), pour garantir la bonne largeur d’espacement des pistes, ensuite effectuer une étude minutieuse pour déterminer le nombre de couches nécessaires, afin que la conception soit un succès. Alors que l’évolution technologique continue à un rythme accéléré, les concepteurs sont de plus en plus confrontés au défi de la création de PCB dans des espaces extrêmement restreints.

Les règles de conception de BGA PCB jouent un rôle essentiel. Pour en savoir plus sur la conception réussie des BGA avec votre logiciel de conception PCB, téléchargez notre livre blanc gratuit.

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Charley est actuellement ingénieur des applications installées pour Altium. Il est responsable de l’assistance technique pour les directeurs de comptes stratégiques, les directeurs des ventes, les revendeurs et les ingénieurs des applications. Il est également chargé d'établir et de gérer les relations techniques avec les clients, les partenaires et les entreprises leaders du secteur. Charley est diplômé en ingénierie électrique de l'université de Californie à San Diego avec une spécialisation en ingénierie des systèmes d’alimentation. Depuis sept ans, il se concentre sur les applications pratiques de la CAO-E.

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