BGAファンアウトルーティング

BGAにルーティングしようとした回数はどれくらいですか？クリアランスとトラック幅の制約によって阻まれたことはありませんか？これはほとんどの設計ソフトウェアで時間がかかるプロセスですが、Altium Designerにはこのプロセスを簡単にするために必要なツールがあります。BGAルーティング戦略でトラック幅を手動で変更する時間を費やすのではなく、Altium Designerを使用すると、BGAにルーティングする際にネックダウンを実装できます。また、細ピッチBGAを含むHDI設計を含むPCB設計のための完全なツールセットも提供されます。

ALTIUM DESIGNER

設計から製造までをガイドする完全統合型PCB設計スイート。

BGAの下の狭いスペースを考慮すると、BGAルーティングのためのネックダウンの簡略化を使用することは、細ピッチBGAへのインピーダンス制御トレースのルーティングに重要な方法となります。これらのトレースは望ましいインピーダンスを維持するためにかなり広くなる可能性があり、表面または内層のBGAボールの間に収まらないかもしれません。ルーティングする際にトラックの幅を変更することは、ほとんどのPCB設計プログラムでは時間がかかりますが、Altium Designerではそうではありません。

この問題を軽減するために、BGAルーティングにおけるネックダウンの簡略化を使用することが答えです。ネックダウンとは、狭いスペースでのルーティングを可能にするために、ルールの制約内でトラック幅をより小さな幅に縮小するプロセスです。Altium Designerのルーティングおよびレイアウト機能のフルセットを使用すると、ネックダウンを簡単に実行し、エスケープルーティング戦略を作成できます。

BGAファンアウトルーティングにおけるネックダウンとは何か？

PCBデザイナーは、基板サイズ、パッドサイズ、ビアサイズ、およびコンポーネントサイズを縮小することに慣れてきました。さらに、高いI/Oカウントを持つコンポーネントは、より小さいフットプリントと細かいパッドピッチでパッケージされており、適切な設計ツールがなければルーティングが非常に困難になります。細ピッチBGAの内側のパッドにアクセスするためには、BGAパッドにルーティングされる際にトラック幅を縮小する必要があります。このプロセスをネックダウンと呼びます。

通常、ネックダウンはパッドサイズとトラック幅の間の幅の変化の割合として定義されます。しかし、エリアに入るか出る際にトラック間のサイズを縮小することも可能です。下の画像は、BGAファンアウトルーティング中に銅のネックダウンを適用する際の主な課題を示しています。この制御インピーダンストレースは、BGAの外側で特定の幅を持つ必要があるため、BGAパッドへの内部ルーティングを可能にするために幅を縮小する必要があります。

BGAファンアウトルーティングの一部として銅のネックダウンを使用すると、このトレースがBGAの内部パッドに到達するのに役立ちます。

Altium Designerでファンアウトルーティングを自動化する

PCB設計ソフトウェアで作成するすべてのボードには、一連の設計ルールが付属しています。これらのルールの1つが、ルートのトラック幅を定義します。このルールとクリアランス制約ルールは、通常、トラックがBGAに入るのを制限します。BGAに入る/出るたびにルーティング設定を手動で変更する代わりに、Altium Designerの設計ルールを使用すると、設計の異なる部分に対してルールのセットを作成できます。設計の単線および差動ペア幅のルールは、特定の銅のネックダウンに対して設定でき、密集したBGAのルーティング時に時間を節約できます。

• 他のコンポーネントと同様に、BGAもさまざまなパッケージで提供されます。これらのそれぞれは異なるパッドピッチを持つことがあり、トラック幅をネックダウンを使用して変更する必要があります。

  BGAの異なるタイプについてもっと学ぶ。

• BGAが非常に密になると、BGAファンアウトルーティングとネックダウン中にHDIレジームに強制されます。

  細ピッチBGAのためのHDIスタックアップ設計についてもっと学ぶ。

• いくつかのシンプルな設計ステップは、BGAファンアウトルーティング戦略を作成し、差動ペアにネックダウンを適用する際の信号整合性問題を防ぐのに役立ちます。

  BGAファンアウトルーティングとネックダウンにおける信号整合性についてもっと学ぶ。

BGAの外側の列のルーティングと、内側のBGAパッドセットのためのドッグボーンファンアウト。

BGAファンアウトルーティング戦略の選択

ファインピッチコンポーネントのBGAパッドの密度と距離のため、BGAの最も外側の2列のパッドのみが表面上の銅トレースに直接接続されます。BGAの他の端子は直接経路を使用して接続することができません。内部パッドに到達するためには、ファンアウトとエスケープルーティングをネックダウンルーティングと共に使用する必要があります。ファンアウトとエスケープルーティングは内部に特定のルーティングパターンを適用し、45度の角度で小さなトレースを使用します。これは、次の信号層への直接接続を形成するブラインドビアに接続します。単線トレースまたは差動ペアは、内部信号層を介して内部ビアにルーティングすることができます。

Altium Designerでファンアウトルーティングを自動化する

Altium Designerには、BGA用にプログラムされたファンアウトルーティング戦略が含まれており、ピン数の多いコンポーネントのルーティング時に時間を節約できます。プリント基板BGAパッドからのファンアウト方向を設定し、BGA内の端子間にビアを配置するかどうか（ビア配置モード）を選択できます。

標準的なファンアウト戦略に加えて、Altium Designerでは、BGA上のはんだパッド間に追加のトレースが不要になるように、パッド内にビアを配置することができます。細ピッチBGAを扱う場合、これらのビアはマイクロビアにすることができ、PCBの内層に迅速に到達することができます。

• BGAのための多くのファンアウト戦略があり、Altium Designerの設計およびレイアウト機能を使用して、これらを迅速に実装することができます。

  BGAの異なるファンアウト戦略についてもっと学ぶ。

• ルール駆動型の設計ソフトウェアを使用してファンアウトパラメータを設定すると、BGAファンアウトがはるかに簡単になります。Altium Designerは、そのルール駆動型のルーティングおよびレイアウト機能のおかげでこれを容易にします。

  大きなBGAのファンアウトに役立つ設計ルールの使用についてもっと学ぶ。

• BGAパッケージに適応可能なビア設計機能により、ファンアウト戦略のためにパッド内マイクロビアを自動的に配置することができます。

  PCBレイアウトでマイクロビアを配置する方法についてもっと学ぶ。

BGAエスケープルーティングのためにピン割り当てとファンアウトパターンを自動的に作成します。

Altium DesignerでBGAにNeck-Downルーティングを使用する

デザインルールとルーム配置を設定したら、BGAの入出路をルーティングする際に、トレースに自動的にネックダウンが適用されます。