BGA

本文针对高速BGA封装与PCB差分互连结构进行设计与优化，着重分析封装与PCB互连区域差分布线方式、信号布局方式、信号孔/地孔比、布线层与过孔残桩这四个方面对高速差分信号传输性能和串扰的具体影响。 利用全波电磁场仿真软件CST建立3D仿真模型，通过时频域仿真验证了所述的优化方法能够有效改善高速差分信号传输性能，减小信号间串扰，实现更好的信号隔离。 近年来，球栅阵列（BGA）封装因体积小、引脚多、信号完整性和散热性能佳等优点而成为高速IC广泛采用的封装类型。 为了适应高速信号传输，芯片多采用差分信号传输方式。

电路板调试过程中，会出现“BGA器件外力按压有信号，否则没有信号”的现象，我们称之为“虚焊”。本文通过对这种典型缺陷进行原因分析认为：焊接温度曲线、焊膏量、器件及PCB板焊盘表面情况以及印制板设计等因素对“虚焊”的产生有较大影响。在此基础上提出了相应的控制措施，使得表面组装焊点少缺陷甚至零缺陷，从而保证产品的长期可靠性。 01、前言 BGA，球栅阵列器件，大幅度提高了印制板的组装密度，其应用越来越广泛。常用的几种BGA器件包括PBGA、CBGA、TBGA等。随着BGA器件的不断发展，目前已经开发并应用的微型BGA有uBGA及CSP，其封装尺寸比芯片尺寸最多大20%，焊球最小为0.3mm，焊球最小间距为0.5mm。

BGA的全称Ball Grid Array（焊球阵列封装），它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板（PCB）互接。采用该项技术封装的器件是一种表面贴装器件。 　　 BGA封装出现于90年代初期，现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。在半导体IC的所有封装类型中，1996～2001年这5年期间，BGA封装的增长速度最快。在1999年，BGA的产量约为10亿只。但是，到目前为止，该技术仅限于高密度、高性能器件的封装，而且该技术仍朝着细节距、高I/O端数方向发展。BGA封装技术主要适用于PC芯片组、微处理器/控制器、ASIC、门阵、存储器、DSP、PDA、PLD等器件的封装。

SMT技术顺应了智能电子产品小型化，轻型化的发展潮流，为实现电子产品的轻、薄、短、小打下了基础。SMT技术在90年代也走向成熟的阶段。但随着电子产品向便携式／小型化、网络化方向的迅速发展，对电子组装技术提出了更高的要求，其中BGA(Ball Grid Array 球栅阵列封装)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。 BGA技术的研究始于60年代，最早被美国IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正进入实用化的阶段。由于之前流行的类似QFP封装的高密管脚器件，其精细间距的局限性在于细引线易弯曲、质脆而易断，对于引线间的共平面度和贴装精度的要求很高。

球栅阵列(BGA)封装是目前FPGA和微处理器等各种高度先进和复杂的半导体器件采用的标准封装类型。用于嵌入式设计的BGA封装技术在跟随芯片制造商的技术发展而不断进步，这类封装一般分成标准和微型BGA两种。这两种类型封装都要应对数量越来越多的I/O挑战，这意味着信号迂回布线(Escaperouting)越来越困难，即使对于经验丰富的PCB和嵌入式设计师来说也极具挑战性。 嵌入式设计师的首要任务是开发合适的扇出策略，以方便电路板的制造。在选择正确的扇出/布线策略时需要重点考虑的因素有：球间距，触点直径，I/O引脚数量，过孔类型，焊盘尺寸，走线宽度和间距，以及从BGA迂回出来所需的层数。 和嵌入式设计师总是要求使用最少的电路板层数。为了降低成本，层数需要优化。但有时设计师必须依赖某个层数，比如为了抑制噪声，实际布线层必须夹在两个地平面层之间。