針對(duì)BGA封裝可編程邏輯器件設(shè)計(jì)的低成本布板技術(shù)

　　布線(xiàn)技巧

　　一旦選定了合適的疊層技術(shù)、過(guò)孔模型和設(shè)計(jì)規(guī)則，F(xiàn)anout過(guò)孔樣式就成了影響使用了BGA breakout技術(shù)的電路板層數(shù)的最重要因素。下面的幾個(gè)技巧有助于降低成本：

　　引出引腳到器件周?chē)沟酶嗟囊_可以布線(xiàn)在同一層上。當(dāng)使用引腳間距小于0.8mm BGA時(shí)，引出前兩排引腳的fanout過(guò)孔到器件周?chē)⒈M量遠(yuǎn)離BGA封裝。將它們引得越遠(yuǎn)，可使得后兩排引腳能夠引出并布線(xiàn)在同一層上。這將有助于減少印刷電路板層數(shù)和制造成本。

　　使用北、南、東、西(NSEW)或偏重于層的走線(xiàn)來(lái)提高效率。當(dāng)只有2至4層可用于BGA布線(xiàn)時(shí)，由于極高的布線(xiàn)密度，引出到每一層的各個(gè)方向(也稱(chēng)為NSEW布線(xiàn))是合理的。但是，當(dāng)可用于BGA的布線(xiàn)超過(guò)4層時(shí)，使用偏重于層的概念，即引出布線(xiàn)符合偏重于層，可更有效的布線(xiàn)。

　　采用四象限dog-bONe布線(xiàn)方法來(lái)增加布線(xiàn)密度。當(dāng)在一層的各個(gè)方向上引出引腳時(shí)，如果引出布線(xiàn)和過(guò)孔樣式(也稱(chēng)為dog-bone)在不同象限有不同的方向，則會(huì)有助于布線(xiàn)。這是一種增加布線(xiàn)密度的有效方式。下圖顯示了一個(gè)四象限dog-bone布線(xiàn)示例。

圖1：用于7x7mm，0.5mm引腳間距，144球型csBGA封裝的ispMACH 4000ZE(LC4256ZE-MN144)的四象限dog-bone樣式fanout示例。

　　請(qǐng)注意四象限dog-bone布線(xiàn)增加了象限中央原點(diǎn)處行與列的布線(xiàn)通道。這個(gè)空間可用于更多信號(hào)的布線(xiàn)。在電路板上，該列和行的布線(xiàn)通道適合用于放置添加電容和上拉電阻。四象限dog-bone布線(xiàn)與焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔(via-in-pad)方式相比具有更低成本以及更低風(fēng)險(xiǎn)的焊接問(wèn)題。

　　使用焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔為引出引腳布線(xiàn)提供空間。使用焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔方式可以留出焊盤(pán)與焊盤(pán)之間的空間，用于其他信號(hào)的布線(xiàn)。顧名思義，BGA球型焊盤(pán)的中心可以做成通孔。圖2展示了這個(gè)技巧。

圖2：8x8mm，0.5mm引腳間距，132球型csBGA封裝的MachXO PLD(LCMXO640-M132/MN132)使用焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔引出引腳布線(xiàn)的示例。

　　三行BGA球型焊盤(pán)如圖所示。中間行使用焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔。當(dāng)裝配電源層或者地層時(shí)，這種技巧是最有用的，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了BGA下面連續(xù)的電源層或地層。當(dāng)使用焊盤(pán)內(nèi)過(guò)孔，我們必須記住，由于從fanout和過(guò)孔引出引腳的布線(xiàn)方式使得BGA下方電路板的背面可以用于電容和電阻的空間較少。

　　對(duì)齊盲孔以增加布線(xiàn)密度。當(dāng)使用盲孔時(shí)，在行和列方向上對(duì)齊盲孔是增加布線(xiàn)密度的一個(gè)非常有效的方法。特別是當(dāng)使用多引腳數(shù)的BGA時(shí)最為有效，并且此時(shí)引出器件引腳是影響電路板層數(shù)的主要因素。

　　使用微孔的HDI疊層技術(shù)來(lái)減少電路板層數(shù)。微孔與HDI有著密不可分的聯(lián)系。使用微孔對(duì)于減少HDI疊層電路板層數(shù)是非常重要的。

　　本文小結(jié)

　　隨著每一代球型BGA封裝的引腳間距越來(lái)越小，需要開(kāi)發(fā)新的印刷電路板制造工藝和信號(hào)過(guò)孔類(lèi)型來(lái)處理更高的布板復(fù)雜度。通過(guò)查看可編程邏輯器件球型封裝密度和引腳間距、應(yīng)用的I/O信號(hào)要求，以及印刷電路板制造設(shè)備在生產(chǎn)上的限制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以更好地作出設(shè)計(jì)決策之間的權(quán)衡。大多數(shù)可編程邏輯器件供應(yīng)商在他們的網(wǎng)站上發(fā)布了印刷電路板布局技巧和BGA breakout示例。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以利用這些信息來(lái)降低印刷電路板成本。