針對BGA封裝可編程邏輯器件設(shè)計的低成本布板技術(shù)

　　布線技巧

　　一旦選定了合適的疊層技術(shù)、過孔模型和設(shè)計規(guī)則，F(xiàn)anout過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。下面的幾個技巧有助于降低成本：

　　引出引腳到器件周圍使得更多的引腳可以布線在同一層上。當(dāng)使用引腳間距小于0.8mm BGA時，引出前兩排引腳的fanout過孔到器件周圍并盡量遠(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)或偏重于層的走線來提高效率。當(dāng)只有2至4層可用于BGA布線時，由于極高的布線密度，引出到每一層的各個方向(也稱為NSEW布線)是合理的。但是，當(dāng)可用于BGA的布線超過4層時，使用偏重于層的概念，即引出布線符合偏重于層，可更有效的布線。

　　采用四象限dog-bONe布線方法來增加布線密度。當(dāng)在一層的各個方向上引出引腳時，如果引出布線和過孔樣式(也稱為dog-bone)在不同象限有不同的方向，則會有助于布線。這是一種增加布線密度的有效方式。下圖顯示了一個四象限dog-bone布線示例。

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。

　　請注意四象限dog-bone布線增加了象限中央原點處行與列的布線通道。這個空間可用于更多信號的布線。在電路板上，該列和行的布線通道適合用于放置添加電容和上拉電阻。四象限dog-bone布線與焊盤內(nèi)過孔(via-in-pad)方式相比具有更低成本以及更低風(fēng)險的焊接問題。

　　使用焊盤內(nèi)過孔為引出引腳布線提供空間。使用焊盤內(nèi)過孔方式可以留出焊盤與焊盤之間的空間，用于其他信號的布線。顧名思義，BGA球型焊盤的中心可以做成通孔。圖2展示了這個技巧。

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

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

　　對齊盲孔以增加布線密度。當(dāng)使用盲孔時，在行和列方向上對齊盲孔是增加布線密度的一個非常有效的方法。特別是當(dāng)使用多引腳數(shù)的BGA時最為有效，并且此時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越小，需要開發(fā)新的印刷電路板制造工藝和信號過孔類型來處理更高的布板復(fù)雜度。通過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)計人員可以更好地作出設(shè)計決策之間的權(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)計人員可以利用這些信息來降低印刷電路板成本。