이 글의 핵심 포인트
- BGA 패키지는 크기가 작고 핀 밀도가 높습니다.
- BGA 패키지에서는 볼 정렬 및 정렬 불량으로 인한 신호 누화를 BGA 누화라고 합니다.
- BGA 누화는 볼 그리드 어레이의 침입자 신호와 피해자 신호의 위치에 따라 달라집니다.
멀티 게이트 및 핀 개수 IC에서는 통합 수준이 기하급수적으로 증가합니다.이러한 칩은 크기와 두께는 더 작고, 핀 수는 더 많은 BGA(볼 그리드 어레이) 패키지의 개발로 인해 더욱 안정적이고 견고하며 사용하기 쉬워졌습니다.그러나 BGA 누화는 신호 무결성에 심각한 영향을 미치므로 BGA 패키지 사용이 제한됩니다.BGA 패키징과 BGA 누화에 대해 논의해 보겠습니다.
볼 그리드 어레이 패키지
BGA 패키지는 집적 회로를 탑재하기 위해 작은 금속 도체 볼을 사용하는 표면 실장 패키지입니다.이러한 금속 볼은 칩 표면 아래에 배열되고 인쇄 회로 기판에 연결되는 그리드 또는 매트릭스 패턴을 형성합니다.
BGA(볼 그리드 어레이) 패키지
BGA에 패키징된 장치에는 칩 주변에 핀이나 리드가 없습니다.대신 볼 그리드 어레이가 칩 하단에 배치됩니다.이러한 볼 그리드 어레이는 솔더 볼이라고 하며 BGA 패키지용 커넥터 역할을 합니다.
마이크로프로세서, WiFi 칩, FPGA는 BGA 패키지를 사용하는 경우가 많습니다.BGA 패키지 칩에서 솔더 볼은 PCB와 패키지 사이에 전류가 흐르도록 합니다.이러한 솔더 볼은 전자 장치의 반도체 기판에 물리적으로 연결됩니다.리드 본딩 또는 플립칩은 기판과 다이에 대한 전기적 연결을 설정하는 데 사용됩니다.전도성 정렬은 기판 내에 위치하므로 전기 신호가 칩과 기판 사이의 접합부에서 기판과 볼 그리드 어레이 사이의 접합부로 전송될 수 있습니다.
BGA 패키지는 다이 아래의 연결 리드를 매트릭스 패턴으로 배포합니다.이러한 배열은 평면 및 이중열 패키지보다 BGA 패키지에 더 많은 수의 리드를 제공합니다.납 함유 패키지에서는 핀이 경계에 배열됩니다.BGA 패키지의 각 핀에는 칩의 아래쪽 표면에 있는 솔더 볼이 있습니다.아래쪽 표면의 이러한 배열은 더 많은 영역을 제공하므로 더 많은 핀, 차단 및 리드 단락이 줄어듭니다.BGA 패키지에서 솔더 볼은 리드가 있는 패키지보다 더 멀리 정렬됩니다.
BGA 패키지의 장점
BGA 패키지는 크기가 작고 핀 밀도가 높습니다.BGA 패키지는 인덕턴스가 낮아 더 낮은 전압을 사용할 수 있습니다.볼 그리드 어레이는 간격이 넓어 BGA 칩을 PCB와 쉽게 정렬할 수 있습니다.
BGA 패키지의 다른 장점은 다음과 같습니다.
- 패키지의 열저항이 낮아 방열성이 좋습니다.
- BGA 패키지의 리드 길이는 리드가 있는 패키지보다 짧습니다.더 작은 크기와 결합된 많은 수의 리드는 BGA 패키지의 전도성을 높여 성능을 향상시킵니다.
- BGA 패키지는 플랫 패키지 및 더블 인라인 패키지에 비해 고속에서 더 높은 성능을 제공합니다.
- BGA 패키지 장치를 사용하면 PCB 제조 속도와 수율이 향상됩니다.납땜 공정이 더 쉽고 편리해지며 BGA 패키지를 쉽게 재작업할 수 있습니다.
BGA 누화
BGA 패키지에는 몇 가지 단점이 있습니다. 솔더 볼을 구부릴 수 없고, 패키지 밀도가 높아 검사가 어렵고, 대량 생산에는 값비싼 솔더링 장비를 사용해야 합니다.
BGA 누화를 줄이려면 낮은 누화 BGA 배열이 중요합니다.
BGA 패키지는 다수의 I/O 장치에 사용되는 경우가 많습니다.BGA 패키지의 통합 칩에 의해 전송 및 수신되는 신호는 한 리드에서 다른 리드로의 신호 에너지 결합으로 인해 방해를 받을 수 있습니다.BGA 패키지에서 솔더 볼의 정렬 및 정렬 불량으로 인해 발생하는 신호 누화를 BGA 누화라고 합니다.볼 그리드 어레이 사이의 유한 인덕턴스는 BGA 패키지에서 누화 효과의 원인 중 하나입니다.BGA 패키지 리드에서 높은 I/O 과도 전류(침입 신호)가 발생하면 신호에 해당하는 볼 그리드 어레이와 리턴 핀 사이의 유한 인덕턴스가 칩 기판에 전압 간섭을 생성합니다.이러한 전압 간섭으로 인해 BGA 패키지 외부로 전송되는 신호 결함이 노이즈로 발생하여 누화 효과가 발생합니다.
스루홀을 사용하는 두꺼운 PCB가 있는 네트워킹 시스템과 같은 애플리케이션에서는 스루홀을 보호하기 위한 조치를 취하지 않으면 BGA 혼선이 일반적일 수 있습니다.이러한 회로에서 BGA 아래에 배치된 긴 비아 홀은 상당한 결합을 유발하고 눈에 띄는 누화 간섭을 생성할 수 있습니다.
BGA 누화는 볼 그리드 어레이의 침입자 신호와 피해자 신호의 위치에 따라 달라집니다.BGA 누화를 줄이려면 낮은 누화 BGA 패키지 배열이 중요합니다.Cadence Allegro Package Designer Plus 소프트웨어를 사용하면 설계자는 복잡한 단일 다이 및 다중 다이 와이어본드 및 플립칩 설계를 최적화할 수 있습니다.BGA/LGA 기판 설계의 고유한 라우팅 문제를 해결하기 위한 방사형, 전각 푸시-압착 라우팅입니다.보다 정확하고 효율적인 라우팅을 위한 특정 DRC/DFA 검사.특정 DRC/DFM/DFA 검사는 단일 패스에서 성공적인 BGA/LGA 설계를 보장합니다.자세한 상호 연결 추출, 3D 패키지 모델링, 신호 무결성 및 전원 공급 장치 관련 열 분석도 제공됩니다.
게시 시간: 2023년 3월 28일