(Básico) BGA de capas múltiples / pregunta de diseño de PCB

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Ingresando a BGA's recientemente, aunque solo sea por necesidad, ya que todos los 'chips geniales' solo se ofrecen hoy de esa manera.

Sin embargo, me falta algo que siento esencial cuando se trata del diseño / diseño / comprensión de los planos de potencia / tierra ahora en capas. SMT solo es bastante directo y simple y siento que recojo el concepto, pero aún no entiendo la implementación ...

Como ejemplo, haga referencia a una foto de este Guía de diseño de BGA de celosía :

Losplanosdeseñal,lassalidasenabanico,lasvíassuperioreinferiorsonmuyclaras...Pero,paraserhonesto,nopuedoentenderexactamentequéestá"sucediendo" con los planos de potencia y tierra ... O para EX para la capa de poder, obviamente hay dos dominios aquí [VCCCore y VCCio], que están conectados / separados ... Pero obviamente no hay 'rastros' de lo contrario ... Quiero decir, ¿son las áreas rojas y verdes solo un 'vertido de cobre'? y si es así, ¿por qué es necesario que las vías del mismo plano se superpongan?

Puede haber otro razonamiento más complejo detrás de esto, pero siento que la respuesta 'básica' debería ser simple, pero no estoy 'entendiendo' ... 'viéndola' ... (es decir, incluso como se mencionó anteriormente, bueno, está bien, planos de potencia separados: o la traza se invierte en negro o solo hay un pin aislado único (a la derecha) en ese dominio o simplemente estoy no entendiendo ....

Apreciaría cualquier consejo, recursos, referencias para una mejor comprensión.

    
pregunta Anthony Balducci

2 respuestas

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En estas imágenes, todo lo que no es negro es algo, ya sea un taladro, un trazo de cobre o un vaciado, o una marca de serigrafía. Desafortunadamente, parece que los simulacros de la vía no se muestran en todas las imágenes, es decir, la capa de potencia, lo que hace que sea un poco confuso. Los dos círculos verde oscuro cerca del centro del chip en la capa de tierra son dos vías que se conectan al plano de tierra. Todos los círculos negros interconectados son espacios libres entre el plano y otras vías de señal y energía que no se conectan al plano de tierra.

Este chip en particular requiere una conexión a tierra y dos fuentes de alimentación, vcccore y vccio. La capa 5 da la mejor imagen de las vías. Mentalmente desplaza esto sobre los planos de poder y luego podrás ver qué pines están conectados a los planos y cuáles pasan a través de los orificios de los planos. Por ejemplo, el grupo de vías en la esquina inferior izquierda de la capa 5, dos de ellas están conectadas a vcccore. También parecen estar conectados a los condensadores de bypass en la capa 6. Para el grupo pequeño en el centro, dos pines se conectan a tierra, dos a vccore, uno a vccio, y uno es un pin de señal de algún tipo que está enrutado en la capa 2 Estoy seguro de que esto tendría más sentido si pudiera jugar con el diseño en el software CAD en lugar de solo mirar algunas imágenes.

Los planos son agradables porque pueden actuar como aislamiento entre las capas de señal. Curiosamente, no importa si un avión es potencia o tierra, ambos proporcionan las mismas propiedades de aislamiento. La gran potencia y los planos de tierra colocados juntos también proporcionan una pequeña cantidad de desacoplamiento de alta frecuencia. Los aviones también tienen una impedancia más baja que los rastros y, como tal, no requieren tanto desvío, al tiempo que también son capaces de transportar corrientes bastante grandes, lo que puede ser necesario para ASIC y FPGA grandes donde las corrientes de suministro del núcleo pueden ser de 10 A o más por chip.

Aquí hay una foto de otra huella de BGA con varios vertidos de cobre diferentes y vías más obvias:

Fuentedelaimagen: enlace

Muchas de las vías en esa imagen no tienen almohadillas ya que no están conectadas en esa capa en particular. Esto proporciona más espacio para que el vaciado de cobre entre los orificios sin almohadilla.

Aquí hay una captura de pantalla del mismo archivo PDF con las vías resaltadas en blanco en todas las capas:

En esta imagen, puedes ver claramente que dos vías se conectan a tierra, dos se conectan a vccio y 4 a vccore. También puede ver que las dos vías que se conectan a GND pasan directamente a través de los planos vccore y vccio sin conectarse. Aquí no se utilizan vías ocultas o ocultas, las vías pasan a través de las 6 capas, desde la capa 1 en la parte superior de la tabla hasta la capa 6 en la parte inferior de la tabla. También puede ver las vías de tierra que conectan las tapas de derivación en la capa 6 con el plano de tierra, aunque no resalté estas vías.

Observo que es muy extraño que el chip tenga 6 pines de alimentación pero solo 2 pines de tierra. En general, los chips (especialmente en paquetes BGA) tendrán al menos tantos pines de tierra como pines de alimentación.

    
respondido por el alex.forencich
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Por lo tanto, las áreas verde y roja son planos como dices o puedes pensar en ellas como coladas de cobre, básicamente lo que estás mirando es cobre. Puedes ver si ves en el vcc uno que está dividido en dos dominios de poder, la línea oscura indica la división.

Los agujeros negros oscuros que parecen estar en ambas capas son, de hecho, el espaciado requiere alrededor de vías para taladrar. En otras palabras, en ese lugar, el cobre se ha eliminado del avión, por lo que no se quedará corto a través del paso cuando pasa. Una vía a través podría ser, por ejemplo, pasar una señal desde la capa superior a la inferior.

Si tuvieras que alinearlos demasiado el uno del otro, probablemente verías que muchos de estos agujeros se alinean pero algunos solo están presentes en un plano u otro, eso sería indicativo de una vía conectada a ese plano.

Espero que tenga sentido que el negro sea solo un espacio de cobre negativo eliminado.

    
respondido por el Some Hardware Guy

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