过孔走线和层数
(1)过孔采用通孔设计中,5个BGA焊盘球需要三层进行出线,因布线不能在贯通孔下面通过,第一个和第二个焊盘球可以表层出线,第三个和第四个焊盘球要通过孔换到第二个层中出线,第五个焊盘球必须通过一个过孔换到第三层出线。
5个BGA焊盘球盲孔设计出线
实例:以1.0mmBGA间距
以Xilinx Virtex-6 FPGA,6VLX240TFF1156的1156 Ball Flip-BGA芯片 BGA FF1156为例。
(1)读该芯片手册获取焊盘的间距和焊盘的直径及引脚排列方式引脚的数量等信息。
6VLX240TFF1156侧视图
BGA焊盘设计
(3)测量BGA引脚之间的间距为39.37mil(1.0mm),两个焊盘之间平行布线区域为19.2910mil。对角线之间的距离为78.74mil,对角线之间两个焊盘内布线区域为35.598588mil。因为BGA的引脚和信 线都较多,为了能够将引脚都引出,应该采用过孔焊盘成对角线出线摆放方式进行。
对角线之间的距离为78.74mil
(4)计算线宽、间隙及过孔。若两个焊盘之间走一条线,两个焊盘之间平行布线区域为19.2910mil,考虑到余量计算采用17.2910mil进行。若线宽5mil,间隙6mil,那么总的布线区域为17mil((2X6)+5),17mil小于19.2910所以设置参数符合要求。对角线之间两个焊盘内布线区域为35.598588mil,考虑到余量计算采用33.598588mil进行,33.598588减去两倍间隙12mil(2*6)为21.59598588,也就是说,过孔的最大焊盘直径应该小于21.59598588mil,取个常用的参考值过孔用钻孔10mil,焊盘20mil就很合理。该处为了能让大家更明白计算关系,列图标进行说明。6VLX240TFF1156 布线参数设置(两个焊盘之间走一条线)
BGA焊盘球PCB采用MSMD的焊盘平行布线区域对角线区域布线线宽布线间距过孔尺寸
0.6mm焊盘直径0.51mm,阻焊层直径0.70mm19.2910mil35.598588mil5mil6mil20/10mil
(5)按照计算的线宽、线距、设置约束规则。新建立线宽约束规则5mil,将新建立的线宽规则应用到6VLX240TFF1156芯片的 络中,新建立间距约束规则6mil,将新建立的线宽规则应用到6VLX240TFF1156芯片的 络中。
新建立间距约束规则SPAC_CPU
(6)新建立20/10mil过孔,通过Fanout命令对6VLX240TFF1156芯片扇出操作,Override Line width文本框中设置扇出线宽采用5mil。
采用表面拉线的方式进行出线
(8)芯片的第三排和第四排,通过孔换到第三层层,在内层第三中拉出走线(内层第二层通常用作参考层GND)。
在内层第四中拉出走线
(10)计算线宽、间隙及过孔。若两个焊盘之间走两条线,两个焊盘之间平行布线区域为19.2910mil,考虑到余量计算采用17.2910mil进行。若线宽3.5mil,间隙3.4mil,那么总的布线区域为17.2mil((3X3.4)+7)=17.2mil小于19.2910所以设置参数符合要求。对角线之间两个焊盘内布线区域为35.598588mil,考虑到余量计算采用33.598588mil进行,33.598588减去三倍间隙10.2mil(3*3.4)为21.39598588,也就是说,过孔的最大焊盘直径应该小于21.39598588mil,取个常用的参考值过孔用钻孔10mil,焊盘20mil就很合理。该处为了能让大家更明白计算关系,列图标进行说明。6VLX240TFF1156 布线参数设置(两个焊盘之间走两条线)
BGA焊盘球PCB采用MSMD的焊盘平行布线区域对角线区域布线线宽布线间距过孔尺寸
0.6mm焊盘直径0.51mm,阻焊层直径0.70mm19.2910mil35.598588mil3.5mil3.4mil20/10mil
(11)按照计算的线宽、线距、设置约束规则。新建立线宽约束规则3.5mil,将新建立的线宽规则应用到6VLX240TFF1156芯片的 络中,新建立间距约束规则3.4mil,将新建立的线宽规则应用到6VLX240TFF1156芯片的 络中。
新建立间距约束规则SPAC_CPU
(12)新建立20/10mil过孔,通过Fanout命令对6VLX240TFF1156芯片扇出操作,Override Line width文本框中设置扇出线宽采用3.5mil。
采用表面拉线的方式进行出线操作
(14)芯片的第四排、五排、第六排,通过孔换到第三层层,在内层第三中拉出走线(内层第二层通常用作参考层GND)。

在内层第三中拉出走线
总体来说,BGA布线中所需的PCB层数与过孔之间的走线数量成反比,走线数量越多,所需要的PCB层数就越少。PCB层数可以根据走线的宽度、间隙、焊盘之间走线的数量及孔的类型来确定。一般来说,BGA之间走线数量越多,过孔数量越多,所需要的电路板层就越少。
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