BGA PCB 设计好，制造出问题？这3种 BGA PCB 设计技巧你一定要知道
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DFM 可制造性分析涉及的范围非常广，今天是关于可靠性、可制造性 BGA PCB 设计，BGA PCB 设计技巧。
目前，用于容纳各种多功能半导体器件（如 FPGA 和微处理器）的标准封装是：BGA （球栅阵列）。 BGA 封装中的组件用于大量嵌入式设计，可用作主机处理器，也可用作存储器等外围设备。
在 HDI 设计和布局中，最难设计和焊接的组件是具有高引脚和小引脚间距的 BGA。BGA 封装可分为标准 BGA 和微型 BGA，对 I/O 可用性的需求带来了许多困难，即使是经验丰富的 PCB设计人员，尤其是在多层板布线方面，这里主要介绍一下 BGA PCB 设计技巧。
一、使用 BGA 开始 PCB 布局
由于 BGA 通常是设备中的主处理器，并且可能需要与电路板上的许多其他组件连接，因此通常的做法是先放置最大的 BGA 组件并使用它开始布局 PCB 布局。
虽然说不一定要先放置 BGA，但是最大的 BGA 将决定你用于路由带组件中的层数和删除策略。在使用 BGA 开始 PCB 布局时，需要完成一些任务来确保布线成功：
1、信号层数
确定叠层所需要的信号，层数将影响平面层数以及布线到设计中所需的最终走线宽度。
2、扇出
信号如何进入和退出 BGA？需要控制阻抗吗？这些问题将确定堆叠中的层数，然后确定如何在内层中布线还有设计和资质等级的问题，采用 BGA 高可靠性设计需要达到 3/3A 级甚至更高的产品特定可靠性标准。
例如一些军用航空规范要求的焊盘尺寸将超过 IPC-6012 3 类环形圈的要求，因此由于公差、环形环和阻焊层要求，标准的狗骨扇不再起作用。在设计过程的早期考虑到其中一些要点，现在可以在三个任务中使用 BGA 进行 PCB 布局。
关于[CB布局的更多内容，可以看以下文章：
干货｜PCB布线教程，14条PCB布线原则技巧总结，带你搞定PCB布线
二、BGA PCB 设计技巧1 ：定义合适的退出路径
BGA 布局和布线的主要挑战是确保可制造性 （DFM）并且不会在组装后导致 PCB返工的合适退出路径。对于多层数 BGA ，出口布线规则涉及通过多排引脚的布线轨迹，其中一些走线可能承载高速信号，需要适当间隔走线放置串扰，其他信号可能是较慢的配置信号，可以更加紧密地聚集在一起，串扰或过多噪声的风险较小。
下面的示例显示 2 个内部层上的 BGA 转义路由。我们可以看到，在这些内部层上，走线正在布线到多排通孔（多于两个），因为没有布线到表面引脚，所以这是合适的。从表面上看，由于BGA 焊盘图案中的焊盘尺寸、间隙的需要以及扇出样式（特别是狗骨扇出），最常见的只是布线到外部两排。
BGA 布线通常分为四个象限，以便于布线
在顶层，在 BGA 下方，焊盘图案中的许多焊盘需要连接到通孔，以便可以连接到整个 PCB 的内部层。对于较大间距的 BGA（最大 1 mm），狗骨扇出是进行这些连接的标准方法。这些连接到过孔的小走线提供了对表面层（BGA 下方）的外部两排引脚的访问，以及通过来自内部层的过孔的其余内部焊盘。
用于 BGA 布线和表层分线的标准狗骨扇出
虽然狗骨扇出是粗间距 BGA 的标准方法，但焊盘中的通孔为你在表层提供了更大的灵活性。随着引脚间距变小，在引脚之间到达每层 BGA 所需的走线宽度将变得越来越小。
对于受控阻抗信号，这意味着你将需要更薄的层压板，最终还需要 HDI 技术，以确保你可以路由到 BGA。扇出样式最终会从 dog-bone 变为 via-in-pad。要了解有关 BGA 扇出样式和一些替代分线方法的更多信息，可以阅读一些专业的书籍。
仔细规划BGA 封装布线
三、BGA PCB 设计技巧 2：接地和电源
在大型 BGA 中，很可能多个引脚将专用于接地和电源。在某些组件中，尤其是必须支持多个高速数字接口的大型处理器中，大部分引脚可能专用于电源和接地。此外，该组件可能需要多个电压电平，这意味着需要将来自多个电源的电源路由到电路板。
管理 BGA 中的电源连接的最简单方法是使用电源轨，通常在一个或两个平面层上。将电源和接地放置在具有薄介电层的相邻层上，也将通过提供高层间电容来帮助保持电源完整性。
我们经常会谈论到 BGA 下方的推出路由或逃生路由，但这不是在 BGA引脚附近创建的唯一类型的路由。电源轨、接地层或多边形的连接以及引脚之间的布线可能都需要在同一个 BGA下执行，这意味着除了在同一层上用于电源/接地的多边形之外，还可能会看到引脚之间的布线。可以看下图的例子：
使用焊盘过孔在 BGA 下方的内层上的示例布线。多边形为某些引脚提供电源，而信号线则路由到 BGA 外部的组件。
使用焊盘过孔在 BGA 下方的内层上的示例布线
使用焊盘过孔在 BGA 下方的内层上的示例布线，多边形为某些引脚提供电源，而信号线则路由到 BGA 外部的组件
四、BGA PCB 设计技巧 3 ：确定 PCB 层堆栈
BGA 上的 BGA 引脚排列和 I/O 数量可用于确定 PCB 叠层所需的层数，一旦 PCB Layout 工程师确定了将受控阻抗线路由到 BGA 所需的走线宽度，就可以确定保持阻抗所需的层厚。再加上 BGA 中的行数，就可以计算 PCB 叠层所需的信号层总数。
通常，BGA 器件的前两排外部不需要过孔，因此可以在表面层上布线。狗骨扇出、焊盘内通孔或替代扇出就是这种情况，然后可以在整个 BGA 重复该模式以确定扇出信号所需的总层数。GND 引脚通常会在信号引脚之间交错，而 GND 应该在信号层之间交错以在需要的地方提供隔离。下图显示了如何在 BGA 中计算行数，从而确定所需的信号层数。
在下面的示例中，展示了一个倒装芯片 BGA，其中一些引脚从内部行中移除。由于其中一些引脚已被移除，因此可以将信号路由到那里并到达这些内部引脚，因此可以从内部层访问超过 2 行。这个特定 BGA 的主要内部正方形可能用于电源和接地，至少需要两层。有了这些层和背面层，完全扇出和布线此 BGA 所需的总层数将至少为 6 层。
特定的BGA
以上就是关于BGA PCB 设计技巧简单的介绍，希望能够对大家有用，欢迎大家多多指教。
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