Altera器件高密度BGA封装设计[收集].pdf

【Altera器件高密度BGA封装设计】 在现代电子行业中，随着可编程逻辑器件（PLD）如Altera器件的密度和I/O引脚数量的不断提升，对小型化封装的需求日益增强。球栅阵列（BGA）封装因其在封装内部进行I/O互联的能力，成为了满足这一需求的理想选择。相较于传统的四方扁平封装（QFP），BGA封装能提供更高的引脚密度，且在相同面积上，其互联数量是QFP的两倍，同时拥有更强的机械强度和更好的冲击耐受性。 Altera为高密度PLD设计了专门的高密度BGA封装，这种封装占用的电路板面积仅为标准BGA的一半，显著提升了空间利用效率。本应用笔记主要关注如何进行Altera高密度BGA封装的PCB设计，并涵盖了以下关键概念： 1. **BGA封装基础**： - BGA封装的特点在于其内部的焊球矩阵，替代了传统的引线，使得器件可以直接焊接在PCB上。这种封装方式不仅引脚不易受损，而且单位面积上的引脚数量更多，同时支持更低成本的表面贴装设备。 - BGA封装还具备良好的电气性能，尤其在微波频率下，因为它们包含地平面、地环路和电源环路，能有效散热，且引脚分布有利于热管理。 2. **PCB布板术语**： - **跳出布线**：在多层PCB设计中，为将信号从封装引至PCB其他部分，通常使用跳出布线技术，这在高密度BGA应用中尤其重要。 - **过孔**：过孔是连接多层PCB之间信号的关键，分为贯通孔、盲孔和埋孔三种类型。其中，盲孔和贯通孔更为常见，而埋孔相对较少。 - **焊盘**：过孔通过焊盘与PCB层实现电气连接，焊盘的大小和类型（非阻焊层限定NSMD和阻焊层限定SMD）会影响布线和过孔设计。Altera推荐使用NSMD焊盘，因为其灵活性更高，产生的应力更小。 3. **设计考虑**： - **过孔尺寸**：过孔的纵横比、钻孔直径和最终过孔直径等参数是设计中的重要考量因素，会影响到信号传输的可靠性和成本。 - **过孔类型选择**：盲孔和贯通孔的选择会直接影响到PCB的层数和整体成本。盲孔虽然成本较高，但可能减少板层数量，而贯通孔则可能导致更多的层需求。 在设计Altera高密度BGA封装的PCB时，理解这些概念和术语至关重要。设计师需要考虑如何优化布线，确保电气性能的同时，兼顾成本和可靠性。此外，还需要考虑封装的热管理，因为BGA封装中的管芯位于中心，大部分GND和VCC引脚位于下方，以利于散热。 Altera的高密度BGA封装技术结合了小型化、高密度和良好的电气性能，是应对复杂电子系统需求的理想解决方案。理解并掌握相关的封装设计原则和PCB布板技巧，能够帮助开发者设计出更加高效、可靠的电子产品。