BGA芯片的布局和布线设计方法解析

    BGA是PCB上常用的组件，通常CPU、NORTH BRIDGE、SOUTH BRIDGE、AGP CHIP、CARD BUS CHIP…等，大多是以bga的型式包装，简言之，80﹪的高频信号及特殊信号将会由这类型的package内拉出。因此，如何处理BGA package的走线，对重要信号会有很大的影响。

　　通常环绕在BGA附近的小零件，依重要性为优先级可分为几类：

　　1. by pass.

　　2. clock终端RC电路。

　　3. damping（以串接电阻、排组型式出现；例如memory BUS信号）

　　4. EMI RC电路（以dampin、C、pull height型式出现；例如USB信号）。

　　5.其它特殊电路（依不同的CHIP所加的特殊电路；例如CPU的感温电路）。

　　6. 40mil以下小电源电路组（以C、L、R等型式出现；此种电路常出现在AGP CHIP or含AGP功能之CHIP附近，透过R、L分隔出不同的电源组）。

　　7. pull low R、C.

　　8.一般小电路组（以R、C、Q、U等型式出现；无走线要求）。

　　9. pull height R、RP.

　　1-6项的电路通常是placement的重点，会排的尽量靠近BGA，是需要特别处理的。第7项电路的重要性次之，但也会排的比较靠近BGA.8、9项为一般性的电路，是属于接上既可的信号。

　　相对于上述BGA附近的小零件重要性的优先级来说，在ROUTING上的需求如下：

　　1. by pass =》与CHIP同一面时，直接由CHIP pin接至by pass，再由by pass拉出打via接plane；与CHIP不同面时，可与BGA的VCC、GND pin共享同一个via，线长请勿超越100mil.

　　2. clock终端RC电路=》有线宽、线距、线长或包GND等需求；走线尽量短，平顺，尽量不跨越VCC分隔线。

　　3. damping =》有线宽、线距、线长及分组走线等需求；走线尽量短，平顺，一组一组走线，不可参杂其它信号。

　　4. EMI RC电路=》有线宽、线距、并行走线、包GND等需求；依客户要求完成。

　　5.其它特殊电路=》有线宽、包GND或走线净空等需求；依客户要求完成。

　　6. 40mil以下小电源电路组=》有线宽等需求；尽量以表面层完成，将内层空间完整保留给信号线使用，并尽量避免电源信号在BGA区上下穿层，造成不必要的干扰。

　　7. pull low R、C =》无特殊要求；走线平顺。

　　8.一般小电路组=》无特殊要求；走线平顺。

　　9. pull height R、RP =》无特殊要求；走线平顺。

　　为了更清楚的说明BGA零件走线的处理，将以一系列图标说明如下：

     BGA芯片的布局和布线设计方法解析

　　A.将BGA由中心以十字划分，VIA分别朝左上、左下、右上、右下方向打；十字可因走线需要做不对称调整。

　　B. clock信号有线宽、线距要求，当其R、C电路与CHIP同一面时请尽量以上图方式处理。

　　C. USB信号在R、C两端请完全并行走线。

　　D. by pass尽量由CHIP pin接至by pass再进入plane.无法接到的by pass请就近下plane. E. BGA组件的信号，外三圈往外拉，并保持原设定线宽、线距；VIA可在零件实体及3MM placement禁置区间调整走线顺序，如果走线没有层面要求，则可以延长而不做限制。内圈往内拉或VIA打在PIN与PIN正中间。另外，BGA的四个角落请尽量以表面层拉出，以减少角落的VIA数。

　　F. BGA组件的信号，尽量以辐射型态向外拉出；避免在内部回转。

　　F_2为BGA背面by pass的放置及走线处理。

　　By pass尽量靠近电源pin. F_3为BGA区的VIA在VCC层所造成的状况THERMAL VCC信号在VCC层的导通状态。

　　ANTI GND信号在VCC层的隔开状态。

　　因BGA的信号有规则性的引线、打VIA，使得电源的导通较充足。

　　F_4为BGA区的VIA在GND层所造成的状况THERMAL GND信号在GND层的导通状态。

　　ANTI VCC信号在GND层的隔开状态。

　　因BGA的信号有规则性的引线、打VIA，使得接地的导通较充足。

　　BGA芯片的布局和布线设计方法解析

　　F_5为BGA区的Placement及走线建议图

　　以上所做的BGA走线建议，其作用在于：

　　1.有规则的引线有益于特殊信号的处理，使得除表层外，其余走线层皆可以所要求的线宽、线距完成。

　　2. BGA内部的VCC、GND会因此而有较佳的导通性。

　　3. BGA中心的十字划分线可用于；当BGA内部电源一种以上且不易于VCC层切割时，可于走线层处理（40~80MIL），至电源供应端。或BGA本身的CLOCK、或其它有较大线宽、线距信号顺向走线。

　　4.良好的BGA走线及placement，可使BGA自身信号的干扰降至最低。