初次接触0.65BGA确实有不少的困惑,原因在于这样的BGA两过孔间无法出线,以至于无从下手,不知道用多大的过孔,多宽的线,多大的间距。下图应该是大家都会遇到的问题吧。
我们先来看看过孔怎么用。过孔有几个工艺参数需要满足常规板厂的生产要求。
1.板厚孔径比:一般板厂的这个参数会控制在≥12:1.但是在实际设计的过程中,一般不会轻易走极限。也就是板厚孔径比≥10:1的时候我们就要慎重考虑了。对于1.6mm的板厚来说,最小可以用0.16mm的孔径,但是孔径越小工艺难度增加,良率降低成本升高,可供选择的板厂就越少,而且0.15mm是机械钻孔的最小尺寸,在设计中不会用。我们趋向与使用较大孔径的孔。常用的过孔内径大小有12,10mil,8mil。
2.过孔环宽:过孔环宽=过孔外径-过孔孔径≥6mil,在满足走线需求的前提下,要选择稍大环宽的过孔。常规的设计,可以选用12mil,10mil,8mil的环宽。
所以我们所能使用的最小过孔就是16/8的了,极限可以用14/8的。设计时不要轻易走极限,既然0.65的BGApitch这么小,直接选用我们所能使用的最小过孔16/8。线宽线距肯定要4mil以上了,局部可以3.5mil。
1.使用16/8的孔
1.当使用外径为16mil,内径为8mil的过孔时,两过孔的空气间隙为9.6mil,如下图所示。
如果使用常规工艺的最小线宽4mil,除去走线的宽度,两过孔间剩余的距离为5.6mil,线到过孔的距离才2.8mil,不满足常规工艺。所以在这种布线环境下,两过孔间是不能过线的。
所以使用16/8的过孔适用于BGA不深,出线较少的时候可以通过调整fanout来出线(避免两过孔直接相邻)。这种情况可以设常规线宽5mil,线到线的距离5mil,线到过孔的距离5mil。规则可以根据扇出和出线方式做适当调整。这种情况我们通常采用手动扇出的方式,扇出效果如下图所示。
上图扇出方式,两过孔间(VIA16R8)能过三根5mil的线,如下图所示。
2.使用14/8的过孔
如果BGA出线密度大,焊盘深,两过孔间需要过线的时候,可以使用外径为14mil,内径为8mil的过孔。但是需要注意的是:因为常规过孔的环宽(外径-内径)一定要在6mil及以上,VIA14R8这种过孔的环宽刚好为6mil,在工艺极限上,加工难度大,生产成本高。在常规设计时,我们一般不轻易去走工艺极限,如果有需要就要承担一定的风险,和板厂提前沟通好。
当使用外径为14mil,内径为8mil的过孔时,两过孔的空气间隙为11.5mil,如下图所示。
内层局部走线3.5mil,除去走线的宽度,两过孔间剩余的距离为8mil,线到过孔的距离可以设为4mil。
3.无盘设计
0.65BGA焊盘直径一般会在0.3mm左右,两焊盘间出一根5mil的线是完全没有问题的,出线难点在于内层。使用16/8的孔,两过孔无法出线,如果把焊盘给去掉只留下孔是不是就可以出了?对,没有盘,通道就变宽了,应该就可以出线了,如下图所示。
用这种设计时有两个问题需要注意:1.走线距离孔(过孔内径边缘)要在8mil以上,极限7mil。2.只有在该层没有出线的过孔才可以去掉焊盘。