HDI PCB設(shè)計(jì)中的阻抗匹配
HDI PCB設(shè)計(jì)中的阻抗匹配
阻抗匹配是配置負(fù)載輸入阻抗或其信號(hào)源輸出阻抗的方式。執(zhí)行它以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸并減少來(lái)自負(fù)載的信號(hào)反射。換句話說(shuō)，為了適當(dāng)?shù)淖杩箍刂疲?fù)載阻抗必須等于傳輸線的特征阻抗。當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)沒有反射時(shí)，表明負(fù)載已經(jīng)吸收了所有的信號(hào)。HDI 中的阻抗匹配完全是為了避免傳輸故障，尤其是由于電阻和 PCB電介質(zhì)造成的損耗。
微孔可用于為阻抗匹配系統(tǒng)創(chuàng)建便于生產(chǎn)的 PCB走線。BGA逃逸布線技術(shù)和狗骨扇出結(jié)構(gòu)可用于在 HDI 中實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
PCB走線何時(shí)需要阻抗匹配？
阻抗匹配由信號(hào)的陡度和上升/下降時(shí)間決定，而不是由頻率決定。如果信號(hào)的上升/下降時(shí)間（以 10% 至 90% 為基準(zhǔn)）短于跡線延遲的6 倍，則稱為高速信號(hào)。在這里，應(yīng)該進(jìn)行精確的阻抗匹配。
HDI阻抗匹配的挑戰(zhàn)
在 HDI 中實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)遇到以下挑戰(zhàn)：
在高密度互連HDI PCB設(shè)計(jì)中，組件具有較小的焊盤到焊盤間距，例如 BGA。間距小于或等于 0.65 毫米的 BGA 使布線和控制其寬度具有挑戰(zhàn)性。在這種情況下，可以使用焊盤內(nèi)過(guò)孔和 BGA 逃逸布線技術(shù)。
帶有盲孔的焊盤中的過(guò)孔是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈儽苊饬诉^(guò)孔殘端，從而提高了信號(hào)完整性。
在需要阻抗控制布線的 HDI 板中，精心設(shè)計(jì)的走線和堆疊對(duì)于確保阻抗與信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)一致至關(guān)重要。
為 HDI 阻抗調(diào)整設(shè)計(jì)走線寬度
走線的阻抗由其距參考平面的寬度和高度決定。在使用細(xì)間距 BGA 的 HDI 板中，仔細(xì)選擇走線寬度和高度以避開焊盤和焊盤中通孔之間的走線。
使用 HDI PCB設(shè)計(jì)中的 BGA 逃逸布線進(jìn)行阻抗控制
在處理高密度互連時(shí)使用了幾個(gè) BGA 組件。為了使走線進(jìn)出高引腳數(shù)球柵陣列的底部，需要一種逃逸布線方案。在某些情況下，需要受控阻抗（例如 FPGA 和其他高速組件），BGA 逃逸布線可能具有挑戰(zhàn)性。
設(shè)計(jì)電路板時(shí)要使用的逃逸布線策略很大程度上取決于 BGA 間距，它定義了允許放置在焊球之間的走線寬度。走線的細(xì)度還取決于制造商的限制、層堆疊和必要的阻抗。選擇逃逸路由方案時(shí)，請(qǐng)記住以下準(zhǔn)則。
用于中等層數(shù)的細(xì)間距 BGA 的逃逸布線技術(shù)從頸縮方法開始，因?yàn)檑E線被布線進(jìn)出 BGA。
外部走線可以直接布線到電路板上的第一排焊盤上。
球柵陣列上第二行焊盤的跡線寬度顯著減小，以便它可以安裝在第一行焊盤之間。
要到達(dá)其余行的內(nèi)墊，請(qǐng)穿過(guò)內(nèi)層。通常，每個(gè)信號(hào)層路由到兩行，同時(shí)限制阻抗和HDI 串?dāng)_。
Dogbone fanout 是最流行的 BGA 逃逸布線和扇出方法（如下圖所示）。這種扇出技術(shù)有助于在更靠近焊盤的焊盤中放置通孔。由于元件不是通過(guò)通孔直接焊接到焊盤上，因此不需要進(jìn)行填充鍍覆。1 mm BGA 和 0.8 mm BGA 可能適用于狗骨扇出。
當(dāng) BGA 間距小于 0.5 mm 時(shí)，最好采用 microvia-in-pad 逃逸布線技術(shù)。微通孔直接放置在焊盤中，而不是將小跡線布線到焊盤的側(cè)面。為了防止焊料芯吸到電路板的背面，微孔填充有導(dǎo)電環(huán)氧樹脂并鍍有銅。
用于 BGA 逃逸布線的微孔
如果焊盤尺寸（包括圓環(huán)）對(duì)于細(xì)間距 BGA 來(lái)說(shuō)足夠小，則使用微孔進(jìn)行內(nèi)層 BGA 逃逸布線。以下特征將微孔與傳統(tǒng)孔區(qū)分開來(lái)：
過(guò)孔長(zhǎng)度：過(guò)孔最多只能穿過(guò)一層或兩層。如果標(biāo)準(zhǔn)厚度 PCB具有非常高的層數(shù)，則通孔可以跨越更多層，但這需要額外的制造程序。盡可能使用跨越單層的堆疊盲孔和埋孔。
微孔縱橫比：微孔縱橫比（深度除以直徑）應(yīng)為0.75:1。讓我們通過(guò)考慮 32 層厚板的示例來(lái)理解相同的內(nèi)容。由于層厚（對(duì)于 2 層磁芯）為 2 密耳，因此直徑不應(yīng)小于 2.7 密耳。
微通孔只能安全地機(jī)械鉆孔到 8 密耳，但是由于頻繁的鉆孔斷裂，8 密耳的機(jī)械 PCB鉆孔費(fèi)用可以接近激光鉆孔的價(jià)格。機(jī)械通孔的吞吐量低于激光鉆孔的通孔，因?yàn)楸仨毿⌒牡剡M(jìn)行機(jī)械鉆孔以避免鉆頭斷裂。因此，一旦您開始使用激光鉆孔，您就會(huì)看到每塊板的總成本下降。
要在 0.8 毫米間距 BGA 上使用狗骨扇出，走線寬度必須為 10 密耳或更小，微孔必須更小（約 6 密耳）。對(duì)于更細(xì)間距的球柵陣列（0.5 毫米），使用填充和電鍍的焊盤內(nèi)微孔通過(guò) 7 mil 或 8 mil 走線布線到內(nèi)層中。這將在相鄰焊盤之間提供足夠的間距。
無(wú)論設(shè)計(jì)風(fēng)格如何，微孔都可以堆疊或交錯(cuò)排列，以達(dá)到所需的布線密度。通過(guò)IPC 6012要求，以確保微孔和周圍環(huán)形圈的尺寸具有最佳可靠性。焊盤內(nèi)微孔在 BGA 逃逸布線中的相關(guān)性可以通過(guò)以下事實(shí)來(lái)理解：BGA 間距在某些情況下可以低至 0.3 毫米。
如何放置盲孔以進(jìn)行逃逸布線
內(nèi)層布線空間的盲孔方法。
盲孔是一種寶貴的 HDI 設(shè)計(jì)方法，可以釋放額外的內(nèi)層布線空間。當(dāng)在通孔之間使用時(shí)，這些類型的過(guò)孔使內(nèi)層的布線空間加倍。它允許額外的走線連接內(nèi)部 BGA 行上的引腳。見上圖；在這里，在這個(gè) 1.0 毫米 BGA 表面上的通孔之間只有兩條走線可以逃逸。但是，現(xiàn)在盲孔下方可以有 6 條走線，這將布線空間增加了 30%。
使用這種方法，需要四分之一的信號(hào)層來(lái)連接高 I/O BGA。盲孔以十字、L 形或?qū)蔷€圖案放置，以形成林蔭大道。電源和接地引腳分配決定了使用哪種配置。
以交叉、L 形或?qū)蔷€形狀放置盲孔會(huì)在內(nèi)層上創(chuàng)建林蔭大道，以允許更高密度的布線和逃逸。
插圖顯示了放置盲孔以在 BGA 內(nèi)創(chuàng)建林蔭大道以改善突破。左：BGA 的傳統(tǒng) 4 象限扇出；右圖：添加了十字形盲孔，允許在內(nèi)層上創(chuàng)建的林蔭大道中增加 48 個(gè)逃逸通道，從而減少了突破器件所需的 4 個(gè)。
Happy Holden 解釋說(shuō)：“每層可以連接更多的走線，還可以通過(guò)使用林蔭大道創(chuàng)建額外的布線空間來(lái)減少信號(hào)層的總數(shù)。盲孔用于創(chuàng)建四個(gè)十字形林蔭大道（如圖所示）。新設(shè)計(jì)的林蔭大道每層提供 48 個(gè)更多的逃逸通道（8 x 6 走線），并提高了內(nèi)部走線的信號(hào)完整性。它允許移除兩個(gè)布線層和兩個(gè)參考平面。”
此外，他說(shuō)：“在電路板的次級(jí)側(cè)，可以觀察到使用盲孔創(chuàng)建林蔭大道的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。通孔橫跨整個(gè)電路板，但林蔭大道現(xiàn)在在 BGA 內(nèi)開放（如圖所示）。左圖顯示了由 BGA 下的 104 個(gè)過(guò)孔連接的 58 個(gè)分立器件。在右側(cè)，林蔭大道可以通過(guò)共享 366 個(gè)過(guò)孔連接 183 個(gè)分立元件。”
這些圖顯示了兩個(gè) BGA 的背面。一種是帶有通孔的傳統(tǒng)象限扇出，允許 58 個(gè)分立器件。另一個(gè)利用林蔭大道的盲道，其中可以連接 183 個(gè)分立元件。
扇出部分長(zhǎng)度和走線寬度
在使用高速 IC 時(shí)，阻抗幾乎總是一個(gè)因素。在檢查扇出部分的長(zhǎng)度時(shí)，扇出布線和阻抗控制之間的關(guān)系開始發(fā)揮作用。由于過(guò)孔的走線長(zhǎng)度（如果存在）和寄生電容/電感，BGA 扇出部分將具有其阻抗。
首先，檢查信號(hào)帶寬以確定信號(hào)是否會(huì)在走線阻抗上拾取。如果走線長(zhǎng)度明顯小于對(duì)應(yīng)于帶寬高端的波長(zhǎng)，則可以忽略 BGA 扇出的走線部分。最好的方法是計(jì)算負(fù)載阻抗，它是扇出走線長(zhǎng)度的函數(shù)，以及由扇出走線創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗（頸縮后）。
對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)所需的長(zhǎng)度使用 10% 的限制作為一個(gè)很好的近似值。對(duì)拐點(diǎn)頻率為 20GHz 的數(shù)字信號(hào)謹(jǐn)慎的 10% 限制將導(dǎo)致臨界長(zhǎng)度為 0.73mm（FR4 基板中的帶狀線）。這意味著更大的 IC，比如 FPGA，需要為單端和差分對(duì)提供阻抗匹配的扇出。
過(guò)孔電感、電路板和焊盤之間的寄生電容以及 IC 中的引腳電感至關(guān)重要。低通T濾波器電路由這些部分組合而成。3dB 截止頻率只是可以從 LC 諧振電路評(píng)估的典型數(shù)字，前提是通孔電感設(shè)置為等于引腳電感。該 T 濾波器電路用作阻抗匹配電路，修改驅(qū)動(dòng)器 IC 的輸出阻抗。
以通孔電感、電路板與焊盤之間的寄生電容以及引腳電感為主要部件的低通T濾波器電路。
如果不確定將扇出跡線連接到內(nèi)部跡線的過(guò)孔部分阻抗，則扇出部分的阻抗匹配是困難的。然而，只要過(guò)孔部分很短并且直接跨越幾層，這個(gè)事實(shí)就可以被忽略。包括通孔和內(nèi)部走線在內(nèi)的總輸入阻抗由跨越少量層的內(nèi)部走線阻抗決定。這就是為什么通常不考慮通孔阻抗的原因。
主要缺點(diǎn)是高速 BGA 組件（例如 FPGA）可能需要回鉆以去除 BGA 扇出下方的殘留通孔存根。使用 HDI 時(shí)，使用直徑非常小的盲孔、埋孔和激光鉆孔微孔（根據(jù) IPC 小于 6 密耳），這消除了背鉆孔并將通孔電感限制在跨越層的厚度。
由于層厚和到走線參考平面的距離會(huì)隨著層數(shù)的增加而減少，因此必須減小走線寬度以補(bǔ)償并將阻抗保持在適當(dāng)?shù)闹怠Ｈ绻褂貌罘謱?duì)，請(qǐng)考慮走線耦合。為了實(shí)現(xiàn)阻抗控制，帶有集成場(chǎng)解算器的PCB設(shè)計(jì)軟件可以幫助為 HDI 層堆疊設(shè)計(jì)正確的走線寬度。
為什么HDI PCB設(shè)計(jì)中走線寬度不能大于焊盤尺寸？
走線的寬度與其阻抗成正比，并且在您進(jìn)入 HDI 狀態(tài)時(shí)起著至關(guān)重要的作用。過(guò)孔將變得非常小，以至于一旦走線寬度足夠小，就必須將它們制造為微孔。
如果阻抗控制的走線寬度過(guò)寬，要么減小PCB層壓板的厚度以縮小它，要么增加焊盤尺寸。從可靠性的角度來(lái)看，只要焊盤尺寸超過(guò) IPC 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)字就可以了。
為 PCB堆疊創(chuàng)建阻抗曲線，并將該寬度用作設(shè)計(jì)指南。在計(jì)算阻抗控制所需的寬度后，只需將此值指定為設(shè)計(jì)規(guī)則即可。最好針對(duì)建議的走線寬度執(zhí)行串?dāng)_模擬，以查看是否會(huì)導(dǎo)致過(guò)度串?dāng)_。
HDI 中的阻抗匹配與保持信號(hào)質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)榻M件和走線都間隔很近。因此，控制阻抗成為一項(xiàng)令人難以置信的任務(wù)。有效使用微孔是阻抗匹配 HDI 系統(tǒng)的關(guān)鍵。更細(xì)間距 BGA 的逃逸布線技術(shù)和狗骨扇出方法可用于實(shí)現(xiàn) HDI 中的阻抗匹配。
豐樂(lè)壹博專業(yè)PCB設(shè)計(jì)、PCB Layout、PCBA一站式生產(chǎn)。
阻抗匹配是配置負(fù)載輸入阻抗或其信號(hào)源輸出阻抗的方式。執(zhí)行它以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸并減少來(lái)自負(fù)載的信號(hào)反射。換句話說(shuō)，為了適當(dāng)?shù)淖杩箍刂疲?fù)載阻抗必須等于傳輸線的特征阻抗。當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)沒有反射時(shí)，表明負(fù)載已經(jīng)吸收了所有的信號(hào)。HDI 中的阻抗匹配完全是為了避免傳輸故障，尤其是由于電阻和 PCB電介質(zhì)造成的損耗。
微孔可用于為阻抗匹配系統(tǒng)創(chuàng)建便于生產(chǎn)的 PCB走線。BGA逃逸布線技術(shù)和狗骨扇出結(jié)構(gòu)可用于在 HDI 中實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
PCB走線何時(shí)需要阻抗匹配？
阻抗匹配由信號(hào)的陡度和上升/下降時(shí)間決定，而不是由頻率決定。如果信號(hào)的上升/下降時(shí)間（以 10% 至 90% 為基準(zhǔn)）短于跡線延遲的6 倍，則稱為高速信號(hào)。在這里，應(yīng)該進(jìn)行精確的阻抗匹配。
HDI阻抗匹配的挑戰(zhàn)
在 HDI 中實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)遇到以下挑戰(zhàn)：
在高密度互連HDI PCB設(shè)計(jì)中，組件具有較小的焊盤到焊盤間距，例如 BGA。間距小于或等于 0.65 毫米的 BGA 使布線和控制其寬度具有挑戰(zhàn)性。在這種情況下，可以使用焊盤內(nèi)過(guò)孔和 BGA 逃逸布線技術(shù)。
帶有盲孔的焊盤中的過(guò)孔是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈儽苊饬诉^(guò)孔殘端，從而提高了信號(hào)完整性。
在需要阻抗控制布線的 HDI 板中，精心設(shè)計(jì)的走線和堆疊對(duì)于確保阻抗與信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)一致至關(guān)重要。
為 HDI 阻抗調(diào)整設(shè)計(jì)走線寬度
走線的阻抗由其距參考平面的寬度和高度決定。在使用細(xì)間距 BGA 的 HDI 板中，仔細(xì)選擇走線寬度和高度以避開焊盤和焊盤中通孔之間的走線。
使用 HDI PCB設(shè)計(jì)中的 BGA 逃逸布線進(jìn)行阻抗控制
在處理高密度互連時(shí)使用了幾個(gè) BGA 組件。為了使走線進(jìn)出高引腳數(shù)球柵陣列的底部，需要一種逃逸布線方案。在某些情況下，需要受控阻抗（例如 FPGA 和其他高速組件），BGA 逃逸布線可能具有挑戰(zhàn)性。
設(shè)計(jì)電路板時(shí)要使用的逃逸布線策略很大程度上取決于 BGA 間距，它定義了允許放置在焊球之間的走線寬度。走線的細(xì)度還取決于制造商的限制、層堆疊和必要的阻抗。選擇逃逸路由方案時(shí)，請(qǐng)記住以下準(zhǔn)則。
用于中等層數(shù)的細(xì)間距 BGA 的逃逸布線技術(shù)從頸縮方法開始，因?yàn)檑E線被布線進(jìn)出 BGA。
外部走線可以直接布線到電路板上的第一排焊盤上。
球柵陣列上第二行焊盤的跡線寬度顯著減小，以便它可以安裝在第一行焊盤之間。
要到達(dá)其余行的內(nèi)墊，請(qǐng)穿過(guò)內(nèi)層。通常，每個(gè)信號(hào)層路由到兩行，同時(shí)限制阻抗和HDI 串?dāng)_。
Dogbone fanout 是最流行的 BGA 逃逸布線和扇出方法（如下圖所示）。這種扇出技術(shù)有助于在更靠近焊盤的焊盤中放置通孔。由于元件不是通過(guò)通孔直接焊接到焊盤上，因此不需要進(jìn)行填充鍍覆。1 mm BGA 和 0.8 mm BGA 可能適用于狗骨扇出。
當(dāng) BGA 間距小于 0.5 mm 時(shí)，最好采用 microvia-in-pad 逃逸布線技術(shù)。微通孔直接放置在焊盤中，而不是將小跡線布線到焊盤的側(cè)面。為了防止焊料芯吸到電路板的背面，微孔填充有導(dǎo)電環(huán)氧樹脂并鍍有銅。
用于 BGA 逃逸布線的微孔
如果焊盤尺寸（包括圓環(huán)）對(duì)于細(xì)間距 BGA 來(lái)說(shuō)足夠小，則使用微孔進(jìn)行內(nèi)層 BGA 逃逸布線。以下特征將微孔與傳統(tǒng)孔區(qū)分開來(lái)：
過(guò)孔長(zhǎng)度：過(guò)孔最多只能穿過(guò)一層或兩層。如果標(biāo)準(zhǔn)厚度 PCB具有非常高的層數(shù)，則通孔可以跨越更多層，但這需要額外的制造程序。盡可能使用跨越單層的堆疊盲孔和埋孔。
微孔縱橫比：微孔縱橫比（深度除以直徑）應(yīng)為0.75:1。讓我們通過(guò)考慮 32 層厚板的示例來(lái)理解相同的內(nèi)容。由于層厚（對(duì)于 2 層磁芯）為 2 密耳，因此直徑不應(yīng)小于 2.7 密耳。
微通孔只能安全地機(jī)械鉆孔到 8 密耳，但是由于頻繁的鉆孔斷裂，8 密耳的機(jī)械 PCB鉆孔費(fèi)用可以接近激光鉆孔的價(jià)格。機(jī)械通孔的吞吐量低于激光鉆孔的通孔，因?yàn)楸仨毿⌒牡剡M(jìn)行機(jī)械鉆孔以避免鉆頭斷裂。因此，一旦您開始使用激光鉆孔，您就會(huì)看到每塊板的總成本下降。
要在 0.8 毫米間距 BGA 上使用狗骨扇出，走線寬度必須為 10 密耳或更小，微孔必須更小（約 6 密耳）。對(duì)于更細(xì)間距的球柵陣列（0.5 毫米），使用填充和電鍍的焊盤內(nèi)微孔通過(guò) 7 mil 或 8 mil 走線布線到內(nèi)層中。這將在相鄰焊盤之間提供足夠的間距。
無(wú)論設(shè)計(jì)風(fēng)格如何，微孔都可以堆疊或交錯(cuò)排列，以達(dá)到所需的布線密度。通過(guò)IPC 6012要求，以確保微孔和周圍環(huán)形圈的尺寸具有最佳可靠性。焊盤內(nèi)微孔在 BGA 逃逸布線中的相關(guān)性可以通過(guò)以下事實(shí)來(lái)理解：BGA 間距在某些情況下可以低至 0.3 毫米。
如何放置盲孔以進(jìn)行逃逸布線
內(nèi)層布線空間的盲孔方法。
盲孔是一種寶貴的 HDI 設(shè)計(jì)方法，可以釋放額外的內(nèi)層布線空間。當(dāng)在通孔之間使用時(shí)，這些類型的過(guò)孔使內(nèi)層的布線空間加倍。它允許額外的走線連接內(nèi)部 BGA 行上的引腳。見上圖；在這里，在這個(gè) 1.0 毫米 BGA 表面上的通孔之間只有兩條走線可以逃逸。但是，現(xiàn)在盲孔下方可以有 6 條走線，這將布線空間增加了 30%。
使用這種方法，需要四分之一的信號(hào)層來(lái)連接高 I/O BGA。盲孔以十字、L 形或?qū)蔷€圖案放置，以形成林蔭大道。電源和接地引腳分配決定了使用哪種配置。
以交叉、L 形或?qū)蔷€形狀放置盲孔會(huì)在內(nèi)層上創(chuàng)建林蔭大道，以允許更高密度的布線和逃逸。
插圖顯示了放置盲孔以在 BGA 內(nèi)創(chuàng)建林蔭大道以改善突破。左：BGA 的傳統(tǒng) 4 象限扇出；右圖：添加了十字形盲孔，允許在內(nèi)層上創(chuàng)建的林蔭大道中增加 48 個(gè)逃逸通道，從而減少了突破器件所需的 4 個(gè)。
Happy Holden 解釋說(shuō)：“每層可以連接更多的走線，還可以通過(guò)使用林蔭大道創(chuàng)建額外的布線空間來(lái)減少信號(hào)層的總數(shù)。盲孔用于創(chuàng)建四個(gè)十字形林蔭大道（如圖所示）。新設(shè)計(jì)的林蔭大道每層提供 48 個(gè)更多的逃逸通道（8 x 6 走線），并提高了內(nèi)部走線的信號(hào)完整性。它允許移除兩個(gè)布線層和兩個(gè)參考平面。”
此外，他說(shuō)：“在電路板的次級(jí)側(cè)，可以觀察到使用盲孔創(chuàng)建林蔭大道的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。通孔橫跨整個(gè)電路板，但林蔭大道現(xiàn)在在 BGA 內(nèi)開放（如圖所示）。左圖顯示了由 BGA 下的 104 個(gè)過(guò)孔連接的 58 個(gè)分立器件。在右側(cè)，林蔭大道可以通過(guò)共享 366 個(gè)過(guò)孔連接 183 個(gè)分立元件。”
這些圖顯示了兩個(gè) BGA 的背面。一種是帶有通孔的傳統(tǒng)象限扇出，允許 58 個(gè)分立器件。另一個(gè)利用林蔭大道的盲道，其中可以連接 183 個(gè)分立元件。
扇出部分長(zhǎng)度和走線寬度
在使用高速 IC 時(shí)，阻抗幾乎總是一個(gè)因素。在檢查扇出部分的長(zhǎng)度時(shí)，扇出布線和阻抗控制之間的關(guān)系開始發(fā)揮作用。由于過(guò)孔的走線長(zhǎng)度（如果存在）和寄生電容/電感，BGA 扇出部分將具有其阻抗。
首先，檢查信號(hào)帶寬以確定信號(hào)是否會(huì)在走線阻抗上拾取。如果走線長(zhǎng)度明顯小于對(duì)應(yīng)于帶寬高端的波長(zhǎng)，則可以忽略 BGA 扇出的走線部分。最好的方法是計(jì)算負(fù)載阻抗，它是扇出走線長(zhǎng)度的函數(shù)，以及由扇出走線創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗（頸縮后）。
對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)所需的長(zhǎng)度使用 10% 的限制作為一個(gè)很好的近似值。對(duì)拐點(diǎn)頻率為 20GHz 的數(shù)字信號(hào)謹(jǐn)慎的 10% 限制將導(dǎo)致臨界長(zhǎng)度為 0.73mm（FR4 基板中的帶狀線）。這意味著更大的 IC，比如 FPGA，需要為單端和差分對(duì)提供阻抗匹配的扇出。
過(guò)孔電感、電路板和焊盤之間的寄生電容以及 IC 中的引腳電感至關(guān)重要。低通T濾波器電路由這些部分組合而成。3dB 截止頻率只是可以從 LC 諧振電路評(píng)估的典型數(shù)字，前提是通孔電感設(shè)置為等于引腳電感。該 T 濾波器電路用作阻抗匹配電路，修改驅(qū)動(dòng)器 IC 的輸出阻抗。
以通孔電感、電路板與焊盤之間的寄生電容以及引腳電感為主要部件的低通T濾波器電路。
如果不確定將扇出跡線連接到內(nèi)部跡線的過(guò)孔部分阻抗，則扇出部分的阻抗匹配是困難的。然而，只要過(guò)孔部分很短并且直接跨越幾層，這個(gè)事實(shí)就可以被忽略。包括通孔和內(nèi)部走線在內(nèi)的總輸入阻抗由跨越少量層的內(nèi)部走線阻抗決定。這就是為什么通常不考慮通孔阻抗的原因。
主要缺點(diǎn)是高速 BGA 組件（例如 FPGA）可能需要回鉆以去除 BGA 扇出下方的殘留通孔存根。使用 HDI 時(shí)，使用直徑非常小的盲孔、埋孔和激光鉆孔微孔（根據(jù) IPC 小于 6 密耳），這消除了背鉆孔并將通孔電感限制在跨越層的厚度。
由于層厚和到走線參考平面的距離會(huì)隨著層數(shù)的增加而減少，因此必須減小走線寬度以補(bǔ)償并將阻抗保持在適當(dāng)?shù)闹怠Ｈ绻褂貌罘謱?duì)，請(qǐng)考慮走線耦合。為了實(shí)現(xiàn)阻抗控制，帶有集成場(chǎng)解算器的PCB設(shè)計(jì)軟件可以幫助為 HDI 層堆疊設(shè)計(jì)正確的走線寬度。
為什么HDI PCB設(shè)計(jì)中走線寬度不能大于焊盤尺寸？
走線的寬度與其阻抗成正比，并且在您進(jìn)入 HDI 狀態(tài)時(shí)起著至關(guān)重要的作用。過(guò)孔將變得非常小，以至于一旦走線寬度足夠小，就必須將它們制造為微孔。
如果阻抗控制的走線寬度過(guò)寬，要么減小PCB層壓板的厚度以縮小它，要么增加焊盤尺寸。從可靠性的角度來(lái)看，只要焊盤尺寸超過(guò) IPC 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)字就可以了。
為 PCB堆疊創(chuàng)建阻抗曲線，并將該寬度用作設(shè)計(jì)指南。在計(jì)算阻抗控制所需的寬度后，只需將此值指定為設(shè)計(jì)規(guī)則即可。最好針對(duì)建議的走線寬度執(zhí)行串?dāng)_模擬，以查看是否會(huì)導(dǎo)致過(guò)度串?dāng)_。
HDI 中的阻抗匹配與保持信號(hào)質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)榻M件和走線都間隔很近。因此，控制阻抗成為一項(xiàng)令人難以置信的任務(wù)。有效使用微孔是阻抗匹配 HDI 系統(tǒng)的關(guān)鍵。更細(xì)間距 BGA 的逃逸布線技術(shù)和狗骨扇出方法可用于實(shí)現(xiàn) HDI 中的阻抗匹配。
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