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CPU是中央處理器，Central Processing Unit 英文的縮寫(xiě)，電腦中一個(gè)最重要，最核心的東西，相當一個(gè)人的大腦，是用來(lái)思考、分析和計算的。目前市面上比較常見(jiàn)的CPU來(lái)自?xún)蓚�(gè)品牌，一個(gè)是intel公司生產(chǎn)的，另一個(gè)是AMD公司生產(chǎn)的。 CPU都采用針腳式接口與主板相連，而不同的接口的CPU在針腳數上各不相同。CPU主板上的PCB封裝焊盤(pán)引腳是經(jīng)過(guò)走線(xiàn)與其他電子元器件相連的，引腳越多、引腳的間距越小都會(huì )存在一定的可制造性問(wèn)題。 引腳種類(lèi) Cpu芯片的元器件封裝引腳一般采用的是BGA或者是QFP類(lèi)型，BGA和QFP是兩種不同的封裝形式。 BGA（Ball Grid Array）是一種球形網(wǎng)格陣列封裝，其引腳是通過(guò)排列在封裝底部的球形焊盤(pán)與PCB焊接連接的。BGA封裝的主要特點(diǎn)是引腳密度高、信號傳輸速度快、可靠性強、散熱性好，廣泛應用于高性能芯片和系統集成領(lǐng)域。 QFP（Quad Flat Package）是一種四角平面封裝，其引腳排列在封裝底部的封裝體中，通過(guò)焊線(xiàn)或焊盤(pán)與PCB焊接連接。QFP封裝的主要特點(diǎn)是引腳數量多、接口簡(jiǎn)單、容易制造和焊接，適用于許多普通的解決方案。 因此，BGA和QFP的區別在于其封裝形式、引腳排列和使用場(chǎng)景，BGA主要用于高性能和大規模系統集成領(lǐng)域，而QFP則可廣泛應用于許多普通的應用場(chǎng)合。 引腳設計 1 引腳扇出 BGA扇出是將BGA封裝芯片的引腳連接到其他器件或接口的過(guò)程。由于BGA封裝引腳密度很高，因此需要特殊設計和安排引腳扇出布局，以確保連接到PCB上的其他器件和接口。下面介紹一些常用的BGA扇出方法： 中間留十字通道 BGA芯片的扇出過(guò)孔是朝外打孔扇出，BGA上下左右分成四個(gè)獨立的區域，從中間進(jìn)行分割分別往四邊。這樣扇出的好處，是可以預留十字通道，方便進(jìn)行內層和GND的通道平面分割和內層布線(xiàn)。 外圍兩排直接拉線(xiàn) BGA芯片上下左右四個(gè)面中，若兩個(gè)焊盤(pán)中間走一條布線(xiàn)，靠外側的兩排焊盤(pán)不用進(jìn)行扇出操作，直接在表層通過(guò)拉線(xiàn)往外走，這樣可以節省電氣層。若兩個(gè)焊盤(pán)中間走兩條布線(xiàn)，靠外側的三排焊盤(pán)不用進(jìn)行扇出操作。當所有的引線(xiàn)走出BGA區域之后，引出布線(xiàn)可以散開(kāi)走線(xiàn)，加大線(xiàn)和線(xiàn)之間的距離，以便于減少高速信號直接的串擾。 注意電源和GND平面被切斷 BGA芯片一般電源和GND網(wǎng)絡(luò )焊盤(pán)引腳都位于BGA中間部分，電源和GND的網(wǎng)絡(luò )都是通過(guò)內層平面進(jìn)行連接，這些引腳扇出要注意方向，通常來(lái)說(shuō)都是整體往一個(gè)方向進(jìn)行扇出，這樣扇出的引腳都集中在一個(gè)區域，方便進(jìn)行內層區域分割，避免電源和GND平面被切斷。 VIPPO方式 最常見(jiàn)的BGA扇出方式是VIPPO(Via in Pad Plated Over)方式（也就是盤(pán)中孔）。這種方式將電路板中的通孔直接在BGA引腳所在的焊盤(pán)中作為一個(gè)小孔設計，然后把通孔無(wú)縫的貼在芯片的焊盤(pán)上，然后用電解電鍍的方法為其加厚一層金屬。這種方式可減小交叉干擾和提高信號完整性，并且引腳數量多時(shí)占用空間更小。 需要注意的是，BGA扇出的設計需要考慮到信號完整性、靜電保護、電源分層以及信噪比等因素，需要根據具體的設計需求采用不同的扇出方法來(lái)保證電路的可靠性和穩定性。 QFP芯片的封裝引腳同樣也需要做扇出，QFP封裝引腳通常呈現網(wǎng)格狀排列，密度相對較低，因此QFP扇出相對于BGA扇出較為簡(jiǎn)單。 2 濾波電容放置 對于CPU芯片，由于工作時(shí)的高負載和高速特性，需要在電源電路周?chē)砑幼銐虻臑V波電容進(jìn)行過(guò)濾，以保證電源線(xiàn)的穩定性和噪聲抑制。此外，還需要在盡可能靠近CPU背面的位置添加濾波電容，以保證電容對于CPU電源的過(guò)濾效果最佳。具體的設計方法如下： 確定所需的電容值 需要根據芯片數據手冊或官方設計規范，確認所需的電容值進(jìn)行選擇。 確定電容件型號 根據電容值，選擇合適的電容件型號（例如固體電容或鋁電解電容等）�？紤]到CPU背面空間有限的情況下，可以考慮選擇高密度電容和小型電容進(jìn)行布局。 確定布局方式 將所選電容件布置在盡可能靠近CPU背面的位置，采用對稱(chēng)、集中式布置，以保證電容對于電路的均勻影響。 確定電容件布線(xiàn) 根據電路設計的需要，設計合適的電容件布線(xiàn)，以保證高頻噪聲能夠得到充分的抑制，同時(shí)避免電容件之間的交叉影響。在PCB設計中一般使用模擬仿真工具來(lái)對電路進(jìn)行仿真，以保證布線(xiàn)質(zhì)量和性能的穩定。 確認電容的電解極性 對于電解電容，一定要特別注意極性，否則會(huì )導致電容損壞。 總之，在CPU芯片的元器件封裝PCB設計中添加背面電容是保證電路穩定和可靠性的重要措施，需要在設計中充分考慮。 PCB可制造性設計 含有CPU芯片的PCB設計需要考慮制造的可行性以及成本效益，一般需要考慮以下幾個(gè)方面： PCB層次結構的設計 一般而言，含有CPU芯片的PCB板的層數不宜過(guò)多，一般不超過(guò)10層，過(guò)多的層數會(huì )影響制造的復雜度和成本。 PCB板材選擇 可以選擇具有高性?xún)r(jià)比的常規FR4材料，也可以選擇高性能材料如RO4003C等，具體選擇根據設計需求和成本預算來(lái)決定。 PCB布線(xiàn)規劃 合理的布線(xiàn)規劃在設計后期和制造過(guò)程中非常重要，可以通過(guò)使用高密度布線(xiàn)技術(shù)和合理引出線(xiàn)路等方法來(lái)提高 PCB 的性能和可制造性。目前行業(yè)內大部分制造的制成能力是線(xiàn)寬線(xiàn)距3/3mil，線(xiàn)寬線(xiàn)距越小成本越高。 PCB保護和散熱設計 CPU芯片在工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量熱量，需要進(jìn)行散熱設計，同時(shí)也需要保護電路板不受外界物理和化學(xué)環(huán)境的影響，保證CPU芯片的穩定工作。 總之，CPU芯片的PCB設計需要充分考慮到制造的可行性和成本效益，要綜合考慮各個(gè)因素來(lái)設計出符合要求的成品。 PCB設計的可制造性檢查神器 華秋DFM軟件是一款可制造性檢查的工藝軟件，針對CPU芯片的可制造性，可以檢查最小的線(xiàn)寬、線(xiàn)距，焊盤(pán)的大小，以及內層的孔到線(xiàn)的距離。還能提前預防CPU芯片位置的PCB超出制成能力，其存在的可制造性問(wèn)題。 當然以上只是華秋DFM軟件的基礎檢測功能，它的PCB裸板分析功能具有19大項檢測功能，52細項檢查規則，支持各大主流文件一鍵解析，只需簡(jiǎn)單的一鍵操作，即可快速方便的獲得檢查報告。 同時(shí)匯聚了阻抗計算、利用率計算、連片拼版等各種智能工具…… 其PCBA裝配分析功能具有10大項、234細項檢查規則，涵蓋所有可能發(fā)生的組裝性問(wèn)題，比如器件分析，引腳分析，焊盤(pán)分析等，可解決多種工程師無(wú)法提前預料的生產(chǎn)情況。 華秋DFM軟件是國內首款免費PCB可制造性和裝配分析軟件，擁有300萬(wàn)+元件庫，可輕松高效完成裝配分析。目前已有30+萬(wàn)工程師正在使用，更有超多行業(yè)大咖強烈推薦！操作簡(jiǎn)單易上手，不光提高工作效率，還能提高容錯率！ |
