PCB設計中的“脖子設計”neck design
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在高速PCB設計中，BGA、QFN等高密度封裝器件的breakout布線(xiàn)（又稱(chēng)neck-down區域）往往是信號完整性的薄弱環(huán)節。當走線(xiàn)從焊盤(pán)引出時(shí)，線(xiàn)寬驟變、參考平面不連續、空間受限等問(wèn)題會(huì )引發(fā)顯著(zhù)的阻抗突變，導致信號反射、邊沿畸變甚至誤碼率上升。如何在這一關(guān)鍵區域實(shí)現阻抗連續性控制，已成為硬件工程師必須掌握的進(jìn)階技能。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202502/467056.htm走線(xiàn)的寬度從3mil變成了4.5mil
Neck Design 即從芯片引腳密集區域向外擴展布線(xiàn)的設計過(guò)程，也叫 Break out。在現代高速 PCB 設計中，芯片引腳間距越來(lái)越小，引腳數量不斷增加，這就需要巧妙地運用 Neck Design 來(lái)實(shí)現信號的合理引出和布線(xiàn)。比如 BGA 封裝的芯片，其引腳間距極小，必須通過(guò) Neck Design 將引腳信號引出到合適的區域進(jìn)行后續布線(xiàn)。
1、Neck區域阻抗不連續的成因分析
焊盤(pán)與走線(xiàn)的幾何突變典型BGA焊盤(pán)直徑通常為0.25-0.35mm，而高速信號線(xiàn)寬可能僅為3-4mil（0.076-0.1mm）。
從焊盤(pán)到走線(xiàn)的過(guò)渡區域（neck-down）會(huì )形成明顯的阻抗變化。
2、影響 Neck Design 阻抗連續性的因素
線(xiàn)寬和線(xiàn)距：線(xiàn)寬和線(xiàn)距的變化會(huì )直接影響傳輸線(xiàn)的特征阻抗。在 Neck Design 過(guò)程中，從芯片引腳引出的線(xiàn)寬可能會(huì )因為空間限制而發(fā)生變化，這就需要精確控制。比如，從窄引腳區域引出時(shí)，線(xiàn)寬可能較窄，隨著(zhù)布線(xiàn)向外擴展，線(xiàn)寬可能需要適當增加以保持阻抗恒定。
介質(zhì)材料：PCB 板材的介電常數會(huì )影響信號的傳輸速度和阻抗。不同的介質(zhì)材料具有不同的介電常數，在 Neck Design 時(shí)，要確保在整個(gè)路徑上介質(zhì)材料的一致性或進(jìn)行合理的補償計算，以維持阻抗連續性。
3、Neck Design 中阻抗連續性的控制方法
合理的線(xiàn)寬漸變：在從芯片引腳向外引出信號時(shí)，采用逐漸變化的線(xiàn)寬。例如，從窄引腳區域開(kāi)始，線(xiàn)寬逐漸增加到標準寬度，以平滑過(guò)渡阻抗?？梢允褂?CAD 工具進(jìn)行精確的線(xiàn)寬設計和調整，確保線(xiàn)寬變化的斜率符合阻抗控制要求。
利用線(xiàn)間距：差分信號的，線(xiàn)寬改變了，線(xiàn)間距也做改變，通過(guò)線(xiàn)間距改變改變阻抗結果。
寫(xiě)到這里，我想起了“紅警”——脖子右擰。。。。
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