Quanto è importante avere condensatori di disaccoppiamento sullo stesso lato del PCB dell'IC? Sono disperatamente a corto di spazio in un design, e sarebbe davvero utile mettere i tappi sul lato inferiore.
Immagino che non possa essere così male, perché i BGA sembrano usare questa tecnica in progetti molto più veloci dei miei (un MCU a 67MHz).
Ma poi domande come i tappi di disaccoppiamento, il layout del PCB sono pieni di storie spaventose sui via che aggiungono induttanza.
Risposte:
Metto quasi sempre i tappi SOTTO il chip sul lato opposto del PCB - questo è particolarmente vero per i chip più grandi e quelli ad alta velocità.
Un mio recente progetto utilizza un FPGA in un BGA a 484 sfere. Ci sono 76 tappi di disaccoppiamento solo per quel chip. La maggior parte di questi sono 0,1 uF, con circa 2,2 uF e 10 uF, il tutto in un pacchetto 0402. 18 di loro sono fisicamente sotto il BGA, mentre il resto circonda il chip. Sono sul retro del PCB. I cappucci sotto il chip condividono via con i pin di alimentazione del chip.
A meno che non si stia tentando di risparmiare denaro, non vi è alcun motivo per mantenere tutti i componenti su un lato del PCB.
Gli esperti concordano sul fatto che è più importante avere il cappuccio di disaccoppiamento collegato ai piani di potenza / massa del PCB piuttosto che direttamente ai pin di alimentazione del chip. Ciò riduce frequentemente l'impedenza complessiva delle tracce di potenza e migliora l'utilità dei cappucci di disaccoppiamento. Successivamente, avvicinare i tappi al chip è la prossima cosa importante.
Dato che molti dei miei cappellini condividono i via con i pin di alimentazione del chip, non puoi avvicinarti di più! Inoltre, pensa a questo ... Se la via non fosse condivisa, metà della via rimarrebbe inutilizzata. La metà della via dall'aereo power / gnd al lato inferiore del PCB non trasporterebbe corrente. La condivisione tra un cap e il chip non provoca alcuna corrente aggiuntiva che passa attraverso il rame. Non includo il piano power / gnd in questo perché è relativamente grande e ha un'impedenza molto bassa.
Con i BGA è spesso necessario spazio attorno al BGA per l'ispezione ottica dei giunti di saldatura. Esistono microscopi speciali con uno specchio angolato che consente l'ispezione visiva delle sfere sotto la parte. Lo specchio deve toccare il PCB per avere una buona visuale, e non puoi farlo se ci sono tappi sulla strada. Se i cappucci si trovassero sullo stesso lato del PCB del BGA, i cappucci si troverebbero ancora più lontani dal chip a causa di questa area libera. Quindi, posizionando i tappi sul lato inferiore del PCB, anche se non lo si mette direttamente sotto il chip, i cappucci si avvicinano ancora al chip.
Il routing di un chip, BGA o TQFP, è spesso più semplice se i tappi vengono posizionati sul lato inferiore del PCB. Questo libera risorse di routing nella parte superiore e semplifica il fan-out della parte.
Una volta i ragazzi di produzione si lamentavano di avere dei tappi sotto le patatine. Dicevano cose come "cadono quando saldiamo la parte", "avremo difficoltà a rielaborare quella parte", "non possiamo ispezionare la parte con raggi X", ecc. Quindi una volta ho deciso fare un esperimento. Non ho inserito alcun limite sotto il BGA. Una volta che la scheda era in funzione, ho confrontato il rumore su questo PCB con un altro PCB simile che aveva gli stessi chip con cappucci sotto di loro. Era ovvio che i tappi sotto le patatine aiutavano davvero! Da allora ho insistito sul fatto che i produttori manifatturieri lo affrontassero. Si è scoperto che nessuna delle preoccupazioni dei produttori manifatturieri si è mai trasformata in problemi reali!
Quando si posizionano i tappi sotto i BGA, è necessario ventilare attentamente la parte in modo da fare spazio ai tappi. Per TQFP e simili, in genere inserisco i tappi direttamente sotto i pin del chip. Ciò libera spazio sul PCB per altre cose (come via e routing) e avvicina il più possibile i tappi. Con i TQFP di solito metto resistori e altre parti accanto ai tappi.
Usare due vie per pad e ridurre al minimo la lunghezza della pista, è la tecnica abituale quando si posizionano i condensatori sul lato opposto della scheda, con design ad alta velocità. Per i progetti ordinari, come con la tipica MCU, non importa.
Hai ragione, non è la fine del mondo. Posizionare il cappuccio sull'altro lato della tavola aggiungerà circa 2 mm (per traccia) se è possibile posizionare i tappi vicino ai via. La regola dice "il più vicino possibile". Come hai detto, nei BGA non hai semplicemente scelta: i pin sono sotto l'IC, quindi andare dall'altra parte della scheda è l'unica opzione.
Tu citi la velocità, e questo è un fattore importante, ma lo è anche il potere. Maggiore è la corrente di commutazione, più profondi saranno i cali che creerà.