Насколько важно размещать развязывающие колпачки на одной стороне печатной платы?

Я почти всегда кладу колпачки ПОД микросхему на противоположной стороне печатной платы — это особенно верно для более крупных и высокоскоростных микросхем.

В моей недавней разработке используется FPGA в корпусе BGA на 484 шарика. Только для этого чипа имеется 76 развязывающих колпачков. Большинство из них 0,1 мкФ, некоторые 2,2 мкФ и 10 мкФ, все в корпусе 0402. 18 из них физически находятся под BGA, а остальные окружают чип. Находятся на обратной стороне печатной платы. Крышки под чипом имеют общие переходные отверстия с контактами питания чипа.

Если вы не пытаетесь сэкономить деньги, нет причин держать все компоненты на одной стороне печатной платы.

Эксперты сходятся во мнении, что более важно, чтобы ваш развязывающий колпачок был подключен к контактам питания/земли печатной платы, а не напрямую к контактам питания микросхемы. Это часто снижает общий импеданс силовых дорожек и повышает полезность развязывающих колпачков. После этого поставить колпачки ближе к чипу — следующая важная вещь.

Поскольку многие мои крышки имеют общие переходные отверстия с контактами питания чипа, вы не можете приблизиться к этому! Кроме того, подумайте об этом... Если бы переходное отверстие не было общим, то половина переходного отверстия осталась бы неиспользованной. Половина переходного отверстия от плоскости питания/земли до нижней стороны печатной платы не будет пропускать ток. Совместное использование этого переходного отверстия между колпачком и чипом не приводит к прохождению дополнительного тока по медному переходному отверстию. Я не включаю сюда плоскость питания/земли, потому что она относительно большая и имеет сверхнизкий импеданс.

При использовании BGA вам часто требуется пространство вокруг BGA для оптического контроля паяных соединений. Существуют специальные микроскопы с наклонным зеркалом, позволяющим визуально осматривать шарики под деталью. Зеркало должно касаться печатной платы, чтобы получить хороший обзор, и вы не можете этого сделать, если на пути есть колпачки. Если бы крышки находились на той же стороне печатной платы, что и BGA, то крышки были бы расположены еще дальше от чипа из-за этого зазора. Таким образом, размещение колпачков на нижней стороне печатной платы, даже если вы не кладете их прямо под чип, все равно приближает колпачки к чипу.

Разводка чипа, BGA или TQFP, часто упрощается, если колпачки помещаются на нижнюю сторону печатной платы. Это освобождает ресурсы трассировки на верхней стороне и упрощает разветвление детали.

Раньше у меня были ребята, жалующиеся на то, что под чипами есть заглушки. Они говорили что-то вроде «они отвалятся, когда мы будем припаивать деталь», «нам будет трудно переделать эту деталь», «мы не можем проверить деталь с помощью рентгена» и т. д. Так что однажды я решил провести эксперимент. Я не ставил заглушки под BGA. После того, как плата была установлена ​​и запущена, я сравнил шум на этой печатной плате с другой аналогичной печатной платой, на которой были такие же чипы с крышками под ними. Было видно, что колпачки под фишки очень помогли! С тех пор я настаиваю на том, чтобы производители просто занимались этим. Оказалось, что ни одна забота ребят-производителей никогда не превращалась в настоящие проблемы!

При размещении колпачков под BGA вам нужно тщательно развернуть деталь таким образом, чтобы оставалось место для колпачков. Для TQFP и т.п. я обычно помещаю колпачки прямо под контакты чипа. Это освобождает место на печатной плате для других вещей (таких как переходные отверстия и разводка) и максимально приближает заглушки. С TQFP я обычно кладу резисторы и другие детали рядом с крышками.

Использование двух переходных отверстий на контактную площадку и минимизация длины дорожек — обычная техника размещения конденсаторов на противоположной стороне платы в высокоскоростных схемах. Для обычных конструкций, как и для типичного микроконтроллера, это не имеет большого значения.

Вы правы, это не конец света. Размещение колпачка на другой стороне платы добавит около 2 мм (на дорожку), если вы сможете расположить колпачки близко к переходным отверстиям. Правило гласит «как можно ближе». Как вы сказали, в BGA у вас просто нет выбора: контакты находятся под микросхемой, поэтому единственный вариант — перейти на другую сторону платы.

Вы упомянули скорость, и это важный фактор, но не менее важна и мощность. Чем больше ток переключения, тем глубже провалы, которые он создаст.

По сути, используйте это правило: «как можно ближе». Если это невозможно с одной стороны, сделайте это с другой. Если это невозможно в непосредственной близости от переходного отверстия, поместите его на расстоянии 1 мм от переходного отверстия. Помните, что переходное отверстие также имеет некоторую индуктивность.