将去耦帽放在 PCB 的同一侧有多重要?

电器工程 微控制器 电路板 布局 高频 去耦电容
2022-02-05 01:51:20

在 PCB 与 IC 的同一侧安装去耦电容器有多重要?我在设计中极度缺乏空间,将盖子放在底部真的很有帮助。

我想它不会那么糟糕,因为 BGA 似乎在比我的(67MHz MCU)快得多的设计中使用了这种技术。

显卡BGA下的去耦电容

但是,诸如去耦电容、PCB 布局等问题充满了关于过孔增加电感的可怕故事。

4个回答

我几乎总是把盖子放在 PCB 另一侧的芯片下面——对于更大的芯片和更高速度的芯片来说尤其如此。

我最近的设计在 484 球 BGA 中使用了 FPGA。该芯片有 76 个去耦电容。它们中的大多数是 0.1 uF,也有一些 2.2 uF 和 10 uF,都在 0402 封装中。其中 18 个物理上位于 BGA 下方,其余的则围绕芯片。它们位于 PCB 的背面。芯片下方的帽与芯片的电源引脚共享通孔。

除非您想省钱,否则没有理由将所有组件保留在 PCB 的一侧。

专家们一致认为,将去耦帽连接到 PCB 的电源/接地层比直接连接到芯片的电源引脚更重要。这通常会降低电源走线的整体阻抗并提高去耦电容的实用性。之后,将盖子靠近芯片是下一个重要的事情。

因为我的很多电容都与芯片的电源引脚共享通孔,所以你不能再靠近了!另外,想想这个……如果没有共享通孔,那么一半的通孔将被闲置。从电源/接地平面到 PCB 底部的一半过孔不会承载任何电流。在电容和芯片之间共享该通孔不会导致任何额外的电流通过任何通孔铜。我不包括电源/接地平面,因为它相对较大并且具有超低阻抗。

对于 BGA,您经常需要在 BGA 周围留出空间来对焊点进行光学检查。有带有角度镜的特殊显微镜,可以目视检查零件下方的球。镜子必须接触 PCB 才能获得良好的视野,如果挡住了盖子,你就不能这样做。如果帽与 BGA 位于 PCB 的同一侧,则由于该间隙区域,帽将位于离芯片更远的位置。因此,在 PCB 的底部放置盖子,即使您不将其直接放在芯片下方,仍然可以让盖子更靠近芯片。

如果将帽放在 PCB 的底部,则芯片、BGA 或 TQFP 的布线通常更容易。这可以释放顶部的布线资源,并更容易扇出部件。

我曾经让制造人员抱怨芯片下面有盖子。他们会说,“我们焊接零件时它们会掉下来”,“我们很难再加工那个零件”,“我们不能用 X 射线检查零件”等等。所以有一次我决定做一个实验。我没有在 BGA 下放置任何上限。电路板启动并运行后,我将这块 PCB 上的噪声与另一个类似的 PCB 进行了比较,该 PCB 具有相同的芯片,下面有盖帽。很明显,芯片下面的盖子真的很有帮助!从那时起,我一直坚持让制造人员处理它。事实证明,制造人员的担忧都没有变成真正的问题!

在 BGA 下放置盖子时,您需要小心地将零件扇出,以便为盖子腾出空间。对于 TQFP 等,我通常将帽直接放在芯片的引脚下方。这为 PCB 上的其他东西(如通孔和布线)腾出了空间,并使盖子尽可能靠近。对于 TQFP,我通常将电阻器和其他部件放在电容旁边。

每个焊盘使用两个过孔并最小化走线长度,这是将电容器放在电路板另一侧的常用技术,采用高速设计。对于普通设计,与典型的 MCU 一样,这并不重要。

你是对的,这不是世界末日。如果您可以将盖子放置在靠近通孔的位置,则将盖子放在电路板的另一侧会增加 2 毫米(每条迹线)。规则说“尽可能接近”。就像你说的,在 BGA 中你别无选择:引脚在 IC 下方,所以去板的另一边是唯一的选择。

您提到速度,这是一个重要因素,但功率也是如此。开关电流越大,它将产生的下降越深。

基本上,使用这条规则:“尽可能接近”。如果一方面不可能,就在另一方面做。如果在过孔附近不可能,则将其放置在距离过孔 1mm 处。请记住,通孔也有一些电感。