Seberapa pentingkah memiliki kapasitor decoupling pada sisi PCB yang sama dengan IC? Saya sangat kekurangan ruang dalam desain, dan itu akan sangat membantu untuk menempatkan topi di sisi bawah.
Saya kira itu tidak terlalu buruk, karena BGA tampaknya menggunakan teknik ini dalam desain yang jauh lebih cepat daripada milik saya (MCU 67MHz).
Tapi kemudian pertanyaan-pertanyaan seperti topi Decoupling, tata letak PCB penuh dengan cerita-cerita menakutkan tentang vias menambahkan induktansi.
Jawaban:
Saya hampir selalu meletakkan penutup DI BAWAH chip di sisi berlawanan dari PCB - ini terutama berlaku untuk chip yang lebih besar dan chip berkecepatan lebih tinggi.
Desain terbaru saya menggunakan FPGA dalam BGA 484 bola. Ada 76 caps decoupling hanya untuk chip itu. Kebanyakan dari mereka adalah 0,1 UF, dengan beberapa UF 2,2 dan 10 UF, semua dalam paket 0402. 18 dari mereka secara fisik di bawah BGA, sementara sisanya mengelilingi chip. Apakah berada di sisi belakang PCB. Tutup di bawah chip berbagi vias dengan pin power-chip.
Kecuali Anda mencoba menghemat uang, tidak ada alasan untuk menyimpan semua komponen di satu sisi PCB.
Para ahli sepakat bahwa topi decoupling Anda lebih penting terhubung ke bidang daya / ground dari PCB daripada langsung ke pin daya chip. Ini sering menurunkan impedansi keseluruhan dari jejak daya dan meningkatkan kegunaan tutup decoupling. Setelah itu, menempatkan tutup lebih dekat ke chip adalah hal penting berikutnya.
Karena banyak topi saya berbagi vias dengan pin daya chip, Anda tidak bisa lebih dekat dari itu! Juga, pikirkan tentang ini ... Jika via tidak dibagikan maka setengah dari via akan tidak digunakan. Setengah via dari power / gnd plane ke sisi bawah PCB tidak akan membawa arus. Berbagi itu melalui antara tutup dan chip tidak menyebabkan arus tambahan mengalir melalui tembaga. Saya tidak termasuk pesawat power / gnd karena itu relatif besar dan memiliki impedansi super rendah.
Dengan BGA, Anda sering membutuhkan ruang di sekitar BGA untuk inspeksi optik pada sambungan solder. Ada mikroskop khusus dengan cermin miring yang memungkinkan untuk inspeksi visual bola di bawah bagian. Cermin harus menyentuh PCB untuk mendapatkan tampilan yang baik, dan Anda tidak dapat melakukannya jika ada tutup di jalan. Jika tutup berada di sisi yang sama dengan BGA PCB maka tutup akan ditempatkan lebih jauh dari chip karena area clearance ini. Jadi menempatkan tutup di sisi bawah PCB, bahkan jika Anda tidak meletakkannya langsung di bawah chip, masih lebih dekat dengan chip.
Perutean sebuah chip, BGA atau TQFP, seringkali lebih mudah jika tutupnya diletakkan di sisi bawah PCB. Ini membebaskan sumber daya perutean di sisi atas dan membuatnya lebih mudah untuk menyebarluaskan bagian tersebut.
Saya dulu membuat orang-orang manufaktur mengeluh tentang topi di bawah chip. Mereka akan mengatakan hal-hal seperti, "mereka akan jatuh ketika kita menyolder bagian", "kita akan mengalami kesulitan mengerjakan ulang bagian itu", "kita tidak dapat memeriksa bagian dengan X-Ray", dll. Jadi suatu kali saya memutuskan untuk melakukan percobaan. Saya tidak menempatkan topi di bawah BGA. Setelah papan naik dan berjalan, saya membandingkan kebisingan pada PCB ini dengan PCB serupa lainnya yang memiliki chip yang sama dengan tutup di bawahnya. Jelas bahwa topi di bawah chip benar-benar membantu! Sejak saat itu saya bersikeras bahwa orang-orang manufaktur hanya berurusan dengannya. Ternyata tidak ada kekhawatiran dari para manufaktur yang pernah berubah menjadi masalah nyata!
Saat meletakkan tutup di bawah BGA, Anda harus hati-hati mengeluarkan bagian dengan cara yang memberi ruang bagi topi. Untuk TQFP dan sejenisnya saya biasanya meletakkan tutupnya langsung di bawah pin chip. Ini membebaskan ruang pada PCB untuk hal-hal lain (seperti vias dan routing) dan mendapatkan tutupnya sedekat mungkin. Dengan TQFP, saya biasanya meletakkan resistor dan bagian lain di samping tutupnya.
Menggunakan dua vias per pad dan meminimalkan panjang lintasan, adalah teknik yang biasa ketika meletakkan kapasitor di sisi yang berlawanan dari papan, dengan desain kecepatan tinggi. Untuk desain biasa, seperti halnya MCU pada umumnya, tidak masalah.
Anda benar, ini bukan akhir dunia. Menempatkan tutup di sisi lain papan akan menambah beberapa 2mm (per jejak) jika Anda dapat menempatkan tutup dekat dengan vias. Aturan mengatakan "sedekat mungkin". Seperti yang Anda katakan, dalam BGA Anda tidak punya pilihan: pin di bawah IC, jadi pergi ke sisi lain dari papan adalah satu-satunya pilihan.
Anda menyebutkan kecepatan, dan itu merupakan faktor penting, tetapi begitu juga kekuatan. Semakin besar arus switching semakin dalam dips yang akan dibuat.