Dans quelle mesure est-il important de placer des bouchons de découplage du même côté du PCB?

Dans quelle mesure est-il important d'avoir des condensateurs de découplage du même côté du PCB que l'IC? Je manque désespérément d'espace dans un design, et cela aiderait vraiment à mettre les bouchons sur le côté inférieur.

Je suppose que cela ne peut pas être si mauvais, car les BGA semblent utiliser cette technique dans des conceptions beaucoup plus rapides que la mienne (un MCU à 67 MHz).

Mais ensuite, des questions telles que les bouchons de découplage, la disposition des PCB sont pleines d'histoires effrayantes sur les vias ajoutant de l'inductance.

J'ai presque toujours mis les bouchons SOUS la puce sur le côté opposé du PCB - cela est particulièrement vrai pour les puces plus grandes et les puces à vitesse plus élevée.

Une conception récente de la mienne utilise un FPGA dans un BGA à 484 billes. Il y a 76 bouchons de découplage juste pour cette puce. La plupart d'entre eux sont de 0,1 uF, avec environ 2,2 uF et 10 uF, le tout dans un boîtier 0402. 18 d'entre eux sont physiquement sous le BGA, tandis que les autres entourent la puce. Sont à l'arrière du PCB. Les capuchons sous la puce partagent des vias avec les broches d'alimentation de la puce.

Sauf si vous essayez d'économiser de l'argent, il n'y a aucune raison de garder tous les composants sur un côté du PCB.

Les experts conviennent qu'il est plus important d'avoir votre capuchon de découplage connecté aux plans d'alimentation / de masse du PCB que directement aux broches d'alimentation de la puce. Cela réduit fréquemment l'impédance globale des traces de puissance et améliore l'utilité des bouchons de découplage. Après cela, rapprocher les bouchons de la puce est la prochaine chose importante.

Étant donné que beaucoup de mes casquettes partagent des vias avec les broches d'alimentation de la puce, vous ne pouvez pas vous rapprocher de cela! Pensez aussi à cela ... Si la via n'était pas partagée, la moitié de la via ne serait pas utilisée. La moitié du via du plan d'alimentation / gnd au bas du PCB ne transporterait aucun courant. Le partage de ce via entre un capuchon et la puce ne fait passer aucun courant supplémentaire sur le via cuivre. Je n'inclus pas le plan power / gnd dans cela parce qu'il est relativement énorme et a une très faible impédance.

Avec les BGA, vous avez souvent besoin d'espace autour du BGA pour l'inspection optique des joints de soudure. Il existe des microscopes spéciaux avec un miroir incliné qui permet une inspection visuelle des billes sous la pièce. Le miroir doit toucher le PCB pour obtenir une bonne vue, et vous ne pouvez pas le faire s'il y a des bouchons sur le chemin. Si les capuchons étaient du même côté du PCB que le BGA, les capuchons seraient situés encore plus loin de la puce en raison de cette zone de dégagement. Donc, mettre des bouchons sur le côté inférieur du PCB, même si vous ne le placez pas directement sous la puce, rapproche toujours les bouchons de la puce.

Le routage d'une puce, BGA ou TQFP, est souvent plus facile si les capuchons sont placés sur la face inférieure du PCB. Cela libère des ressources de routage sur le côté supérieur et facilite le déploiement de la pièce.

Avant, les fabricants se plaignaient d'avoir des bouchons sous les puces. Ils disaient des choses comme "ils tomberont lorsque nous soudons la pièce", "nous aurons du mal à retravailler cette pièce", "nous ne pouvons pas inspecter la pièce avec des rayons X", etc. Donc une fois j'ai décidé faire une expérience. Je n'ai placé aucun plafond sous le BGA. Une fois que la carte était opérationnelle, j'ai comparé le bruit sur ce PCB avec un autre PCB similaire qui avait les mêmes puces avec des bouchons sous eux. Il était évident que les bouchons sous les puces ont vraiment aidé! Depuis lors, j'ai insisté pour que les fabricants se contentent de s'en occuper. Il s'est avéré qu'aucune des préoccupations des fabricants ne s'est jamais transformée en problèmes réels!

Lorsque vous placez des capuchons sous les BGA, vous devez soigneusement déployer la pièce de manière à faire de la place pour les capuchons. Pour les TQFP et autres, je place généralement les capuchons directement sous les broches de la puce. Cela libère de la place sur le PCB pour d'autres choses (comme les vias et le routage) et rapproche le plus possible les bouchons. Avec les TQFP, je place généralement des résistances et d'autres pièces à côté des capuchons.

L'utilisation de deux vias par pad et la minimisation de la longueur de piste, est la technique habituelle lors de la mise en place des condensateurs de l'autre côté de la carte, avec des conceptions à grande vitesse. Pour les conceptions ordinaires, comme avec le MCU typique, cela n'a pas vraiment d'importance.

Tu as raison, ce n'est pas la fin du monde. Placer le capuchon de l'autre côté de la planche ajoutera environ 2 mm (par trace) si vous pouvez placer les capuchons près des vias. La règle dit "aussi près que possible". Comme vous l'avez dit, dans les BGA, vous n'avez tout simplement pas le choix: les broches sont sous le circuit intégré, donc aller de l'autre côté de la carte est la seule option.

Vous mentionnez la vitesse, et c'est un facteur important, mais la puissance aussi. Plus le courant de commutation est grand, plus les creux qu'il crée seront profonds.

Fondamentalement, utilisez cette règle: "aussi près que possible". Si ce n'est pas possible d'un côté, faites-le de l'autre. Si ce n'est pas possible tout près du via, placez-le à 1 mm du via. N'oubliez pas que cette via a également une certaine inductance.