Bouchon de découplage: plus proche de la puce mais avec via ou plus loin sans via?

Cela peut "encore une autre" question sur le découplage mais la question est assez précise et je ne trouve pas de réponse.

J'ai un QFN à 40 broches où j'ai besoin de déployer les signaux, puis de placer des dizaines de bouchons de découplage. Pour aggraver les choses, le CI se trouve sur une prise qui occupe 8 fois la zone du QFN (5 mm x 5 mm). (La prise occupe beaucoup de place mais n'ajoute pas de parasites importants; elle est évaluée jusqu'à 75 GHz). Sur le même calque, je ne peux pas placer de composants dans un rayon de ~ 7 mm. L'arrière est également restreint en raison des trous de montage de la prise, mais au moins je peux utiliser des biens immobiliers partiels à l'arrière. Mais il faudrait que je descende pour ça. Cependant, j'ai pu placer 50% des condensateurs sur la palette de masse thermique que j'ai également créée sous la puce à l'arrière.

Maintenant, j'ai lu plusieurs fois, il ne devrait pas y avoir de via entre le capuchon de couplage et la broche. Mais qu'est-ce qui est pire? Via ou fil plus long?

En termes d'inductance, une trace de 7 mm serait d'environ 5-7 nH ( http://chemandy.com/calculators/flat-wire-inductor-calculator.htm ). Un trou de 22mil de diamètre / 10mil est bien en dessous de 1nH ( http://referencedesigner.com/rfcal/cal_13.php ).

pcb pcb-design decoupling-capacitor

— divB
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Si vous devez faire des compromis et utiliser des via entre le découplage et la broche, vous pouvez également utiliser plusieurs via. Vous parlez de prise RF, mais vous n'avez pas mentionné les fréquences (analogiques) ou les temps de montée typiques (numériques) avec lesquels vous travaillez.

— gommer

S'agit-il d'une planche à 6 couches ou plus? Si c'est le cas, assurez-vous que vos couches de puissance sont étroitement couplées. Ils auront un effet de découplage plus fort que les condensateurs physiques. Vous pouvez ensuite placer vos casquettes plus loin et ne pas avoir à vous inquiéter trop.

— efox29

Il semble qu'ils fassent une option sans trous de montage, ce qui vous rendrait un peu de biens immobiliers

— anon

@ efox29: C'est un point intéressant! C'est toujours en préparation et je peux faire de nombreuses couches "arbitraires". Le problème: j'ai au moins 6 tensions à bord et la puce QFN en question en utilise deux. La zone n'est probablement pas trop grande. Pourriez-vous expliquer comment vous mettriez en œuvre cela? Quel ordre de couche, plusieurs fournitures sur une couche vs non, etc.

— divB

@ efox29: Je viens de regarder l'outil Altera PDN. Il semble que les avions doivent couvrir toute la planche (comme 10000x10000 mil) pour avoir un effet. Ce n'est tout simplement pas possible pour moi avec autant de fournitures.

— divB

Réponses:

N'insistez pas trop sur la minimisation de cette inductance. Cela ne se traduit pas toujours par la distance. Si j'étais vous, je prendrais des mesures pour minimiser toutes les contributions à l'inductance de chemin totale entre la broche et le capuchon. Vous ne mentionnez pas à quelle vitesse votre puce fonctionne, mais vous dites qu'elle est dans un QFN. Je dis seulement cela parce que parfois nous sommes obsédés par l'ajout de découplage lorsque le package lui-même est une limitation.

Alors, comment voulez-vous devenir fou? Permet de minimiser chaque section. En commençant par les bouchons, vous pouvez choisir un ensemble d'inductance plus faible, par exemple un 306 (603 tourné latéralement), 201 si vous pouvez obtenir vos valeurs, des bouchons MLCC, ou il existe une variante X2Y conçue pour le découplage et le RF-land.

Ensuite, la stratégie de montage, si un via est bon, pourquoi pas deux. Des vias plus parallèles devraient avoir une impédance plus faible. Si vous faites des casquettes de style 0306 ou 201, assurez-vous de faire le via vers l'astuce latérale, en essayant à nouveau de minimiser la zone de boucle.

Ok alors maintenant je dis de les mettre sur le dessus. Faites une partie de votre couche supérieure une inondation de cuivre pour le côté puissance. Ensuite, sur la couche suivante à 5 mil ou moins en dessous du sommet, faites ce GND. Utilisez plusieurs vias gnd aux broches de la prise. Cela vous donnera un joli chemin à faible impédance entre les capuchons ci-dessus et ces broches. J'ai fait une analyse une fois sur la section HS d'un FPGA. Une belle structure plane serrée et des bouchons comme je l'ai décrit ont surpassé les condensateurs directement sous les pièces en utilisant plusieurs vias.

Enfin, si vous voulez vous sentir mieux, vous pouvez faire une simulation ou une analyse. Il y a beaucoup de sujets écrits sur la conception PDN. Si vous n'avez pas de simulateur, consultez l' outil Excel PDN gratuit d'Altera . Le guide de conception contient de très belles informations.

J'ai utilisé ces douilles avant qu'elles soient plutôt jolies, et j'ai également souligné où mettre les bouchons.

— Some Hardware Guy
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Excellente réponse et l'outil Aterra PDN est incroyable! J'ai environ 7 tensions de polarisation (qui ont également besoin de décapage) et 2 alimentations dans le petit QFN (avec prise), vous pouvez donc imaginer à quel point c'est encombré. D'où je descends immanquablement les fournitures (4 vias) et place le decap très près en bas. Le (moins important) polarise I via avec des fils aussi épais que possible et place le decap sur le dessus, plus loin.

— divB

Je dirais que la solution via est la meilleure. Cependant, puisque vous utilisez une prise, je m'attends à ce que la prise dicte (détériore) les performances globales (inductance à un condensateur de découplage) qu'au final, peu importe ce que vous faites. La via ou la longue trace.

Mais si la solution via est acceptable (également en ce qui concerne les problèmes thermiques), je choisirais cela.

Si l'espace est disponible, vous pouvez également simplement placer les coussinets aux deux endroits et ensuite décider ou mesurer la meilleure solution.

— Bimpelrekkie
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Peut-être que je n'aurais pas dû mentionner la prise mais non, la prise ne limite pas les performances (c'est une prise en élastomère Ironwood de 700 $ qui monte jusqu'à 76 GHz. Elle n'ajoute quasiment aucun parasite).

— divB

Les deux endroits ne fonctionneront pas car toute la zone est absolument bondée, quoi qu'il arrive. Je pourrais faire une planche avec et une sans prise. Mais c'est ce que j'aimerais éviter.

— divB

prise élastomère qui monte jusqu'à 76 GHz OK, j'ai imaginé une vraie prise. Mais vous n'utilisez pas cela. Je connais le type de douille en élastomère, les utilise dans le passé. Ensuite, l'inductance de la prise ne sera pas aussi grande. J'irais alors pour la solution via.

— Bimpelrekkie

L'inductance de la prise de ces prises semble être inférieure à 0,1 nH selon Ironwood. Technologie très intéressante. J'optimiserais de toute façon pour une faible inductance.

— Manu3l0us

@ Manu3l0us Le "socket" ressemble plus à une construction pour maintenir / pousser / serrer la puce sur le PCB. Comme cela ne garantit pas que chaque broche aura une connexion appropriée, un élastomère avec des canaux conducteurs (fils d'or) est placé entre le PCB et la puce. Ces élastomères, bien que petits (la taille de la puce emballée), sont très chers et s'usent après un certain temps, surtout si vous changez la puce plusieurs fois.

— Bimpelrekkie