¿Qué tan importante es tener condensadores de desacoplamiento en el mismo lado de la PCB que el IC? Me falta mucho espacio en un diseño, y realmente ayudaría a poner las tapas en la parte inferior.
Supongo que no puede ser tan malo, porque los BGA parecen usar esta técnica en diseños que son mucho más rápidos que los míos (una MCU de 67MHz).
Pero luego preguntas como las tapas de desacoplamiento, el diseño de PCB están llenas de historias de miedo sobre las vías que agregan inductancia.
Respuestas:
Casi siempre pongo las tapas BAJO el chip en el lado opuesto de la PCB; esto es especialmente cierto para chips más grandes y chips de mayor velocidad.
Un diseño reciente mío usa un FPGA en un BGA de 484 bolas. Hay 76 tapas de desacoplamiento solo para ese chip. La mayoría de ellos son 0.1 uF, con unos 2.2 uF y 10 uF, todos en un paquete 0402. 18 de ellos están físicamente bajo el BGA, mientras que el resto rodea el chip. Están en la parte posterior de la PCB. Las tapas debajo del chip comparten vias con los pines de alimentación del chip.
A menos que esté tratando de ahorrar dinero, no hay razón para mantener todos los componentes en un lado de la PCB.
Los expertos coinciden en que es más importante tener su tapa de desacoplamiento conectada a los planos de alimentación / tierra de la PCB que directamente a los pines de alimentación del chip. Esto frecuentemente reduce la impedancia general de las trazas de potencia y mejora la utilidad de las tapas de desacoplamiento. Después de eso, colocar las tapas más cerca del chip es la próxima cosa importante.
Como muchas de mis tapas comparten vias con los pines de alimentación del chip, ¡no puedes estar más cerca que eso! Además, piense en esto ... Si la vía no se compartiera, la mitad de la vía no se usaría. La mitad de la vía desde el plano de alimentación / gnd hasta el lado inferior de la PCB no llevaría ninguna corriente. Compartir eso a través de una tapa y el chip no causa que ninguna corriente extra pase por el cobre. No estoy incluyendo el avión power / gnd en eso porque es relativamente enorme y tiene una impedancia súper baja.
Con los BGA, con frecuencia necesita espacio alrededor del BGA para la inspección óptica de las juntas de soldadura. Hay microscopios especiales con un espejo en ángulo que permite la inspección visual de las bolas debajo de la pieza. El espejo tiene que tocar el PCB para obtener una buena vista, y no puede hacerlo si hay tapas en el camino. Si las tapas estuvieran en el mismo lado de la PCB que el BGA, entonces las tapas se ubicarían aún más lejos del chip debido a esta área libre. Por lo tanto, poner tapas en la parte inferior de la PCB, incluso si no lo coloca directamente debajo del chip, aún así las tapas se acercan al chip.
El enrutamiento de un chip, BGA o TQFP, a menudo es más fácil si las tapas se colocan en la parte inferior de la PCB. Esto libera recursos de enrutamiento en el lado superior y facilita el despliegue de la pieza.
Solía que los muchachos de fabricación se quejaran de tener tapas debajo de los chips. Dirían cosas como "se caerán cuando soldemos la parte", "tendremos dificultades para volver a trabajar esa parte", "no podemos inspeccionar la parte con rayos X", etc. Así que una vez decidí hacer un experimento No coloqué ningún límite debajo del BGA. Una vez que la placa estuvo en funcionamiento, comparé el ruido en este PCB con otro PCB similar que tenía los mismos chips con tapas debajo. ¡Era obvio que las mayúsculas debajo de las fichas realmente ayudaron! Desde entonces, he insistido en que los fabricantes solo se encarguen de eso. ¡Resultó que ninguna de las preocupaciones de los fabricantes alguna vez se convirtió en problemas reales!
Al colocar tapas debajo de BGA, debe abanicar cuidadosamente la parte de manera que quede espacio para las tapas. Para TQFP y similares, generalmente pongo las tapas directamente debajo de los pines del chip. Esto libera espacio en la PCB para otras cosas (como vías y rutas) y pone los límites lo más cerca posible. Con los TQFP generalmente pongo resistencias y otras partes al lado de las tapas.
Usar dos vías por pad y minimizar la longitud de la pista es la técnica habitual cuando se colocan los condensadores en el lado opuesto del tablero, con diseños de alta velocidad. Para diseños ordinarios, como con el MCU típico, realmente no importa.
Tienes razón, no es el fin del mundo. Si coloca la tapa en el otro lado del tablero, se agregarán unos 2 mm (por trazo) si puede colocar las tapas cerca de las vías. La regla dice "lo más cerca posible". Como dijiste, en los BGA simplemente no tienes otra opción: los pines están debajo del IC, por lo que ir al otro lado del tablero es la única opción.
Mencionas la velocidad, y ese es un factor importante, pero también lo es el poder. Cuanto mayor sea la corriente de conmutación, más profundas serán las inmersiones que creará.