Omitir los límites bajo BGA: ¿Debo aislar las vías de los planos?

Estoy colocando condensadores de derivación debajo de un paquete BGA. En algunos casos, las mayúsculas no pueden aterrizar directamente en vias-in-pad ("VIP"), por lo que necesitaré seguimientos breves desde los VIP hasta las mayúsculas:

decap

En esta imagen de ejemplo, el límite es 0201 (0603 métrico) y el BGA tiene un espacio de 0,4 mm. Los VIP son orificios de 6 mil (0,15 mm) rellenos con material conductor. En el diseño real, tendré conexiones más amplias entre los VIP y el capacitor que las que se muestran aquí.

Sin embargo, esto provoca el siguiente problema: las bolas BGA están conectadas a los planos de alimentación/tierra a través de la inductancia de los VIP, y luego hay una inductancia adicional (la otra mitad de los VIP) entre los planos y la tapa del otro lado. . Mi preocupación es que el condensador en realidad no logrará mucho, ya que cualquier ruido golpeará primero los aviones y estará parcialmente aislado del condensador.

Una posible solución es pasar los VIP a través de la placa de circuito impreso sin que entren en contacto con los planos de potencia, luego con las tapas y colocar un conjunto adicional de VIP (a los planos de potencia) en las almohadillas de condensadores. Pero luego realmente aumenté mi área de bucle, lo que obviamente no quiero hacer.

¿Son estas preocupaciones válidas? ¿Cuáles son las mejores prácticas aquí?

¿Por qué no puede tener vías en el pad para que los capacitores se conecten directamente a los planos? Desea minimizar su inductancia entre las tapas y los planos para proporcionar un camino a tierra de baja impedancia. ¿Tiene acceso a herramientas FEM (SIWave, ANSYS)? Si le preocupan estas cosas, debe realizar un análisis de integridad de energía con dichas herramientas. ¿Cuál es la frecuencia de operación del IC? Analógico o digital? ¿Qué pasa con los circuitos internos en el IC que funcionan a una velocidad de reloj más rápida?
@ user110971 En algunos casos, puedo colocar las almohadillas del capacitor directamente debajo de las bolas del BGA y usar un VIP para conectar todo. En algunos casos, no se alinea, por lo que tendré que compensar las mayúsculas. No tengo acceso a tales herramientas ahora, así que estoy tratando de "mejores prácticas". Tengo algunos circuitos integrados diferentes, principalmente digitales, con relojes locales de 25-72 MHz, además de un transceptor de banda estrecha de 2,4 GHz y uno de banda ultraancha de 3,5 GHz.
En ese caso, lo mejor que puede hacer es tener un par de VIP que conecten el pin BGA a la alimentación/tierra y un par de VIP adicionales que conecten el capacitor a la alimentación/tierra. Sería preferible, si puede obtener al menos una almohadilla de condensador para alinearse con uno de los VIP de BGA. Luego gira el capacitor de tal manera que la otra almohadilla esté lo más cerca posible del otro BGA VIP y coloca un tercer VIP en esa almohadilla del capacitor para alimentar/tierra.

Respuestas (2)

El ESL para un capacitor 0201 se ve así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Fuente: https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=en-us#

La inductancia para una vía de 5mil es de aproximadamente 1.546nH

ingrese la descripción de la imagen aquí
Fuente: http://www.saturnpcb.com/pcb_toolkit/

Entonces, el ESL del capacitor se reduce significativamente por las vías, sin embargo, con una parte BGA no podemos colocar el capacitor al lado de la parte, por lo que un capacitor es mejor que nada. Si observamos el circuito, nos gustaría usar el de la derecha, pero como el BGA se interpondrá en el camino, colocamos las vías en el lado opuesto de la placa y nos ocupamos de la inductancia. Las vías más grandes tienen una inductancia más baja. Si existe una preocupación significativa por el ruido y una forma de poner en paralelo las vías, entonces ponerlas en paralelo podría minimizar la inductancia.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Las tapas definitivamente ayudarán. El avión es un conductor de baja impedancia, pero aún tiene impedancia, y cuanto mayor es la distancia que se propaga un pulso, más destructivo se vuelve. Obtuve buenos resultados usando tapas de paso grandes para derivación debido a su inductancia extremadamente baja y múltiples rutas de conexión.

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