去耦电容:更接近芯片但有通孔还是没有通孔?


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这可能是“关于去耦的另一个”问题,但是这个问题非常精确,我找不到答案。

我有一个40引脚QFN,需要将信号散开,然后放置数十个去耦电容。更糟的是,IC位于占QFN面积8mm(5mmx5mm)的插座上。(该插座占据了很大的面积,但没有增加明显的寄生效应;额定频率高达75 GHz)。在同一层上,我无法将组件放置在〜7mm的半径内。背面也由于插槽的安装孔而受到限制,但至少我可以在背面使用部分空间。但是我需要彻底解决这个问题。但是,我可以将50%的电容器放在热接地焊盘上,该焊盘也在背面的芯片下方创建。

现在我已经读了很多遍了,耦合帽和引脚之间应该没有通孔。但是更糟的是什么?通过电线还是更长的电线?

就电感而言,7mm的走线约为5-7nH(http://chemandy.com/calculators/flat-wire-inductor-calculator.htm)。直径为22密耳/ 10密耳的孔远远低于1nH(http://referencedesigner.com/rfcal/cal_13.php)。


如果必须折衷并在去耦和引脚之间使用通孔,则也可以使用多个通孔。您所说的是RF插座,但没有提到要使用的频率(模拟)或典型上升时间(数字)。
gommer

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这是6层或更厚的木板吗?如果是这样,请使您的电源层紧密耦合。它们将比物理电容器具有更强的去耦效果。然后,您可以将帽子放得更远,而不必担心太多。
efox29 '18

看起来他们做了一个选项,而不安装孔,这样就会给你回一些房地产
匿名

@ efox29:这很有趣!它仍在工作中,我可以“任意”做很多层。问题:我板上至少有6个电压,所讨论的QFN芯片使用其中两个。面积可能不会太大。您能详细说明如何实现吗?哪一层订单,一层上有多个耗材而不是多层,等等
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@ efox29:我只是看了Altera PDN工具。看来飞机必须跨越整个电路板(例如10000x10000 mil)才能生效。这么多用品对我来说是不可能的。
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Answers:


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不要太过强调最小化电感。那并不总是转化为距离。如果您是我,我将采取步骤将对引脚和电容之间的总路径电感的所有影响降至最低。您没有提到芯片运行的速度,但您确实说它在QFN中。我之所以这么说,是因为有时当包装本身是一个限制时,我们会着迷于添加去耦。

那你想变得多么疯狂?让我们最小化每个部分。从电容盖开始,您可以选择较低的电感封装,例如306(侧向旋转603),201s(如果可以得到值),MLCC电容或为去耦和RF接地而设计的X2Y变体。

接下来的安装策略,如果一个通孔是好的,那么为什么不选择两个。更多的平行通孔应具有较低的阻抗。如果执行0306或201样式的盖帽,请确保对侧把戏进行过孔处理,再次尝试最小化回路面积。

好吧,现在我说把它们放在最前面。在电源层的顶层镀铜。然后在顶部以下5 mil或更小一层的第二层上建立GND。在插座引脚上使用多个接地通孔。从上述电容到这些引脚,这将为您提供一个不错的低阻抗路径。我曾经在FPGA的HS部分进行过一次分析。像我所描述的那样,一个良好的紧密平面结构和电容盖使用多个过孔,在部件正下方直接优于电容器。

最后,如果您想对此感到满意,可以进行一些模拟或分析。那里有很多关于PDN设计的主题。如果您没有模拟器,请查看Altera的免费PDN excel工具。设计指南中包含一些非常好的信息。

在使用它们之前,我已经使用过这些插座,并且还强调了在哪里放置盖帽。


好的答案,Aterra PDN工具很棒!我有大约7个偏置电压(也需要去电容)和2个电源到小型QFN(带有插座)中,因此您可以想象这有多拥挤。因此,我将电源线紧紧地向下穿通(4个通孔),并在底部将封盖放得很近。(次要的)偏置I时要使用尽可能粗的导线,并在更远的顶部放开盖子。
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我想说通孔解决方案是更好的解决方案。但是,由于您使用的是插座,所以我希望插座决定(降低)整体性能(去耦电容器的电感),最后您可能不会做任何事情。过孔或长走线。

但是,如果过孔解决方案是可以接受的(也涉及散热问题),那么我会选择它。

如果有足够的空间,您也可以只在两个地方放置垫片,然后再决定或衡量哪种方法更好。


也许我不应该提到插座,但是不,插座不会限制性能(这是一个700美元的Ironwood弹性体插座,频率高达76 GHz。几乎没有增加任何寄生性)。
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这两个地方都将无法正常工作,因为无论如何,整个区域都非常拥挤。我可以用一个板子做一个板子,不用一个插座。但这就是我要避免的事情。
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弹性体插座的频率高达76 GHz,我描绘了一个真实的插座。但是您没有使用它。我知道弹性体套筒的类型,过去使用它们。这样插座的电感就不会那么大。那我去寻求通孔解决方案。
Bimpelrekkie

根据Ironwood的说法,此类插座的插座电感似乎低于0.1nH。非常有趣的技术。无论如何,我都会针对低电感进行优化。
Manu3l0us

@ Manu3l0us“插槽”更像是将芯片固定/推入/夹在PCB上的结构。由于不能保证每个插针都有正确的连接,因此在PCB和芯片之间放置了一个带有导电通道(金线)的弹性体。这些弹性体虽然很小(封装芯片的大小),但非常昂贵,并且一段时间后会磨损,尤其是如果您多次更换芯片。
Bimpelrekkie,
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