デカップリングキャップ:チップに近いが、ビアがあるか、ビアがないか?


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これはデカップリングに関する「まだ別の」質問かもしれませんが、質問はかなり正確であり、私は答えを見つけることができません。

信号をファンアウトしてから数十のデカップリングキャップを配置する必要がある40ピンQFNがあります。さらに悪いことに、ICはQFNの8倍の面積(5mmx5mm)を占めるソケット上にあります。(ソケットは多くの面積を占有しますが、大きな寄生を追加しませ。最大75 GHzの定格です)。同じレイヤーに、半径7mm以下のコンポーネントを配置できません。ソケットの取り付け穴のために裏面も制限されていますが、少なくとも裏面の一部の不動産を使用できます。しかし、そのために経由する必要があります。ただし、コンデンサの50%を、裏面のチップの下にも作成したサーマルグランドパドルに配置することができました。

今度は複数回読んだので、カップリングキャップとピンの間にビアがないはずです。しかし、もっと悪いことは何ですか?ワイヤーまたはそれ以上のワイヤー?

インダクタンスに関しては、7mmトレースは約5-7nHになります(http://chemandy.com/calculators/flat-wire-inductor-calculator.htm)。22milの直径/ 10milの穴は1nHをはるかに下回ります(http://referencedesigner.com/rfcal/cal_13.php)。


デカップリングとピンの間でビアを妥協して使用する必要がある場合は、複数のビアを使用することもできます。あなたはRFソケットについて話していますが、使用している周波数(アナログ)または典型的な立ち上がり時間(デジタル)については言及していません。
gommer 2018年

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これは6層以上のボードですか?その場合は、パワーレイヤーを密結合します。それらは物理的なコンデンサよりも強いデカップリング効果を持っています。その後、キャップをさらに遠くに配置でき、それほど心配する必要はありません。
efox29 2018年

彼らは取り付け穴なしのオプションを行うように見えますので、それはあなたには、いくつかの不動産バック与えるだろう
アノン

@ efox29:それは興味深い点です!それはまだ作業中であり、私は「任意」の多くのレイヤーを実行できます。問題:ボードに少なくとも6つの電圧があり、問題のQFNチップが2つの電圧を使用しています。面積はおそらく大きすぎません。これをどのように実装するかを詳しく説明していただけますか?ない対1層の上に、どの層ため、複数の電源など
DIVB

@ efox29:アルテラのPDNツールを見たところです。効果を出すには、プレーンがボード全体(10000x10000ミルなど)に及ぶ必要があるようです。供給が非常に多いので、それは不可能です。
divB 2018年

回答:


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そのインダクタンスを最小限に抑えることについて、あまり強調しすぎないでください。それは常に距離に変換されるわけではありません。もし私があなただったら、ピンとキャップの間の総経路インダクタンスへのすべての寄与を最小化するための措置をとるでしょう。チップの実行速度については言及していませんが、QFNであると言っています。私が言うのは、パッケージ自体が制限である場合、デカップリングを追加することに夢中になることがあるためです。

では、どれだけクレイジーになりたいですか?各セクションを最小化しましょう。キャップから始めて、より低いインダクタンスのパッケージ、たとえば306(横向きに603)、値が取得できる場合は201s、MLCCキャップ、またはデカップリングとRFランド用に作成されたX2Yバリアントを選択できます。

次の実装戦略では、1つのビアが適切であれば2つではありません。並列ビアが多いほど、インピーダンスは低くなります。0306、または201スタイルのキャップを実行する場合は、ビアをサイドトリックにして、ループ領域を最小限に抑えるようにしてください。

わかりましたので、今私はそれらを上に置くと言います。最上層の一部を電源側の銅の洪水にします。次に、上部の5 mil以下の次の層で、そのGNDにします。ソケットピンで複数のgndビアを使用します。これにより、上記のキャップからこれらのピンへの適切な低インピーダンスパスが得られます。FPGAのHSセクションで一度解析を行いました。複数のビアを使用して部品の真下にあるコンデンサよりも性能が優れていることを説明したような、タイトな平面構造とキャップは素晴らしいものです。

最後に、気分を良くしたい場合は、シミュレーションまたは分析を行うことができます。PDNデザインについて書かれたトピックはたくさんあります。シミュレーターがない場合は、アルテラの無料のPDN Excelツールをチェックしてください。設計ガイドには、非常に優れた情報が含まれています。

私はそれらがかなり良い前にそれらのソケットを使用しました、そしてまたキャップをどこに置くべきかについて強調しました。


すばらしい答えであり、Aterra PDNツールは素晴らしいです!私は約7つのバイアス電圧(これにはデキャップも必要です)と2つの電源を小さなQFN(ソケット付き)に供給しているので、それがどれほど混んでいるか想像できます。そのため、電源をすぐに下げ(4ビア)、デキャップを底部の非常に近くに配置します。(それほど重要ではない)バイアスをできるだけ太いワイヤーでバイアスし、上部にデキャップを配置します。
divB 2018

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私はviaソリューションがより良いものだと思います。ただし、ソケットを使用しているので、ソケットが全体的なパフォーマンス(デカップリングコンデンサへのインダクタンス)を決定(悪化)させ、最終的には何をしても問題にならないと思います。ビアまたは長いトレース。

しかし、viaソリューションが許容可能であれば(熱の問題についても)、それを選択します。

スペースが空いている場合は、両方の場所にパッドを配置し、後でどちらのソリューションがより良いかを決定または測定することもできます。


多分私はソケットに言及すべきではなかったでしょうが、いいえ、ソケットはパフォーマンスを制限しません(それは最大76 GHzになる700 $ Ironwoodエラストマーソケットです。寄生はほとんど追加されません)。
divB 2018年

どこにいてもエリア全体が混雑しているため、どちらの場所も機能しません。私は、ソケットのあるボードとないボードの1つを実行できました。しかし、それは私が避けたいことです。
divB 2018年

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76 GHzに達するエラストマーソケットは問題ありません。実際のソケットを想像しました。しかし、あなたはそれを使っていません。エラストマーソケットタイプは知っていますが、以前から使用しています。そうすれば、ソケットのインダクタンスはそれほど大きくなりません。そのときは、viaソリューションに行きます。
Bimpelrekkie、2018年

Ironwoodによれば、このようなソケットのソケットインダクタンスは0.1nH未満のようです。非常に興味深い技術。とにかく低インダクタンス用に最適化します。
Manu3l0us

@ Manu3l0us「ソケット」は、チップをPCBに保持/プッシュ/クランプする構造に似ています。これは、すべてのピンが適切に接続されることを保証するものではないため、PCBとチップの間に導電性チャネル(金線)を備えたエラストマーが配置されます。これらのエラストマーは、小さい(パッケージ化されたチップのサイズ)ものの、非常に高価であり、特にチップを何度も交換する場合、しばらくすると摩耗します。
Bimpelrekkie、2018年
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