过孔上焊盘，电源也能笑开颜

作者:姜杰

过孔都上了焊盘,电源还能笑的出来?大家可能会觉得,这要么是电源心太大,要么上的不是自家焊盘,电源在那幸灾乐祸,如果高速先生告诉大家,这是Layout攻城狮雷工精心设计的结果,你们是否会向雷工投去同情的目光:这么严重的设计事故,这个月的奖金怕是要凉了。上周六的这个时候,雷工也是这么悲观,不过,现在他却是信心满满。

时间回到两天前,雷工的心情很不美丽,周末加班忙活了半天,板子上某一路电源设计该优化的地方全部都做到了,可是仿真显示PDN交流阻抗始终离目标差那么一丢丢。

同样的问题,让高速先生也一筹莫展:1．0mmBGA,相关的电源-地管脚BOT面已经塞满了0402封装电容,一个萝卜一个坑,实在腾不出位置来增加电容,增加电容数量的路被堵死了,只能换个思路,考虑调整电容的容值搭配,可是调来调去,PDN阻抗在不同的频段却是按下葫芦浮起瓢,总是不肯老老实实的待在目标阻抗线以下。

没奈何只能翻翻最近的高速先生B站视频,看能不能从队长的干货分享里找到些灵感。最近一期的短视频《设计误区之stub对高速串行信号的影响》讲到的案例倒是实用,只可惜跟PDN阻抗没啥关系。

继续回到板子,高速先生发现单板上面居然有盘中孔设计,灵光一闪,脑子里跳出一张图,有办法了。

没错,新的方案就是让该电源在BGA区域(含BGA和去耦电容)使用盘中孔设计( via in pad,简称VIP),仿真结果显示享受了“VIP”待遇的电源果然不负众望,PDN阻抗改善明显。

就在雷工激动的就差和高速先生相拥而泣的时候,DFM攻城狮皱紧了眉头:当前设计的BGA采用盘中孔的焊接风险太大,不建议使用。这回雷工真是要向隅而泣了。

高速先生倒没那么悲观:只说这块板的BGA器件不能用盘中孔,那就退而求其次——BGA扇出过孔使用普通通孔,只对BGA区域的去耦电容使用盘中孔设计。结果证明,PDN阻抗虽然没有之前改善大,但是好歹也是满足了要求,而且能将焊接风险控制在可接受的范围内,雷工终于破涕为笑。

看似吊诡却寻常。三种设计方案的PDN阻抗曲线放在一起,大家就能看出规律了:BGA与去耦电容均使用盘中孔设计的PDN阻抗最佳,仅去耦电容使用盘中孔的方案次之,普通过孔设计方案相对最差。

成如容易却艰辛。貌似普通的方案,却少不了理论的支撑。