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SF32LB56xハードウェア設計ガイド — PCBレイアウトガイドライン

SF32LB56xハードウェア設計ガイドの一部

PCBレイアウトガイドラインの第 6 節です。回路図設計ガイドラインに戻るか、設計レビューのチェックリストと参考資料に進んでください。

6. PCBレイアウトガイドライン

6.1. フットプリントと基板積層

U版は68ピンQFN68L(7 × 7 × 0.75 mm、ピンピッチ0.35 mm)です。QFNはPTHに対応し、SiFliは4層PTHを推奨しています。すべてのピンを表層からファンアウトします。V版は175ボールWBBGA(6.5 × 6.1 × 0.94 mm、ボールピッチ0.4 mm、ボール径0.25 mm)です。PTHは使用できず、HDIが必要です。外側2列のボールは表層から、その他のボールは内層からファンアウトします。レイアウト確定前に、選択した積層、ソルダーマスク、ファンアウト方式に基板メーカーが対応できることを確認してください。

6.2. 重要信号の配線

6.2.1. クロック配線

水晶振動子はシールド内に配置し、基板端から1 mm超、発熱するPA、充電器、PMUからできれば5 mm以上離します。水晶回路から0.25 mm以内には金属や部品を置かないでください。48 MHz水晶は可能なら表層に配線し、長さを3~10 mm、幅を0.075 mmとして立体的にGNDで囲みます。VBAT、DC-DC、高速信号から離してください。32.768 kHz水晶も表層に配線し、長さを10 mm以下、幅を0.075 mm、32K_XIと32K_XOの間隔を0.15 mm以上にします。両方の水晶の直下は表層および隣接層をクリアし、他の配線を通さないでください。

6.2.2. RF配線

RFは50 Ωの単端制御インピーダンスとし、線幅は10 mil超を推奨します。可能な限り表層に配線し、ビアと鋭角を避けてください。整合回路はアンテナ側ではなくチップ側に配置します。AVDD_BRFのフィルターコンデンサーはチップ端子の近くに置き、GNDをビア経由で主GNDに直結します。RF配線の両側に連続したGNDシールドとステッチングビアを設け、高di/dt電源、高速クロック、I2C、SPI、SDIO、I2S、UARTの信号をRF領域内および直下に配置しないでください。U版のAVSS_RF1/2/3とV版のAVSS_RRF、AVSS_TRF、AVSS_TRF2、AVSS_BBは主GNDに確実に接続します。

6.2.3. 電源とGND

BUCKインダクターとフィルターコンデンサーをチップ端子の近くに配置します。BUCK_LXは短く太く配線し、BUCK_FBの幅は0.25 mm以上にします。インダクター直下の表層には銅箔を設けず、隣接層は連続したGNDとし、インダクター領域に他の配線を通さないでください。BUCK出力コンデンサーのGNDは複数のビアで主GNDに接続します。PVDDコンデンサーは端子の近くに配置し、PVDDを短く太く配線します。PVSSはビアで主GNDに接続します。LDOとI/O電源のデカップリングコンデンサーは各端子の近くに配置し、負荷電流に応じて配線幅を決めます。

PVDD配線幅の資料間不一致

SF32LB56xU/VのハードウェアアプリケーションガイドはPVDD配線幅を0.5 mm以上としていますが、対応するPCBチェックリストでは8 milと記載されています。値が一致しないため、レイアウトを確定する前にSiFliまたはPCB設計責任者に適用要件を確認してください。

6.2.4. オーディオとアナログ信号

AVDD33_ANAとAVDD33_AUDは個別のスター配線とし、GNDガードを設け、大電流ノイズ源から離します。AVDD33_AUD、MIC_BIAS、AUD_VREFのフィルターコンデンサーは各端子の近くに置き、GNDを主GNDに直接接続します。ADCP/ADCNは短くガードした差動ペアとし、関連部品をチップ近くに配置します。DACP/DACNは差動ペアとして配線し、寄生容量を10 pF未満、配線長を2 cm未満に抑え、強いノイズ源から離します。GPADC配線にGNDガードを設け、電池電圧や温度検出回路などのノイズ源を避けます。

6.2.5. USBとSDIO

USB D+/D−(PA17/PA18)は90 Ω差動ペアとしてGNDガードを設けます。ESD素子はコネクター近くに置き、信号をチップに入る前に通過させます。保護素子より手前で信号を分岐しないでください。素子のGNDは短く太い配線とビアで主GNDに接続します。U版はSDIOを1系統、V版はSDIO1/SDIO2の2系統備えます。SDIO信号は一群として配線し、全長を50 mm以下、グループ内の長さ差を6 mm以下にします。クロックをGNDでシールドし、DATAとCMDにもGNDガードを設けます。

6.2.6. EMI、ESD、テストポイント

シールド外の表層に、クロックや電源などノイズの多い信号を長距離配線しないでください。可能なら内層を使用します。TVS/ESD素子は対応するコネクターの近くに配置し、信号を保護素子に通してからチップへ接続します。保護素子のGNDパッドは短く太い配線とビアで主GNDに接続します。USB充電ケーブルのテストポイントはTVSの上流に、バッテリーコネクターのTVSはバッテリープラットフォームの上流に配置し、外部配線がチップに達する前にTVSを通るようにします。チップ直下のGNDネットは十分に接続し、ブラインド/埋め込みビアで主GNDに接続します。

6.3. PCBレイアウトチェックリスト

以下の各表は、PCBレイアウトの確認領域ごとにまとめています。「適用対象」列がない場合、その行は元資料で対象となるすべてのバリアントに適用されます。

6.3.1. パッケージ

表 6.3-1: パッケージのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 フットプリントがパッケージ仕様に適合している 必須

6.3.2. 電源

表 6.3-2: 電源のチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 PVDD電源配線幅が8 mil以上 必須
2 BUCK_LXとBUCK_FBの配線幅が8 mil以上 必須
3 VDDIO1電源配線幅が5 mil以上 必須
4 VDDIO2電源配線幅が8 mil以上 必須
5 VDDIO3電源配線幅が5 mil以上 必須
6 VDDIO4電源配線幅が6 mil以上 必須
7 VDDIOSC電源配線幅が6 mil以上 必須
8 AVDD33_ANA電源配線幅が6 mil以上 必須
9 AVDD33_AUD電源配線幅が5 mil以上 必須

6.3.3. 電源コンデンサーとインダクターの配置

表 6.3-3: 電源コンデンサーとインダクターの配置チェックリスト
No. チェック項目 区分
1 PVDDコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
2 BUCKインダクターをチップの近くに配置する 必須
3 BUCKデカップリングコンデンサーをチップ端子のできるだけ近くに配置する 必須
4 LDO1_VOUTコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
5 LDO2_VOUTコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
6 VDD_RETコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
7 VDD_RTCコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
8 VDDIO1コンデンサーを端子の近くに配置する 必須
9 VDDIO2コンデンサーを端子の近くに配置する 必須
10 VDDIO3コンデンサーを端子の近くに配置する 必須
11 VDDIO4コンデンサーを端子の近くに配置する 必須
12 AVDD33_ANAコンデンサーを端子の近くに配置する 必須
13 AVDD33_AUDコンデンサーを端子の近くに配置する 必須

6.3.4. クロック

表 6.3-4: クロックのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 水晶振動子をチップの近くに配置する 必須
2 水晶振動子の周囲にGNDシールドを設ける 必須
3 水晶振動子の下を銅箔禁止領域にする(4層PTH基板: 最上層、6層HDI基板: 最上層と第 2 層) 必須
4 水晶振動子の配線に沿ったGNDガード銅箔との間隔を、配線幅の1.5倍より大きくする 必須
5 32 kHz水晶振動子の並走配線間隔を、配線間隔の2倍より大きくする 必須

6.3.5. ボタン

表 6.3-5: ボタンのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 ボタンのESD保護素子をボタンの近くに配置する 必須

6.3.6. RF

表 6.3-6: RFのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 RF配線がシングルエンド50 Ωの特性インピーダンス要件を満たしている 必須
2 RF配線幅 ≥10 mil 必須
3 RF配線の両側に60 mil以上のGND銅箔を設け、十分なステッチングビアでメイングラウンドに接続する 必須
4 予約済みのPi型アンテナ整合回路をチップ側の近くに配置する 必須
5 RF信号の直下に途切れのないGNDプレーンを設ける 必須
6 RF信号の直下に高速デジタル信号配線を通さない 必須
7 RF信号の直下に高di/dtの電源配線を通さない 必須
8 AVSS_RF1、AVSS_RF2、AVSS_RF3をGND接続で強化し、メイングラウンドプレーンに接続する 必須

6.3.7. オーディオ

表 6.3-7: オーディオのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 AU_ADCP/AU_ADCNを差動配線し、GNDガードを設ける 必須
2 AU_DACP/AU_DACNを差動配線し、GNDガードを設ける 必須
3 寄生容量が10 pF未満になるよう、AU_DACP/AU_DACNの配線を十分に短くする 必須
4 AVDD33_ANAとAVDD33_AUDの電源配線にGNDガードを設け、大電流ノイズ信号から離し、スター配線にして、各配線長を5 mm以上にする 必須
5 AVSSをビアでメイングラウンドプレーンに接続する 必須

6.3.8. ADC

表 6.3-8: ADCのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 GPADC信号と並走する高速信号配線にはGNDガードを設ける 必須
2 バッテリー電圧分圧抵抗をチップ入力端子の近くに配置する 必須

6.3.9. テストポイント

表 6.3-9: テストポイントのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 テストポイントの位置が、プローブ測定または治具でのはんだ付けに適している 必須
2 書き込み・水晶校正用テストポイントとしてVBAT、GND、SWDIO、SWCLK、MODE、UART4_TXD、UART4_RXD、およびPB20/PB21/PB25のいずれかを確保する。U版ではVDDIO2とVDDIO3またはVDDIO4、V版ではVDDIOAとVDDIOBも含め、治具のサイズおよび位置要件を満たす 必須

6.3.10. GND

表 6.3-10: GNDのチェックリスト
No. チェック項目 区分
1 メインチップに隣接する層を、十分なGNDビアを備えた連続したメイングラウンドプレーンにする 必須
2 PVSSをビアでメイングラウンドに接続する 必須
3 チップの下に十分なGNDビアを設け、メイングラウンドプレーンに接続する 必須
4 基板の外周に沿ってGNDビアを配置する 必須

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