Руководство по проектированию аппаратуры SF32LB57x — разводка PCB¶

6. Рекомендации по разводке PCB¶

6.1. Структура слоёв¶

SF32LB57x выпускается в корпусах QFN68L (7 x 7 mm, 68 выводов, шаг 0,35 mm) и QFN80L (8 x 8 mm, 80 выводов, шаг 0,35 mm). Для QFN обычно достаточно четырёхслойной PCB с металлизированными сквозными отверстиями (PTH); компоненты можно размещать на одной или обеих сторонах платы, например, конденсаторы можно устанавливать на обратной стороне платы. Корпус BGA112 имеет размер 5,4 x 4,4 mm, 112 шариков и шаг 0,4 mm. Для BGA обычно требуется не менее четырёх слоёв; в зависимости от сложности вывода трасс из корпуса можно применить HDI первого порядка со слепыми и скрытыми переходными отверстиями. Компоненты также можно размещать на одной или обеих сторонах платы.

Грамотная структура слоёв обеспечивает:

• Размещение критичных компонентов и короткие трассы на верхнем слое.
• Сплошной внутренний слой земли.
• Распределение питания с низким импедансом.
• Непрерывную опорную землю для высокоскоростных, RF-, кварцевых, аудио- и аналоговых сигналов.

На чертежах приведены следующие материалы и диапазоны общей толщины для рекомендуемых вариантов структуры слоёв. Итоговую структуру и допуск готовой толщины платы следует согласовать с изготовителем PCB.

Во всех четырёх эталонных структурах слоёв для L1/L4 используется медь толщиной 1 oz (1,38 mil, 0,0350 mm), а на каждой стороне L2/L3 — медь толщиной 0,60 mil (0,0152 mm).

Для четырёхслойной конструкции QFN рекомендуется следующее назначение слоёв: слой 1 (верхний) — сплошная заливка землёй, размещение компонентов и сигнальные трассы; слой 2 — сплошной слой земли без сигнальных трасс для сохранения целостности опорной земли; слой 3 — слой питания, который можно разделить по доменам питания и использовать также для сигнальных трасс; слой 4 (нижний) — заливка землёй и сигнальные трассы.

6.2. Краткий справочник по критическим ограничениям PCB¶

На иллюстрациях с правилами PTH и HDI также приведены примеры производственных параметров: минимальная и рекомендуемая ширина трассы составляет 0,10 mm для PTH и 0,075 mm для HDI, максимальная ширина в обоих случаях — 2,54 mm. Для PTH показан переход с отверстием 0,25 mm и площадкой 0,45 mm; для микроперехода HDI — отверстие 0,10 mm и площадка 0,23 mm (пример сквозного перехода — 0,25 mm/0,45 mm). Это справочные значения; перед выпуском платы уточните технологические возможности и правила конкретного производителя.

6.3. Разводка питания¶

• Делайте короткими и широкими силовые цепи с большим током.
• Прокладывайте цепи зарядки вдали от чувствительных аналоговых, RF- и кварцевых трасс.
• Размещайте фильтрующие конденсаторы VCC, PVDD, VBUS и VBAT рядом с выводами микросхемы. Раздел 3.2.1 руководства по PCB задаёт для VCC / PVDD минимальную ширину 0,4 mm, а пункт 47 таблицы самопроверки 4-2-1-1 даёт противоречивое значение 12 mil (в заголовке указано PVDD, в описании проверки — VCC); не фиксируйте ширину трасс для этих цепей, пока SiFli не подтвердит применимое требование. Фильтрующие конденсаторы остальных выходов — VDD_VOUT1, VDD_VOUT2, VDD_RET, VDD_RTC, VDD18_VOUT, VDD33_VOUT1, VDD33_VOUT2, AVDD33_AUD и AVDD_BRF — также размещайте рядом с соответствующими выводами. Ширину трасс выбирайте с учётом входного тока; делайте их короткими и широкими, чтобы уменьшить пульсации питания и повысить стабильность.
• Если PVDD, AVDD_BRF, AVDD33 или AVDD33_AUD питаются от одной линии, разводите от источника отдельные ветви по схеме «звезда»; общий участок до разветвления не допускается.
• Разводите VBUS и VBAT отдельными ветвями по схеме «звезда», не объединяя их трассы с другими цепями. Не прокладывайте чувствительные сигналы параллельно зарядным цепям.
• Размещайте силовой дроссель BUCK и фильтрующие конденсаторы рядом с выводами микросхемы. Трассу BUCK_LX делайте короткой и широкой, а ширина BUCK_FB должна превышать 0,25 mm. Подключайте землю выходных конденсаторов DC/DC к основной плоскости несколькими переходными отверстиями. Не заливайте медью верхний слой под дросселем, сохраняйте сплошную опорную плоскость на соседнем слое и не прокладывайте другие сигналы через область дросселя.
• Подключайте землю конденсаторов к основной земле ближайшими переходными отверстиями.
• В вариантах с питанием 3,3 V используйте топологию «звезда» для ключевых аналоговых линий, RF и IO.

6.4. Разводка кварцев¶

• Под RF-цепью и основной микросхемой должна сохраняться сплошная непрерывная опорная земля; не разделяйте плоскость земли и не прорезайте её. Для области кварца источник также требует непрерывную опорную землю и удаление меди под кварцем. См. предупреждение ниже; не фиксируйте геометрию меди в этой области, пока SiFli не подтвердит границы для выбранной структуры слоёв.
• Размещайте кварцы на расстоянии не менее 1,5 mm от тактового вывода микросхемы, не ближе 1 mm к краю платы и не ближе 5 mm к источникам тепла PA, зарядки и PMU, чтобы ограничить температурный дрейф частоты. Источник задаёт зазор не менее 0,25 mm от меди верхнего слоя вокруг корпуса и отсылает к референсному проекту для соседних слоёв, но не объясняет связь этого размера с зоной без меди под корпусом. До выпуска разводки уточните у SiFli применимые границы. Не проводите высокочастотные цифровые сигналы непосредственно под кварцем; по возможности не размещайте там другие трассы. Удалите от кварца магнитные компоненты, например силовые дроссели.
• Трассы XI/XO прокладывайте только на верхнем слое, без перехода на другие слои. Делайте их короткими и симметричными, а по обеим сторонам устанавливайте частые переходные отверстия на землю для 3D-экранирования. Нагрузочные конденсаторы размещайте по обе стороны кварца у концов трасс со стороны кварца; землю каждого конденсатора подключайте рядом с земляной площадкой кварца. Силовые переходные отверстия удаляйте от трасс кварца.
• Для кварца 48 MHz используйте трассы верхнего слоя длиной 3–10 mm и шириной 0,1 mm. Между параллельными трассами 48M_XI и 48M_XO оставляйте не менее 0,15 mm и обеспечивайте 3D-экранирование с заземлением. Удаляйте их от VBAT, DC/DC и высокоскоростных сигналов; оставляйте область кварца свободной на верхнем и соседних слоях.
• Для кварца 32,768 kHz используйте трассы верхнего слоя длиной не более 10 mm и шириной 0,1 mm. Модель разводки задаёт расстояние между параллельными трассами 32K_XI и 32K_XO не менее 0,15 mm, тогда как таблица самопроверки требует более двух ширин трассы (>0,2 mm при ширине 0,1 mm). Не фиксируйте окончательное расстояние, пока SiFli не подтвердит применимое требование. Обеспечивайте 3D-экранирование с заземлением и оставляйте область кварца свободной на верхнем и соседних слоях.

6.5. Разводка RF¶

• Размещайте согласующую RF-цепь рядом с микросхемой, вдали от антенны. Фильтрующий конденсатор AVDD_BRF устанавливайте рядом с соответствующим выводом микросхемы, а его землю напрямую подключайте переходным отверстием к основной плоскости земли.
• Прокладывайте RF-трассы как можно короче и используйте практически минимальное число переходных отверстий.
• По возможности прокладывайте RF на верхнем слое без перехода на другие слои. При необходимости рекомендуется ширина трассы более 10 mil. Предусмотрите 3D-экранирование с заземлением, избегайте острых и прямых углов, контролируйте импеданс 50 Ω с учётом структуры слоёв PCB и размещайте частые переходные отверстия на землю по обеим сторонам, формируя непрерывное ограждение.
• Оставьте область антенны свободной с учётом требований производителя антенны и ограничений промышленного дизайна изделия.
• Разница между шириной контактной площадки согласующего компонента и шириной трассы может нарушить непрерывность импеданса. Чтобы сохранить её, под площадками можно удалить медь в опорном слое на участке, соответствующем размеру площадок.
• При использовании антенного разъёма IPEX удалите медь на всех слоях PCB под разъёмом. Антенну, выполненную на PCB, следует моделировать и настраивать на реальной плате; предусмотрите согласующую цепь CLC и разместите её как можно ближе к антенне.
• Держите RF-цепи вдали от LCD FPC, USB, SDIO, DC/DC, кварцев и цепей зарядки.

6.6. Аналоговые сигналы и аудио¶

• Фильтрующие конденсаторы AVDD33_AUD, MIC_BIAS и AUD_VREF размещайте рядом с соответствующими выводами микросхемы, а их землю надёжно подключайте к основной земле PCB.
• Размещайте развязывающие конденсаторы аналогового питания рядом с микросхемой.
• Согласуйте длины дифференциальных аудиотрасс и размещайте RC-цепи рядом с микросхемой.
• Элементы входной цепи ADCP размещайте рядом с выводами микросхемы. Делайте трассы короткими, экранируйте их землёй и удаляйте их от сильных источников помех.
• Элементы выходных цепей DACP/DACN размещайте рядом с выводами микросхемы. Каждую пару P/N разводите дифференциально, делайте трассы как можно короче и ограничивайте паразитную ёмкость значением менее 10 pF. Обеспечивайте 3D-экранирование с заземлением и удаляйте трассы от сильных источников помех.
• Для трасс GPADC обеспечьте 3D-экранирование землёй и удаляйте от потенциально мешающих цепей, например измерения напряжения аккумулятора и температуры.
• Не прокладывайте пути возвратного тока больших токов через область аудиотракта.

6.7. Высокоскоростные интерфейсы¶

• Прокладывайте USB DP/DN как дифференциальную пару 90 Ω и сначала пропускайте сигналы через защиту ESD.
• Группируйте сигналы памяти MPI: общая длина ≤20 mm, разность длин в группе ≤3 mm. Обеспечьте 3D-экранирование с заземлением тактовых линий, данных и команд и непрерывную опорную землю.
• Группируйте сигналы SDIO: общая длина ≤50 mm, разность длин в группе ≤6 mm. Обеспечьте 3D-экранирование с заземлением тактовых линий, команд и данных.
• Прокладывайте параллельные шины дисплея RGB/DPI, 8080, EPD и других интерфейсов над непрерывной опорной плоскостью земли.
• Сигналы USB PA35 (USB_DP) и PA36 (USB_DN) должны проходить через защиту ESD до подключения к микросхеме. Разводите их дифференциальной парой с импедансом 90 Ω и 3D-экранированием с заземлением; землю устройства ESD надёжно подключите к основной земле.
• Предусмотрите последовательные резисторы на высокоскоростных тактовых линиях, если может потребоваться настройка EMI.

6.8. EMI, ESD и EOS¶

• Проверьте защиту ESD для каждого внешнего интерфейса.
• Не прокладывайте длинные участки тактовых, силовых и других шумных сигналов по внешнему слою вне металлического экранирующего кожуха; используйте для них внутренние слои.
• Размещайте каждое устройство защиты ESD непосредственно у соответствующего вывода разъёма. До защиты сигнал должен идти без ответвлений; только после прохождения устройства он может поступать в последующую схему. Подключайте вывод земли устройства непосредственно к основной земле через переходные отверстия, используя короткое и широкое соединение.
• В первую очередь защитите USB, зарядное устройство, разъём аккумулятора, кнопки, сенсорный ввод, дисплей, датчик пульса и антенну.
• Контрольную точку линии зарядки USB размещайте перед устройством TVS. TVS-разрядник разъёма аккумулятора размещайте перед схемой микросхемы, чтобы сигнал проходил через TVS до попадания на микросхему.
• При защите входа зарядного устройства учитывайте OVP, EOS и ESD совместно.

6.9. Справочные иллюстрации PCB¶

На следующих иллюстрациях показаны корпуса SF32LB57x, посадочные места, структура слоёв, вывод трасс из корпуса, разводка и защита, — основные визуальные справочные материалы для разработки новых плат.

Чертёж контактных площадок QFN80L задаёт центральную открытую площадку 5,90 mm, а чертёж корпуса — номинально 5,50 mm (5,40–5,60 mm). Они описывают площадку PCB и площадку корпуса соответственно; эти размеры не взаимозаменяемы. Перед созданием библиотеки проверьте ревизию корпуса и рекомендованный SiFli посадочный рисунок. Референсные трафареты QFN68L/QFN80L имеют толщину 0,125 mm и заявленное покрытие открытой площадки пастой 60%; изготовитель трафарета должен проверить согласованность размеров отверстий и этой площади покрытия.

Референсный трафарет BGA112 имеет толщину 0,075 mm, 112 квадратных отверстий 0,18 mm и радиусы углов R0,05 mm.

Последнее обновление: 2026-10-21