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SF32LB55x 硬件设计指南 — PCB 布局指导

6. PCB 布局指导

6.1. 封装与叠层

按所选 QFN 或 BGA 封装核对封装图、焊盘要求及装配厂的工艺能力。BGA 封装需要提前确认焊球扇出、过孔方案、阻焊规则和 PCB 厂工艺限制。

6.1.1. 叠层与制造工艺参考

思澈科技(SiFli)建议 QFN68L 和 BGA145 采用常规 PTH 工艺和四层板;BGA169 的参考方案则采用一阶 HDI 盲埋孔板。资料中的四层和六层叠层示例成品厚度为 0.7 mm ±10%。这些是参考结构,并非通用限制;应结合所选封装图,向 PCB 厂确认成品厚度和工艺能力。

表 6.1-1:四层 PTH 参考叠层
层/材料 铜面积假设 材料类型 Dk DF 理论厚度(mil) 理论厚度(mm)
顶层阻焊 - - 3.5 0.8 1 0.0254
L1 铜箔+电镀 - 铜+电镀 - - 0.048 0.001219
PP 70% 2116 4.2 0.015 4.2 0.10668
L2 铜箔 - 铜 - - 0.07 0.001778
Core 70% 原图未注明 4 0.017 16.1 0.408941
L3 铜箔 - 铜 - - 0.07 0.001778
PP 70% 2116 4.2 0.015 4.2 0.10668
L4 铜箔+电镀 - 铜+电镀 - - 0.048 0.001219
底层阻焊 - - 3.5 0.8 1 0.0254
理论总厚度 - - - - 26.736 0.679096

原图标注成品板厚为 0.7 mm ±10%(含电镀层和阻焊层)。该图将 L1/L4 铜箔+电镀厚度标为 0.048 mil(0.001219 mm),L2/L3 铜箔厚度标为 0.07 mil(0.001778 mm)。这些数值与常见 PCB 铜厚表达存在明显差异;此处按原图照录,不应直接作为制造要求,须向思澈科技(SiFli)和 PCB 厂书面确认。

表 6.1-2:六层 HDI 参考叠层
层/材料 铜面积假设 材料类型 Dk DF 理论厚度(mil) 理论厚度(mm)
顶层阻焊 - - 3.5 0.8 0.4 0.01016
L1 铜箔+电镀 - 铜+电镀 - - 1.2 0.03048
PP 70% 1080 4.14 0.02 2.6 0.06604
L2 铜箔 - 铜 - - 0.7 0.01778
PP 70% 2116 4.14 0.02 4.8 0.12192
L3 铜箔 - 铜 - - 0.7 0.01778
Core 70% FR-4 CORE 4.43 0.017 4 0.1016
L4 铜箔 - 铜 - - 0.7 0.01778
PP 70% 2116 4.14 0.02 4.8 0.12192
L5 铜箔 - 铜 - - 0.7 0.01778
PP 70% 1080 4.14 0.02 2.6 0.06604
L6 铜箔+电镀 - 铜+电镀 - - 1.2 0.03048
底层阻焊 - - 3.5 0.8 0.4 0.01016
理论总厚度 - - - - 24.8 0.629921

原图标注六层 HDI 成品板厚为 0.7 mm ±10%(含电镀层和阻焊层)。叠层、介质参数及理论厚度均为参考值,量产前须由 PCB 厂按实际材料、铜厚和阻抗要求复核。

6.1.2. 焊盘尺寸

  • BGA145/BGA169:焊球直径 0.25 mm、间距 0.5 mm;参考焊盘图给出的阻焊开窗为 0.33 mm,钢网开口为 0.25 mm。
  • QFN68L:周边焊盘为 0.2 × 0.55 mm、间距 0.35 mm;参考图给出的阻焊开窗为 0.3 × 0.65 mm,钢网开口为 0.2 × 0.55 mm。中心裸露焊盘标称尺寸为 5.49 mm × 5.49 mm,范围为 5.39–5.59 mm。

发布焊盘封装前,应核对封装图以及装配厂对钢网和阻焊的要求。

6.2. 通用 PCB 规则

  • BUCK 电流回路应短且宽,回流路径应紧贴开关回路。
  • RF、晶体、GPADC 和音频区域远离开关电源、显示时钟、马达和充电器。
  • 高速存储和显示接口在连续参考地上成组走线。
  • ESD 器件靠近连接器,信号先经过保护器件再进入芯片。
  • 为电源、启动、调试、RF 和量产校准预留测试点。

6.2.1. 制造间距参考

以下数据摘录自思澈科技(SiFli)的 PTH 和六层 HDI 参考规则图,不可替代 PCB 厂针对所选叠层给出的现行规则。

表 6.2-1:PTH 与六层 HDI 参考制造间距
规则/间距项目 四层 PTH(mm) 六层 HDI(mm)
线宽:最小/推荐 0.10 / 0.10 0.075 / 0.075
线宽:最大 2.54 2.54
线-线、线-过孔、过孔-过孔 0.10 0.075
焊盘/SMD-线或过孔 0.10 0.075
焊盘-焊盘或 SMD-焊盘 0.10 0.10
铜皮-线、孔、焊盘或 SMD 0.127 0.10
铜皮-铜皮 0.15 0.15
板边-线、孔、焊盘、SMD 或铜皮 0.25 0.20
钻孔-线或过孔 0.10 0.075
钻孔-焊盘、SMD 或铜皮 0.10 0.10
孔-孔;器件本体-器件本体 0.10 0.10

原图的同网络间距矩阵仅在部分单元格标出 0 mm,空白单元格未定义;不得据此推断未标注组合也可采用 0 mm。布局发布前,请逐项向 PCB 厂确认。

6.2.2. 电源与接地布局

  • DC-DC 电感和电容应靠近对应管脚。BUCK_VSW 走线应短且宽,尽量缩小回路面积;输出电容的地端通过多个过孔连接地平面;BUCK_VOUT 反馈走线应宽于 0.25 mm。电感下方不铺表层铜,也不穿过无关走线;相邻层应为完整地平面。
  • PVDD_PMU1(管脚 67)的电容应靠近管脚,走线宽度至少为 0.3 mm。LDO/IO 电容应靠近对应管脚;走线宽度按负载电流确定,对纹波或稳定性敏感的电源应采用短而宽的走线。
  • QFN 裸露焊盘应通过多个过孔直接连接主地,RF 和 PMU 区域尤其如此。BGA145 和 BGA169 的 RF 接地焊球 C12、C13、D12 和 E13 应连接主地,参见 BGA145 焊球图、BGA169 器件 1 焊球图和 BGA169 器件 2 焊球图。D2、B3 仅在 BGA169 中是 PMU 接地焊球;在 BGA145 中,D2 为 PA79,B3 为 BUCK2_VOUT。不要用表层铜将不同接地焊球相互桥接。

原图核对说明: 源资料正文列出的 RF 接地焊球中 E13 重复出现;RF 接地图则将 AVSS_TRF 标为 C13、AVSS_RRF 标为 E13、AVSS_BB 标为 C12、AVSS_VCO 标为 D12。上文坐标按图中标注整理;布线前仍应按所选封装的焊球图核对。

6.2.3. EMI、ESD 与保护

条件允许时,将时钟和噪声较大的电源走线布置在内层。ESD 器件应靠近连接器,使信号进入板内前先经过保护器件,避免形成支线;接地路径应短、宽,并通过过孔直接连接地平面。USB 充电测试点应位于 TVS 的连接器侧。电池输入 TVS 应位于连接器与板端负载之间,使到芯片的路径先经过 TVS,其接地连接应短。

6.3. 接口走线

时钟走线应短、带屏蔽并远离高速数字信号。RF 走线应按 50 Ω 特性阻抗控制,匹配网络保持紧凑。存储和显示总线应根据速率进行长度控制并成组布线。音频和 GPADC 信号应屏蔽,并远离开关电流路径。

6.3.1. 晶体布局与走线

  • 晶体应放在屏蔽区域内,距板边大于 1 mm,距 PA、充电器和 PMU 等热源大于 5 mm;晶体周围至少留出 0.25 mm 间距。
  • 48 MHz 晶体走线应位于顶层,长度为 3–10 mm、线宽为 0.1 mm。48M_XI 与 48M_XO 的间距至少为 0.15 mm,见源走线模型,并应在三维方向进行地屏蔽。走线应远离 VBAT、DC-DC 和高速信号。源资料正文要求在晶体区域下方的顶层及相邻层禁布铜,并禁止无关走线穿过该区域。
  • 32.768 kHz 晶体走线应位于顶层,长度不超过 10 mm、线宽为 0.1 mm;XI 与 XO 间距至少为 0.15 mm,并应在三维方向进行地屏蔽。源资料正文要求在晶体区域下方的顶层及相邻层禁布铜,并禁止无关走线穿过该区域。

6.3.2. RF 与高速接口

RF 匹配网络应靠近芯片,而非天线。AVDD_BRF 电容应靠近管脚,地端直接连接主地。RF 走线应位于顶层且不换层,并按 50 Ω 阻抗控制。源资料正文建议线宽大于 10 mil,而检查表将 ≥10 mil 列为必检项;应区分建议值与检查表下限,并结合所选叠层的 50 Ω 阻抗计算确定最终线宽。两侧采用三维地屏蔽和地过孔,避免尖角。DC-DC、VBAT、时钟及高速 I2C/SPI/SDIO/I2S/UART 走线应远离 RF 区域。

MIPI_DSI 应按 100 Ω 差分阻抗布线,数据差分对与时钟差分对应进行长度匹配。OPI PSRAM 和 LCDC SPI/QSPI 总线应做长度匹配。时钟和 I2C 走线可用地线护绕,并避免与无关信号长距离平行。

6.3.3. 模拟信号走线

GPADC 走线应在三维方向进行地屏蔽,并远离噪声较大的电池电压及温度检测路径。还应结合所需建立时间检查分压器阻抗和漏电流。

6.4. PCB 布局核对表

以下各表分别对应一个 PCB 布局审查区域。若表中不存在“适用型号”列,则表示该项适用于工作簿覆盖的全部型号。

6.4.1. 封装

表 6.4-1:封装核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 封装对应的 PCB 焊盘图形与封装规格一致 全部型号 必检

6.4.2. 电源

表 6.4-2:电源核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 VDD1 供电走线至少 8 mil 全部型号 必检
2 VDD2 供电走线至少 8 mil 仅 555 必检
3 BUCK1_VSW 与 BUCK1_VOUT 走线宽度均至少 8 mil 全部型号 必检
4 BUCK2_VSW 与 BUCK2_VOUT 走线宽度均至少 8 mil 仅 555 必检
5 LDOVCC2_VOUT 走线至少 8 mil 仅 555 可选
6 AVDD_DSI 供电走线至少 8 mil 仅 555 必检
7 VDD_SIP 供电走线至少 6 mil 全部型号 必检
8 VDDIOA 供电走线至少 10 mil 全部型号 必检
9 VDDIOB 供电走线至少 10 mil 全部型号 必检

6.4.3. 电源电容与电感摆放

表 6.4-3:电源电容与电感摆放核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 VDD1 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
2 VDD2 电容靠近引脚放置 仅 555 必检
3 BUCK1 电感靠近芯片放置 全部型号 必检
4 BUCK1 电容尽量靠近芯片引脚放置 全部型号 必检
5 BUCK2 电感靠近芯片放置 仅 555 必检
6 AVDD_DSI 上的 0.1 µF 电容靠近管脚放置 仅 555 必检
7 LDO_VOUT1 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
8 LDO_VOUT2 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
9 VDD_RET 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
10 VDD_RTC 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
11 VDD_SIP 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
12 AVDD33 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
13 AVDD_BRF 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
14 VDDIOA 电容靠近引脚放置 全部型号 必检
15 VDDIOB 电容靠近引脚放置 全部型号 必检

6.4.4. 时钟

表 6.4-4:时钟核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 晶体靠近芯片放置 全部型号 必检
2 晶体周围已做 GND 屏蔽 全部型号 必检
3 检查表要求晶体下方设置禁布铜区:4 层板需避让顶层;必要时还需避让第 2 层和第 3 层 全部型号 必检
4 晶体走线到 GND 护栏铜皮的间距大于走线宽度的 3 倍 全部型号 必检
5 32 kHz 晶体信号不要与 BUCK1 平行走线;两者之间需有地隔离 全部型号 必检

源资料说明: 源资料正文要求在晶体区域下方的顶层及相邻层禁布铜;检查表则列出 4 层板的顶层,并注明必要时还需避让第 2、3 层。48 MHz 走线模型和 32.768 kHz 走线模型均画出了 XI/XO 走线下方的 L2 接地层。源资料未说明禁布区是否仅限晶体封装正下方,还是也覆盖走线下方,也未说明这些层要求如何对应。投板前请向思澈科技(SiFli)确认具体禁布层,不要自行推断。

6.4.5. 按键

表 6.4-5:按键核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 按键 ESD 保护器件靠近按键放置 全部型号 必检

6.4.6. 射频

表 6.4-6:射频核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 RF 走线满足单端 50 Ω 特性阻抗要求 全部型号 必检
2 RF 走线宽度 ≥ 10 mil 全部型号 必检
3 RF 走线两侧各预留宽度至少 60 mil 的 GND 铜皮,并通过足够的地过孔连接至主地 全部型号 必检
4 在靠近芯片处预留 Pi 型天线匹配网络 全部型号 必检
5 RF 信号下方为连续 GND 平面 全部型号 必检
6 RF 信号下方不得有高速数字信号穿越 全部型号 必检
7 RF 信号下方不得有高 di/dt 电源走线穿越 全部型号 必检

6.4.7. 高速信号

表 6.4-7:高速信号核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 DSI 差分信号满足 100 Ω 差分阻抗要求 仅 555 必检
2 DSI 数据差分对与时钟差分对的长度匹配控制在 200 mil 以内 仅 555 必检
3 DSI 信号尽可能在同一层走线 仅 555 必检
4 OPI PSRAM 信号走线长度匹配控制在 200 mil 以内 仅 555 可选

6.4.8. ADC

表 6.4-8:ADC 核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 不得让快速切换的信号与 GPADC 信号并行走线,除非已采取适当保护 全部型号 必检
2 电池电压分压电阻靠近芯片输入引脚放置 全部型号 必检
3 电池电压检测信号必须从电池连接器处引出,并采用包地处理 全部型号 必检
4 不得让快速切换的信号与 SDMADC 信号并行走线,除非已采取适当保护 仅 555 可选

6.4.9. 测试点

表 6.4-9:测试点核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 测试点位置适合探针接触或治具焊接 全部型号 必检
2 程序下载与晶体校准测试点(VBAT、GND、SWDCLK、SWDIO、MODE、RSTN、VDDIOA、UART3_TXD、UART3_RXD 等)直径至少 0.8 mm、间距 2 mm,并预留 2 mm 无器件区域 全部型号 必检

6.4.10. 地

表 6.4-10:地核对表
序号 检查项 适用型号 类别
1 主芯片相邻层为完整主地平面,并具备足够接地过孔 全部型号 必检
2 裸露焊盘(EPAD)通过过孔连接到主地 全部型号 必检
3 芯片下方区域具备足够接地过孔,并连接至主地平面 全部型号 必检
4 板边周围布有一圈接地过孔 全部型号 必检

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