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SF32LB58x 硬件设计指南 — PCB 布局指导

SF32LB58x 硬件设计指南的一部分

本页覆盖第 6 节,PCB 布局指导。返回原理图设计指导,继续阅读 PCB 布局核对表,或跳转至设计评审检查表与参考资料。

6. PCB 布局指导

6.1. PCB 封装设计

SF32LB58x 系列采用 BGA256 封装,尺寸为 8.5 mm × 6.5 mm × 0.94 mm,焊球间距为 0.4 mm,标称焊球直径为 0.25 mm。完整的封装验证数据请参阅官方数据手册。

源文件中的封装高度不一致

思澈科技(SiFli)指南正文给出的封装高度为 0.94 mm,而 BGA256 封装图中 A 尺寸的标称值为 0.91 mm,范围为 0.84–1.04 mm。两处源资料给出的数值不一致。如果封装高度会影响机械间隙或外壳配合,不要自行选定其中一个数值;请向思澈科技(SiFli)确认,并以确认后的封装规格为准。

图 6.1-1:BGA256 封装尺寸图

图 6.1-1:BGA256 封装尺寸图

图 6.1-2:封装形状图

图 6.1-2:封装形状图

图 6.1-3:PCB 焊盘设计参考

图 6.1-3:PCB 焊盘设计参考

图 6.1-4:封装焊球分布图

图 6.1-4:封装焊球分布图

图 6.1-5:封装基板焊球信息

图 6.1-5:封装基板焊球信息

6.2. PCB 叠层设计

SF32LB58x 系列支持单面或双面组装。PCB 必须采用 HDI 工艺,不支持 PTH 板;推荐采用 6HDI-2 叠层结构。图示参考叠层的完成板厚为 0.8 mm ±10%(标称总厚约 32 mil)。

图 6.2-1:参考叠层结构图

图 6.2-1:参考叠层结构图

6.3. PCB 通用设计规则

PCB 通用设计规则请参考官方数据手册中的附图,尺寸单位为 mm。 图示参考规则为:线宽最小值和推荐值均为 0.075 mm,最大值为 2 mm;走线、过孔、焊盘、SMD、文字及铜箔之间的最小间距为 0.075 mm;距板边的间距为 0.25 mm;钻孔间距和器件本体间距均为 0.1 mm。实际规则应结合板厂能力确认。

图 6.3-1:通用设计规则

图 6.3-1:通用设计规则

6.3.1. 盲孔设计

PCB 盲孔设计(1-2 层和 1-3 层)请参考官方数据手册中的附图,尺寸单位为 mm。图示参考盲孔的直径为 0.23 mm,钻孔直径为 0.10 mm。

图 6.3-2:1-2 层盲孔设计

图 6.3-2:1-2 层盲孔设计

图 6.3-3:1-3 层盲孔设计

图 6.3-3:1-3 层盲孔设计

6.3.2. 埋孔设计

PCB 埋孔设计(2-5 层)请参考官方数据手册中的附图,尺寸单位为 mm。图示参考埋孔的直径为 0.40 mm,钻孔直径为 0.20 mm。

图 6.3-4:2-5 层埋孔设计

图 6.3-4:2-5 层埋孔设计

6.4. 芯片走线扇出

BGA 前两排焊球从表层扇出,其余焊球通过过孔扇出至内层。

图 6.4-1:表层扇出参考图

图 6.4-1:表层扇出参考图

图 6.4-2:内层扇出参考图

图 6.4-2:内层扇出参考图

6.5. 时钟接口走线

晶体应放置在屏蔽罩内,距 PCB 板边应大于 1 mm,并尽量远离 PA、充电电路和 PMU 等发热器件;建议间距大于 5 mm,以免热影响造成晶体频率偏移。晶体禁布区与其他金属或器件之间的间距应大于 0.25 mm。

48 MHz 晶体应在表层布线,线长控制在 3–10 mm,线宽为 0.075 mm,并进行完整的立体包地处理。走线应远离 VBAT、DC/DC 及高速信号线;晶体区域下方的顶层和相邻层均不得布置其他走线。

32.768 kHz 晶体应在表层布线,线长不超过 10 mm,线宽为 0.075 mm;32K_XI 与 32K_XO 的平行走线间距应至少为 0.15 mm,并进行完整的立体包地处理。晶体区域下方的顶层和相邻层均不得布置其他走线。

晶体禁布层数请向思澈科技(SiFli)确认

布局指南要求在晶体区域的表层及其下方相邻层设置禁布区;核对表工作簿则要求四层 PCB 的第 1、2、3 层均设置铜箔禁布区。两份源资料对是否包含第 3 层的要求不同。不要自行推定最终的第 3 层要求,请向思澈科技(SiFli)确认。

图 6.5-1:晶体布局图

图 6.5-1:晶体布局图

图 6.5-2:48 MHz 晶体原理图

图 6.5-2:48 MHz 晶体原理图

图 6.5-3:48 MHz 晶体走线模型

图 6.5-3:48 MHz 晶体走线模型

图 6.5-4:48 MHz 晶体走线参考

图 6.5-4:48 MHz 晶体走线参考

图 6.5-5:32.768 kHz 晶体原理图

图 6.5-5:32.768 kHz 晶体原理图

图 6.5-6:32.768 kHz 晶体走线模型

图 6.5-6:32.768 kHz 晶体走线模型

图 6.5-7:32.768 kHz 晶体走线参考

图 6.5-7:32.768 kHz 晶体走线参考

6.6. 射频接口走线

射频匹配电路应尽量靠近芯片,而不是天线端。AVDD_BRF 射频电源的去耦电容应靠近芯片管脚放置,并通过电容接地端的过孔直接连接至主地平面。

射频走线应尽可能布在表层,以减少过孔和换层对射频性能的影响;线宽建议大于 10 mil,并进行完整的立体包地处理。走线应避免锐角和直角,并在两侧增加屏蔽地孔;阻抗应控制为 50 Ω。DC-DC、VBAT 以及晶振、高频时钟和 I2C/SPI/SDIO/I2S/UART 等高速数字信号不得进入射频走线区域。AVSS_RRF、AVSS_TRF、AVSS_TRF2、AVSS_VCO 和 AVSS_BB 是射频电路的接地管脚,必须可靠接地;应在这些焊盘上直接设置盲孔并连接至主地。

图 6.6-1:π 型网络与电源电路原理图

图 6.6-1:π 型网络与电源电路原理图

图 6.6-2:π 型网络与电源电路 PCB 布局

图 6.6-2:π 型网络与电源电路 PCB 布局

图 6.6-3:RF 信号电路原理图

图 6.6-3:RF 信号电路原理图

图 6.6-4:RF 信号 PCB 走线

图 6.6-4:RF 信号 PCB 走线

图 6.6-5:RF 电路接地信号原理图

图 6.6-5:RF 电路接地信号原理图

图 6.6-6:RF 电路接地信号 PCB 图

图 6.6-6:RF 电路接地信号 PCB 图

6.7. 音频接口走线

AVDD33_AUD 为音频电源引脚,其去耦电容应靠近该引脚放置,且电容地端应可靠连接至主地。MIC_BIAS 为麦克风供电,其去耦电容也应靠近对应引脚放置,地端同样应可靠连接至主地。AUD_VREF 的去耦电容应靠近对应引脚放置。

AU_ADC1P/AU_ADC1N 和 AU_ADC2P/AU_ADC2N 是两组模拟输入差分对。相关器件应尽量靠近对应管脚放置;每组 P/N 信号都应按差分对布线,尽可能缩短走线,并进行立体包地处理。其他接口的强干扰信号应远离这些走线。

AU_DAC1P/AU_DAC1N 和 AU_DAC2P/AU_DAC2N 是两组模拟输出差分对。相关器件应尽量靠近对应管脚放置;每组 P/N 信号都应按差分对布线,走线尽可能短且小于 2 mm,寄生电容小于 10 pF,差分线宽为 0.075 mm。差分对应进行立体包地处理,并远离其他接口的强干扰信号。

源资料中的 DAC 走线长度限值不一致

布局指南规定 DAC 走线长度小于 2 mm;PCB 布局核对表工作簿规定走线长度小于 2 cm(20 mm),两者相差 10 倍。未经思澈科技(SiFli)确认,不要自行选用或替换其中一个限值。

图 6.7-1:音频电路电源原理图

图 6.7-1:音频电路电源原理图

图 6.7-2:音频电路电源滤波电路 PCB 设计

图 6.7-2:音频电路电源滤波电路 PCB 设计

图 6.7-3:模拟音频输入原理图

图 6.7-3:模拟音频输入原理图

图 6.7-4:模拟音频输入 PCB 设计

图 6.7-4:模拟音频输入 PCB 设计

图 6.7-5:模拟音频输出原理图

图 6.7-5:模拟音频输出原理图

图 6.7-6:模拟音频输出 PCB 设计

图 6.7-6:模拟音频输出 PCB 设计

6.8. USB 接口走线

AVDD33_USB 为 USB 接口电源引脚,其去耦电容应靠近该引脚放置;USB2_REXT 校准电阻也应靠近对应引脚放置。USB 信号到达芯片前必须先经过 ESD 保护器件,且该器件的接地引脚应可靠连接至主地。USB DP/DN 应按差分对布线,差分阻抗控制为 90 Ω,并进行立体包地处理。

图 6.8-1:USB 信号原理图

图 6.8-1:USB 信号原理图

图 6.8-2:USB 信号 PCB 设计

图 6.8-2:USB 信号 PCB 设计

图 6.8-3:USB 信号器件布局参考

图 6.8-3:USB 信号器件布局参考

图 6.8-4:USB 信号走线模型

图 6.8-4:USB 信号走线模型

6.9. SDIO 接口走线

SF32LB58x 提供 SDIO1 和 SDIO2 两个 SDIO 接口。每个接口的所有信号应集中布线,不要拆分;走线总长度应 ≤50 mm,组内各信号之间的长度差应 ≤6 mm。SDIO 时钟信号应进行立体包地处理,DATA 和 CMD 信号也应屏蔽。

图 6.9-1:SDIO1 接口电路图

图 6.9-1:SDIO1 接口电路图

图 6.9-2:SDIO1 PCB 走线模型

图 6.9-2:SDIO1 PCB 走线模型

6.10. DSI 接口走线

AVDD18_DSI 去耦电容和 DSI_REXT 校准电阻应分别靠近对应管脚放置。DSI 信号应按差分对布线,并将差分阻抗控制为 100 Ω;时钟与数据应进行等长控制:单个差分对内的线长差应 ≤0.5 mm,不同差分对之间的线长差应 ≤2 mm。每对差分线都应进行立体包地处理。

源资料中的 DSI 差分对间限值不一致

布局指南规定差分对间的线长差应 ≤2 mm(差分对内应 ≤0.5 mm);PCB 布局核对表工作簿则要求 DSI 数据差分对与时钟差分对的长度差在 200 mil(5.08 mm)以内。两份源资料的差分对间限值不一致。请把差分对内限值单独列出,并在定版前向思澈科技(SiFli)确认适用的差分对间限值。

图 6.10-1:DSI 信号电路图

图 6.10-1:DSI 信号电路图

图 6.10-2:DSI 信号 PCB 走线

图 6.10-2:DSI 信号 PCB 走线

6.11. DC-DC 电路走线

DC-DC 电路的功率电感和去耦电容必须靠近芯片管脚放置。BUCK_LX 走线应尽量短而宽,以减小整个 DC-DC 电路的回路电感;所有 DC-DC 输出去耦电容的接地端都应通过多个过孔连接至主地平面。BUCK_FB 反馈线宽度必须大于 0.25 mm。功率电感下方的表层禁止铺铜,紧邻层应保持为完整的参考地平面,且不得有其他走线穿过电感区域。

图 6.11-1:DC-DC 关键器件电路图

图 6.11-1:DC-DC 关键器件电路图

图 6.11-2:DC-DC 关键器件 PCB 布局图

图 6.11-2:DC-DC 关键器件 PCB 布局图

6.12. 电源供电走线

PVDD1 和 PVDD2 是芯片内置 PMU 模块的电源输入引脚。去耦电容必须靠近引脚放置,走线应尽量加宽,且不得小于 0.5 mm。PVSS1 和 PVSS2 是 PMU 模块的接地引脚,必须通过过孔连接至主地;不得悬空,以免影响 PMU 的整体性能。

图 6.12-1:DC-DC 电路图

图 6.12-1:DC-DC 电路图

图 6.12-2:DC-DC PCB 走线

图 6.12-2:DC-DC PCB 走线

6.13. LDO 和 IO 电源输入走线

所有 LDO 输出和 I/O 电源输入引脚的去耦电容均应靠近对应引脚放置;走线宽度应满足输入电流要求,并尽量短而宽,以减小电源纹波、提高系统稳定性。

图 6.13-1:LDO 和 IO 输入电源走线示意图

图 6.13-1:LDO 和 IO 输入电源走线示意图

6.14. 其他接口走线

GPADC 管脚的信号网络应进行完整的立体包地处理,并远离其他干扰源,例如电池电量检测和温度检测电路。

图 6.14-1:GPADC 电路图

图 6.14-1:GPADC 电路图

时钟输入/输出管脚的信号网络(例如 32 kHz 输出)也应进行完整的立体包地处理,并远离其他干扰源。

图 6.14-2:32 kHz 时钟输出电路图

图 6.14-2:32 kHz 时钟输出电路图

6.15. 芯片地走线

SF32LB58x 芯片中心区域下方的地网络应通过走线保持完整连通,形成足够完整的地平面,并通过盲孔或埋孔连接至主地平面。

图 6.15-1:芯片下顶层地信号

图 6.15-1:芯片下顶层地信号

图 6.15-2:芯片下第二层地信号

图 6.15-2:芯片下第二层地信号

图 6.15-3:芯片下第三层地信号

图 6.15-3:芯片下第三层地信号

图 6.15-4:芯片下第四层地信号

图 6.15-4:芯片下第四层地信号

6.16. EMI & ESD

屏蔽罩外应避免长距离表层走线;时钟、电源等易产生干扰的信号必须走内层,不得布在表层。ESD 保护器件应靠近连接器引脚放置,信号应先经过 ESD 器件再进入后级,避免在器件前分叉。ESD 器件的接地引脚应通过过孔连接至主地;接地焊盘的走线应短而宽,以降低阻抗并改善 ESD 性能。

6.17. 其他设计要点

USB 充电线路的测试点应设在 TVS 二极管之前。电池座的 TVS 二极管应设在平台连接端之前,确保信号先经过 TVS 再到达芯片。TVS 接地引脚的走线应尽可能短。

源文件未说明 TVS 放置位置中的“平台”所指

思澈科技(SiFli)中文源文件要求将电池接口的 TVS 放在“平台前面”,但没有说明“平台”具体指哪个节点或连接端。请向思澈科技(SiFli)确认放置位置,不要自行推定。源文件另行要求信号先经过 TVS 再到达芯片,并要求 TVS 接地走线尽可能短。

图 6.17-1:电源 TVS 布局参考

图 6.17-1:电源 TVS 布局参考

图 6.17-2:TVS 走线参考

图 6.17-2:TVS 走线参考

为避免阻焊层覆盖焊盘并影响焊接可靠性,BGA 焊盘内的过孔应位于对应焊球的中心,避免偏心布置。为提高制造良率,请参考官方数据手册中的 BGA 焊球连接示意图。

图 6.17-3:BGA 过孔位置参考

图 6.17-3:BGA 过孔位置参考

图 6.17-4:BGA 焊球连接参考图一

图 6.17-4:BGA 焊球连接参考图一

图 6.17-5:BGA 焊球连接参考图二

图 6.17-5:BGA 焊球连接参考图二

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