Vous n'avez pas besoin de placer les condensateurs de découplage aussi près que possible (ou même directement) des broches d'alimentation. Assurez-vous plutôt d'utiliser un plan VDD et VSS. Connectez les broches d'alimentation du microcontrôleur aussi directement que possible à ces plans à l'aide de vias. Ensuite, placez les condensateurs de découplage à un endroit proche où cela vous convient le mieux. Connectez à nouveau ces condensateurs de découplage directement aux plans en utilisant des vias.

Pourquoi cela fonctionne-t-il? Aux fréquences de fonctionnement du contrôleur, l'impédance d'alimentation doit être faible. Les condensateurs ont une faible impédance de l'ordre d'env. 100 kHz à 20 MHz. (Btw, à environ quelques dizaines de MHz, la capacité plane prend lentement le dessus.) Mais cela ne fonctionne que si les bouchons sont connectés via un chemin à faible inductance. L'idée derrière le placement des condensateurs de découplage à côté des broches d'alimentation est de réduire l'inductance entre eux et les broches d'alimentation. Maintenant, l'avion n'a presque plus d'inductance. Le placement des condensateurs n'a pratiquement aucun impact si vous utilisez des avions. Nous avons utilisé avec succès des «îlots de condensateurs» bien définis, au lieu de la diffusion par condensateur, sur des PCB relativement grands.

Autre astuce: essayez de placer les vias VDD et VSS du condensateur proches l'un de l'autre, car cela réduit l'inductance du condensateur au plan.

J'ajouterais de la prudence à @B.Réponse de Kraemer.Bien que cela puisse fonctionner s'il est mis en œuvre correctement, j'ai personnellement vu des problèmes CEM avec les couches du plan de puissance qui ont été résolus avec des condensateurs de découplage en mouvement plus localement pour réduire la zone de boucle.

Je suis en train de réparer la conception d'une autre personne où des plans partiels ont été utilisés et un certain découplage n'était pas local (environ 15 mm) aux paires de broches Vdd / Vss sur un microcontrôleur.La broche Vdd affectée passait de 3v3 à ~ 700 mV en seulement 7 ns lorsque la broche a sonné, cela provoquait des réinitialisations sporadiques de Brown-Out.Le découplage local a résolu ce problème.

En bref: non, chaque broche d'alimentation de ce BGA n'a pas besoin de son propre condensateur.

Je soupçonne que vous optimisez trop cela. Les microcontrôleurs STM32 sont assez indulgents en termes de découplage nécessaire; en pratique, 2-3 condensateurs placés aux coins opposés du circuit intégré, n'importe où à moins de 3 à 5 mm des broches d'alimentation (qui ont également tendance à être dans les coins), fonctionnent très bien.

Considérez cette carte Nucleo64:

Regardez à quel point l'un des condensateurs n'est pas proche de la puce: pour l'échelle, c'est une puce TQFP64 avec un corps de 10 x 10 mm.

Les bouchons de découplage sont C23, C24, C27, C28, tous 100nF dans le boîtier 0603. Ils sont à environ 4-5 mm des broches d'alimentation / de terre les plus proches. Ils auraient pu facilement être à 1 mm des broches, mais apparemment, ST ne pensait pas que cela comptait; ils ne pensaient pas non plus qu'il était important d'utiliser l'inductance 0402.

C22 et C26 sont là pour contourner le régulateur interne et alimenter directement le noyau, généralement à 1,2V. Cette fonctionnalité n'est disponible que sur certaines puces STM32, voir AN4488 de ST, section 2.1.2. Dans ce tableau, ils sont omis. Certaines cartes Nucleo ne peuplent que le C26.

Le C30 est destiné à l'alimentation analogique, il peut également être omis bien qu'avec un bruit analogique plus mauvais. Il y a quelques autres limites ici, mais elles ne sont pas à contourner.

Ce sont tous les bouchons qu'il y a: rien de l'autre côté du PCB! Étonnamment, c'est probablement suffisant pour une utilisation dans le pire des cas, comme basculer toutes les broches simultanément (ce que je suppose que ST aurait testé sur une carte de référence). Pour une utilisation dans le pire des cas, vous pourriez faire beaucoup moins.

Il n'y a probablement rien de spécial à propos de la même puce dans un boîtier plus petit; en fait, il est susceptible d'être beaucoup mieux en raison de la moindre inductance du boîtier / broche (1). Les chances sont excellentes que si vous placez votre WLCSP au milieu de la même disposition que le TQFP64, cela fonctionnera très bien.

Pratiquement: il suffit de mettre 3-4 condensateurs dans le boîtier 0603 ou plus petit (0402 est parfait), valeur 100nF ou plus grande , à quelques mm de votre petit WLCSPmicrocontrôleur, même côté ou côté opposé de la carte.Utilisez des plans de masse et d'alimentation, donnez à chaque pad BGA son propre via directement à l'alimentation ou à la terre si possible (ou un via par couple de pads), et ne vous inquiétez pas, cela fonctionnera.

Ou si vous voulez vraiment en être sûr: connectez une bonne sonde de portée différentielle haute vitesse à l'arrière des vias alimentation / terre sous la puce et voyez s'il y a des problèmes assez gros pour être un problème.

(1) d'accord, certains packages ont des condensateurs intégrés et qui peuvent varier avec la taille du package, mais c'est assez peu probable pour un simple microcontrôleur

Cela peut être excessif ou non selon les exigences PDN de votre puce. Pour calculer, j'ai utilisé avec succès cet outil d'Altera (maintenant Intel) à des fins pratiques.

https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/support/support-resources/support-centers/signal-power-integrity/power-distribution-network.html

Pour les cas qui nécessitent plus d'attention (je dirais cependant% 1 des cas), on peut utiliser un simulateur FEM comme COMSOL ou un autre.

Conservez les plafonds supplémentaires, mais transformez-les en une banque parallèle

La règle empirique "un condensateur de découplage par broche d'alimentation", bien que le son, ne dit rien sur comment ils doivent être disposés sur le PCB. La solution normale pour les boîtiers de type BGA / BGA est de placer le découplage sur le côté opposé de la carte par rapport au boîtier, ce qui lui permet d'être aussi proche que possible des broches d'alimentation et de terre. Cependant, étant donné les contraintes de conception imposées par les emplacements de paquet que vous proposez, vous aurez besoin de microvias ou de vias branchés / plaqués (c'est-à-dire correct via dans le pad) pour briser les traces vers n'importe quelle couche autre que le haut. / p>

Cela signifie que vous devrez avoir vos découpleurs au périmètre du colis. Bien qu'il ne soit pas idéal, c'est toujours un état de fait tolérable pour une conception à basse vitesse. Cependant, les contraintes de rupture peuvent signifier que vous ne pouvez pas non plus séparer toutes les paires alimentation / terre individuellement vers leurs propres découpleurs. Dans ce cas, ce que vous pouvez faire est de connecter les broches en parallèle, puis de connecter cette banque parallèle de broches à une banque parallèle correspondante de découpleurs au périmètre de l'emballage, en respectant la règle "un cap par broche d'alimentation".