Hallo, ich route gerade eine vierlagige Platine für den UHF-Bereich. Der vorhandene Platz rund um meinen Transceiver-IC ist dabei so eng und bereits von den Signalleitungen bzw. Leitungsanpassungen aufgebraucht, dass ich für die meisten der Blockkondensatoren vor folgender Wahl stehe: a) Anbinden über lange Leiterbahn, d.h. Abstand Spannungspin IC zu Blockkondensator etwa 7 bis 12mm. Mit bekannter Faustregel komme ich so auf 7-12 nH Induktivität. Vom Blockkondensator dann weiter zur Spannungsquelle. b) Anbinden über ein Via. Das heißt vom Spannungspin IC etwa 1,5mm Leiterbahn zu einem Via (Durchmesser 0,3 mm) zum unteren Layer. Dort auf dem unteren Layer dann nochmal 1 mm Leiterbahn zum Blockkondensator und von dort zur Spannungsquelle. Induktivität also 2,5 nH + Induktivität Via. Leiterbahnbreite wäre in beiden Fällen jeweils 0,25 mm. Welche der beiden Varianten wäre die günstigere, um die Induktivität gering bzw. die Spannung sauber zu halten?
Rein gefühlsmäßig würde ich in jedem Fall die zweite Variante vorziehen. Der Kondensator muss dann aber auf der Unterseite sitzen. Bisher hatte ich damit keine Probleme, außer eben den Kondensator unten zu haben, was bei der Bestückung nicht so prickelnd ist. 7 - 12 mm über eine Leiterbahn sind eindeutig zu lang.
>.. UHF-Bereich .. Blockkondensatoren ... Anbinden über lange Leiterbahn
Soll das ein Witz sein ? Ein Milimeter Leiterbahn kann als 1nH
angenommen werden. Die Induktivitaet hast ja selbst berechnet. Falls nur
die Wahl zwischne etwas Schlechtem und etwas Unbrauchbarem besteht
sollte man es sein lassen.
Und vielleicht mit einer 6 Lagigen neu beginnen. Im Einzelstueck sind
das 100 euro mehr, aber die vergebens gemachte Arbeit ist auch auch
nicht umsonst.
Was sind denn die Bauteilgroessen ? 0603 ?
Hallo Mika, Eine andere Not-Alternative wäre vielleicht, die Pins deines IC nicht direkt über deine 250µm Leitung zu verbinden, sondern über die Plane an deine Kondensatoren. Diese Verbindung wäre dann bedeutend breiter und damit niederinduktiver, und das trotz der 2 Vias. Kommt natürlich darauf an, wieviel versch. Spannungsschienen du hast. Was für eine Bauform hat der IC ? Soll die Platine ein- oder zweiseitig bestückt werden ? @ Aehh (Gast): > Und vielleicht mit einer 6 Lagigen neu beginnen. 6 Lagen heisst (leider) noch nicht, das man damit Mikas Problem löst. Zumindest nicht, wenn der Lagenaufbau EMV gerecht sein soll und Impedanzen (hier mit Sicherheit) berücksichtigt werden müssen. > Im Einzelstueck sind das 100 euro mehr, aber die vergebens gemachte > Arbeit ist auch auch nicht umsonst. In einer Serie (die vielleicht hier geplant ist) ist die verrichtete Arbeitszeit (fast) irrelevant da man dies in der Regel nur einmal tut, hier zählt jeder Cent der Platinenkosten. Versuch mal einen Einkäufer (die von Leiterplatten i.d.R. keine Ahnung haben) 2 Lagen mehr zu verkaufen. Gruss Uwe
mika schrieb: > b) Anbinden über ein Via. Das heißt vom Spannungspin IC etwa 1,5mm > Leiterbahn zu einem Via (Durchmesser 0,3 mm) zum unteren Layer. Dort auf > dem unteren Layer dann nochmal 1 mm Leiterbahn zum Blockkondensator und > von dort zur Spannungsquelle. Induktivität also 2,5 nH + Induktivität > Via. Hallo, nur so, die Alternative ist unbrauchbar. Ich weiss zwar nicht, in welchem Frequenzbereich du arbeitest, aber wenn die Möglichkeit besteht, solltest du für den Kondensator gleich auf jeder Seite 2 Vias nebeneinander vorsehen (im GHz-Bereich zu empfehlen). Natürlich ist es unschön, wenn die Cs auf der anderen Seite sitzen, aber bei FPGAs mit3 oder 4 Versorgungsspannungen geht das eigentlich garnicht anders. Falls du es hyperexotisch haben willst (ist hier im Forum ja sehr beliebt): man kann 0402-Kondensatoren in teilmetallisierte Vias einlöten. Jedenfalls wenn man genug Geld hat. Gruss Reinhard
Hallo Reinhard, was sind teilmetallisierte Vias ? Klingt nach Blind Vias ... oder etwa Backdrilling ? Gruss Uwe
Danke soweit für eure Antworten! Die Platine wird nicht in eine Großserie gehen, es wird wohl auf ca. 10-15 Platinen hinauslaufen. Vier Lagen sind aber mehr oder weniger durch die Kosten als Maximum vorgegeben. Bauform ist 0603, damit man auch noch per Hand eingreifen kann. Der IC sitzt in einem QFN 64 Gehäuse, d.h. 64 Pins auf einem knappen Quadratzentimeter, mit gut 35 0603er Bauteilen, die möglichst nah an den IC ran wollen. Zweiseitige Bestückung wäre nicht das Problem. Die Serie ist klein, d.h. zumindest die Unterseite kann per Hand gemacht werden. Frequenzbereich sind 868MHz. Zum Vorschlag von Uwe N: Eventuell missverstehe ich das, aber in dem Fall wenn ich vom IC zur einer Powerplane möchte, habe ich doch immer noch ein Stückchen schmale Leiterbahn, welches ich vom Pin des IC wegroute, und ein Via? Damit dürfte meine Induktivität insgesamt doch nicht viel anders aussehen wie in meinem zweiten Beispiel. Zwei Vias parallel sind eine Idee, allerdings lässt sich das (sofern der Platz überhaupt da ist) aus Platzgründen in der Regel nur hintereinander und nicht nebeneinander platzieren.
Hallo Mika, > Eventuell missverstehe ich das, aber in dem > Fall wenn ich vom IC zur einer Powerplane möchte, habe ich doch immer > noch ein Stückchen schmale Leiterbahn, welches ich vom Pin des IC > wegroute, und ein Via? Damit dürfte meine Induktivität insgesamt doch > nicht viel anders aussehen wie in meinem zweiten Beispiel. Ja, aber das Via kannst du direkt am Pin (nicht im Pin !) setzen. Das Via geht direkt in deine Plane, genauso am Kondensator. Damit ist der jeweilige Leiterzug kurz und zum Routen der Signale bleibt etwas mehr Platz. Allzuweitweg darf das C auch hier nicht sein, aber etwas mehr Spielraum hast du schon. Wie gesagt, das ist eine Not-Alternative. Gruss Uwe PS: Man darf allerdings auch nicht zu nahe am Pin durchkontaktieren, da sonst die Gefahr des Lötzinnablaufens besteht. Ich denke, 200-250µm Abstand von der Bohrwandung zum Pin sollte gehen - das Via sollte teilweise mit Lötstoplack verschlossen sein. Am besten deinen Bestücker fragen.
Jein, das ist bei dem 64er QFN auch nicht so ohne weiteres möglich, einen 0.3er Via so nahe an einen Pin heranzulegen. Da muss ich erstmal die Leiterbahnen links und rechts davon wegschaffen und zur Seite routen. Mit Restring hat der Via ja einen Durchmesser von 0.6 mm, da passen die benachbarten Leiterbahnen nicht mehr dran vorbei (selbst wenn diese nur 0.15er Breite haben, wäre der Abstand Via -> Leiterbahn 5 mil bzw. 0.125 mm...das sprengt dann schon wieder den Kostenrahmen). D.h. ca. 1 - 1,5 mm Leiterbahn bis zum Via ist unvermeidlich. In der Breite kann ich aber noch 0,1 mm drauflegen. Aber ich sehe schon, die Ideallösung gibt es nicht - ich werde wohl probieren müssen. Auf jeden Fall Danke für deine Antworten!
Nimm 0402er Kondensatoren wenn ihr die Platinen eh bestücken lasst. Hab ich schon per Hand gelötet - geht problemlos wenn man nicht zu zittrig ist und ne gute Pinzette+Lupe benutzt.
Nachtrag: Ja, 250µm sind in diesen Fall mit einem 300µm Via schon arg grenzwertig. Aber ich denke, wenn du den Abstand unter 1mm halten kannst, hast du schon einiges gewonnen. Du ersparst dir auf der Bottom Seite das zweite Leiterbahnstückchen - du bist ja schon in der Plane. Wenn es hart auf Hart kommt könntest du ja dein Via auf 200µm reduzieren. Ich weiß, bei Stromversorgungsvias tut das schon weh. Viel Spass noch beim Entflechten ! Gruss Uwe
Bei 0402ern bin ich als Grobmotoriker doch etwas überfordert, wenn ich
dann doch per Hand ran muss!
>Viel Spass noch beim Entflechten !
Den werde ich werde ich mit Sicherheit noch haben :)
Schönes Wochenende!
Uwe N. schrieb: > was sind teilmetallisierte Vias ? Klingt nach Blind Vias ... oder > etwa Backdrilling ? Hallo Uwe, das ist natürlich eine interessante Frage, das einlöten eines Bauteils senkrecht in ein normales Via macht ja keinen Sinn. In ein Via ohne dk-Hülse halte ich nicht für zuverlässig, ausserdem müsste dann das Bauteil herausstehen. Ein Via für ein Bauteil müsste eine Hülse haben, die etwa in der Mitte unterbrochen ist. Als Mitinhaber einer LP-Fertigung weiss ich im Moment auch nicht, wie man das herstellen sollte, aber die Fa. Beyschlag (heute bei Vishay) hat das jahrelang propagiert für Widerstände, Kondensatoren und Dioden. Das ist aber schon länger her, ich erinnere mich nicht mehr an die Details des Aufbaus. Irgendein Hersteller muss aber eine Methode entwickelt haben, da es Demoboards gab. Auch in den Unterlagen eines FPGA-Herstellers gab es den Hinweis, 0402-Kondensatoren (oder noch kleiner) unter dem BGA in Vias zu bestücken. Meine Meinung dazu ist, dass das nach dem Stand der Technik ziemlich verrückt ist, obwohl es natürlich theoretisch geht. 2 extrem präzise Blindvias und anschliessendes Durchbohren mit etwas geringerem Durchmesser wäre denkbar. Gruss Reinhard
@ Reinhard Kern (Firma: RK elektronik GmbH) (rk-elektronik) > was sind teilmetallisierte Vias ? Klingt nach Blind Vias ... oder > etwa Backdrilling ? Habe sowas schon mal gemacht, zwecks low cost Prototype einer Schaltung welche dann mit embedded Kondensatoren sowie Widerständen gefertigt wurde. Erkläre es hier mit 4 Lagen, wie es oben dargestellt wurde. Im Prinzip sind es 2x Blind Vias, welche auf der gleichen Position von den zwei Aussenlagen auf den zwei Innenlagen gehen. Diese Vias müssen einen größeren Durchmesser haben, als dann die ND Bohrung, auf der gleichen Stelle. Die ND Bohrung wird erst zum Schluß gemacht, und der Bohrdurchmesser muß derart sein, daß das Bauteil daring festgehalten wird. Bei einem 4Layer Platine 1.5mm Dick wird glaube ich eine 0.8mm Core genommen, sprich man hat 0.4mm Metallisiert, dann 0.8mm ND, dann 0.4mm Metallisiert. Das ist ein teilmetallisiertes Via, Die Kosten sind wie für Blind Vias auf beiden Seiten, sprich wenn man die sowieso schon hat, dann sind es kaum Mehrkosten (außer ev. den Bohrerwechsel für die ND Bohrungen, wenn man das zahlen muß).
Hallo Reinhard, danke für dein Feedback. > Auch in den Unterlagen eines FPGA-Herstellers gab es den Hinweis, > 0402-Kondensatoren (oder noch kleiner) unter dem BGA in Vias zu > bestücken. Ich bin mir fast sicher, das die Jungs dort von gepluggten Vias ausgehen, anders kann ich es mir nicht vorstellen. Gepluggte Vias haben ja auch ihre Vorteile ... @chris: > Habe sowas schon mal gemacht, zwecks low cost Prototype einer Schaltung > welche dann mit embedded Kondensatoren sowie Widerständen gefertigt > wurde. Embedded Components = Low Cost ?? Wo habt ihr das fertigen lassen ? Gruss Uwe
@ Uwe N. (ex-aetzer) >> 0402-Kondensatoren (oder noch kleiner) unter dem BGA in Vias zu >> bestücken. >Ich bin mir fast sicher, das die Jungs dort von gepluggten Vias >ausgehen, anders kann ich es mir nicht vorstellen. Nein, das geht auch mit normalen 0,3mm Vias und 1mm Pitch im BGA. Been there, done that. (Ich bin mir aber nicht ganz sicher ob wir nicht auch etwas gemogelt haben, weil einige Balls NC waren und daruch Platz war ?!?) MFG Falk
@ Falk, habe ich was falsch verstanden ? >> 0402-Kondensatoren (oder noch kleiner) unter dem BGA in Vias zu >> bestücken. Für mich klingt der Satz so, das direkt in die Pads des Cs ein Via gesetzt werden soll. Und das geht wirklich nur mit Pluggen (oder vielleicht noch im äussersten Notfall mit einer ungedeckelten 100µm Bohrung). Gruss Uwe PS: Sorry fürs erneute Zitieren des Satzes von Reinhard
Naja, ich meinte halt die 0402 zwischen die Vias setzen.
@uwe. Was ich mit low cost prototype meinte, ist daß der Prototype ohne embedded components gemacht wurde. Dadurch wurden einige Lagen gespart, sowie auch der Preis für die embedded Geschicht. Weiterhin konnte so der übliche Lieferant genommen werden, wo man einen Rahmenvertrag hat, und so Prototypen günstiger herbekommt. Gegenüber 4 Leiterplatten mit Embedded components, oder 6 mit Boards mit vertikalen Widerständen war der Preisunterschied enorm.
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