Forum: Platinen PCB Design von 0.5mm pitch 64-pin BGA


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von Jonatan Winkelmaier (Gast)


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Ich bin auf der Suche nach Low-Power Mikrocontrollern auf Ambiq Micro 
gestoßen. Da gab es Anfang des Jahres mal eine Info in einem Newsletter, 
dass die MCU grade mal mit 10uA pro MHz läuft.

Gehe ich auf http://ambiqmicro.com/ sehe ich aber leider keine genaueren 
Informationen zu Apllo 2. Unter Contact us, habe ich dann gesehen, dass 
hier ein Distributor Fujitsu Electronics Europe GmbH angegeben wird: 
http://www.fujitsu.com/feeu

Nach etwas suchen bin ich dann über 
http://www.fujitsu.com/uk/about/resources/news/press-releases/2017/feeu-20170117-1.html 
auf ein Factsheet gestossen:
http://www.fujitsu.com/uk/Images/Apollo2%20Product%20Brief%20v2%20(002).pdf

Dort habe ich gelesen, dass es 2 Gehäuseformen gibt:
2.5 x 2.5 mm (0.35mm) 49-pin CSP with 34 GPIO
4.5 x 4.5 mm (0.5mm) 64-pin BGA with 50 GPIO

Ich habe mich noch nie an so einen kleinen Pitch bei BGA heran gewagt. 
Ich weiss noch nicht mal ob es einen günstigen Prototypen Service gibt, 
der mir hier weiterhelfen kann.

Wie auch immer, ich bin auch anscheinend auf den Vorgänger gestoßen. 
Leider selber Pitch :(. Aber die MCU ist gar nicht mal so teuer mit 
1.25€ für ARM Cortex M4 mit 256KB Flash und 32KB RAM: 
http://shop.feeu.com/epages/es966226.sf/en_GB/?ObjectPath=/Shops/es966226/Categories/Ultralow_power_MCUs_and_RTCs/Page__Category

Hat jemand hier einen Prototypen Service, den er mit empfehlen kann und 
einen Layout Vorschlag, mit dem die PCB kostengünstig gefertigt werden 
könnte?

: Verschoben durch Moderator
von Jens (Gast)


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Jonatan Winkelmaier schrieb:
> dass die MCU grade mal mit 10uA pro MHz läuft.

Was nützt dir das, wenn du den µC nicht sinnvoll auf die Platine 
bekommst. Unter 4 Lagen geht da gar nichts, vermutlich wirst du auch 
Blind-Vias nutzen müssen. Auf jeden Fall ist die Platine eine 
Herausforderung.

von Uwe N. (ex-aetzer)


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Das sehe ich immer öfters in letzter Zeit: man meint, das günstigste 
Bauteil gefunden zu haben um dann festzustellen, das was beim Bauteil 
gespart wird umso mehr in Layout und vor allem die Fertigung gesteckt 
werden muss :)

Wenn Du keine akute Platznot hast, nimm was jenseits von 0,5mm Pitch.
Denn das wird nicht im Pool gefertigt (d.h. nicht günstig), weil
Du vermutlich Pluggen musst(bei 0.5mm Pitch kannst Du keine Dogbones 
verwenden) und kleine Strukturen (100µm) benötigt werden.

Ist der µC auch noch voll belegt, dann wird es im Zweifel noch übler ;)

von Ich (Gast)


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Abhängig von Pinbelegung und Anzahl benötigter GPIOs bekommt man das 
auch mit 2 Lagen hin:
 * Balls in der Luft hängen lassen (kein Pad, keine Paste, keine 
Aussparung im Lotstopp), wenn man
 * Balls "durchverbinden" - z.B. wenn GND bis in die Mitte muss, werden 
halt 3 GPIOs auf dem Weg dahin dauerhaft auf GND gezogen

Das ergibt interessante Einschränkungen, der Bestücker mag dich nicht 
sooo gern, geht aber. 9x9 auf 2-lagiger Flex, gleicher Pitch ...

Bastlerfreundlicher wäre es, nach einem fertigen Modul zu suchen, das 
sich auch gleich um Versorgung, Flash, Takt kümmert und JTAG/GPIO nach 
draußen routet.

von Jonatan Winkelmaier (Gast)


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Naja, die End-Applikation wird sehr klein werden, insofern muss ich mich 
wohl oder übel mal damit beschäftigen.

Außerdem: Einem Ingeneur ist nicht zu schwör... hat man die 
Herausforderung einmal gemeistert, dann ist es auch kein Hexenwerk mehr. 
4 Lagen sind generell ok, da ich sowieso wahrscheinlich einen 
Masse-Layer brauche. Ob ich einen eigenen VCC-Layer noch hinbekomme muss 
ich dann natürlich mal schauen...

Aber wie gesagt: Ideen, welcher Proto-Service mir soetwas fertigen 
könnte? Ich will einfach mal die Möglichkeiten im Voraus checken...

Ansonsten schon einmal etwas von Ambiq Micro gehört? Bzw. von Fujitsu 
Electronics Europe GmbH? Ich wusste gar nicht, dass Fujitsu auch 
Distribution in Europa macht... ich schreibe die mal an, und frage ob 
die vielleicht Erfahrungen bei Kunden haben mit dem Teil.

von Hurra (Gast)


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Jonatan Winkelmaier schrieb:
> Ansonsten schon einmal etwas von Ambiq Micro gehört? Bzw. von Fujitsu
> Electronics Europe GmbH? Ich wusste gar nicht, dass Fujitsu auch
> Distribution in Europa macht... ich schreibe die mal an, und frage ob
> die vielleicht Erfahrungen bei Kunden haben mit dem Teil.

Die sind bei mir gleich mal ganz unten durch, und zwar aus einem 
einzigen Grund:
Keine Datenblätter veröffentlichen.

Das ist die größte, Tschuldigung, Dreckssitte, die in letzter Zeit immer 
mehr einreißt. Man muss erst mal betteln, anmelden, und sonstnochwas, 
damit man Datenblätter bekommt.
Nur um dann festzustellen, dass das tolle Bauteil auf die Anwendung aus 
diesesm oder jenem Grund nicht passt. Wie das halt so ist, bei der 
Bauteilsuche.

Dafür nimmt es sich diese, tschuldigung, Drecksbude dann heraus, einem 
für die nächsten 1000 Jahre mit IOT-Werbemist zu bewerfen.

Das zieht die Suche nach Bauteilen wirklch unnötig in die Länge.

Nein, diese Firma wird ganz weit hinten auf die Liste kommen :-(

von Dietrich L. (dietrichl)


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Hurra schrieb:
> Man muss erst mal betteln, anmelden, und sonstnochwas,
> damit man Datenblätter bekommt.

Naja, wenn man etwas sucht, findet man bei ihnen doch ein Datenblatt 
ohne "contact us for support":
http://www.ambiqmicro.com/wp-content/uploads/2016/11/Apollo_MCU_Data_SheetDS0010V0p90_0.pdf

von Jonatan Winkelmaier (Gast)


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Also, ich habe Fujitsu mal angeschrieben und etwa eine halbe Stunde 
später eine eMail und einen deutschsprachigen Rückruf erhalten. Die 
scheinen wohl neu im Distributions-Geschäft zu sein, bzw. hatten wohl 
damals mal Halbleiter und haben sich neu orientiert und verkaufen seit 
kurzem auch wieder Halbleiter in Ihrer Distribution.

Zum Vorgänger Apollo 1 sind alle Datenblätter, Application-Notes und 
Beispiele auf der Ambiq Micro Website ohne Registrierung im Support 
Bereich herunterladbar. Apollo 2 soll Apollo 1 in der Peripherie und 
Software wohl sehr ähnlich zu sein. Ambiq Micro überarbeite aber derzeit 
seine Dokumentation und versucht diese zu verbessern. Man erwarte daher 
die Datenblätter in wenigen Tagen/Wochen, je nachdem ob es noch einen 
weiteren Review gibt. Man bittet mich um Geduld, da Ambiq Micro wohl ein 
sehr kleiner Laden ist. Klingt schonmal gut.

Generell scheint der Pitch wohl wirklich nicht trivial zu sein, aber 
Fujitsu selbst hat intern ein Break-out Board erstellt, bei dem mal 
getestet wurde, wie man ein Layout für einen 64-pin 0.5mm Pitch BGA am 
Besten umsetzt. Man hat mir angeboten das Layout mal zukommen zu lassen. 
Anscheinend überlegt Fujitsu auch das Breakout-Board zu verkaufen.

Bzgl. der PCB: Am Besten sind anscheinend wirklich Blind-Vias mit 0.25mm 
Durchmesser. Wenn die Technologie es unterstützt, kann man auch 0.28mm 
pads mit 0.127mm Bohrungen für TH-Vias verwenden. Leiterbahnen 0.09mm 
und BGA Pads von 0.22 - 0.254mm. Ich frag diese Daten mal bei ein paar 
PCB Prototypen Services an. Ich bin mal gespannt...

von MiWi (Gast)


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Jonatan Winkelmaier schrieb:

> Aber wie gesagt: Ideen, welcher Proto-Service mir soetwas fertigen
> könnte? Ich will einfach mal die Möglichkeiten im Voraus checken...


db-electronic... die haben bisher meine BGA-Muster anstandslos 
gefertigt. Nicht billig aber preiswert.

MiWi

von MiWi (Gast)


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Hurra schrieb:

> Keine Datenblätter veröffentlichen.

Und - sagst Du das dem CEO oder wie die Entscheider bei denen heißen?

>
> Das ist die größte, Tschuldigung, Dreckssitte, die in letzter Zeit immer
> mehr einreißt. Man muss erst mal betteln, anmelden, und sonstnochwas,
> damit man Datenblätter bekommt.
> Nur um dann festzustellen, dass das tolle Bauteil auf die Anwendung aus
> diesesm oder jenem Grund nicht passt. Wie das halt so ist, bei der
> Bauteilsuche.
>

Bei mir gibts dann eine Mail die mehr oder weniger sagt, daß sie als 
Lieferant aus dem Rennen sind wenn die Dinge, die sie verkaufen wollen 
nnur mit Registrierung/NDA/Email-Werbeflut nicht erhältlich sind. Auch 
andere liefern schöne Teile.

Hilft nicht immer aber manchmal.

Miwi

von 6a66 (Gast)


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Jonatan Winkelmaier schrieb:
> Da gab es Anfang des Jahres mal eine Info in einem Newsletter,
> dass die MCU grade mal mit 10uA pro MHz läuft.

Wenn man sich das Datenblatt genau ansieht:
35uA/MHz oder 78uA/MHz (Seite 353):
Der STM32L431 braucht um die 100uA/MHz.
Alle Angaben typisch bei 25°C :)

Also Revolutionär ("Power sensitive applications today are not looking 
for incremental reductions in energy consumption - they need 
revolutionary advances and the Apollo MCUs deliver.") sieht anders aus.

rgds

von Pandur S. (jetztnicht)


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Naja, bei Low Power Ankuendigungen sollte man immer erst vergleichen, 
was damit gemeint ist...
zB der Controller ist dauernd, dh 99.995% der Zeit im sleep ?
Oder er ist voll am Aarbeiten, mit allen Einheiten voll dran ?

Wie wird er gebraucht werden ? Staendig im Sleep, oder staendig
am Arbeiten ? Woran soll er arbeiten ?

von 6a66 (Gast)


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Uwe N. schrieb:
> Das sehe ich immer öfters in letzter Zeit: man meint, das günstigste
> Bauteil gefunden zu haben um dann festzustellen, das was beim Bauteil
> gespart wird umso mehr in Layout und vor allem die Fertigung gesteckt
> werden muss :)

Na, das ist doch schon lange so.
Erst vor kurzem gesehen: ein PCB mit 1x BGA200, der Rest der etwa 
200x200mm war dann auf 4 Lagen erledigt (großteils diskret). Das ganze 
PCB musste mit 8 Lagen gemacht werden. Welch Verschwendung.

Postulat: BGA macht nur wirklich Sinn, wenn die Leiterplatte dafür nicht 
zu groß wird und der Platzbedarf ein BGA rechtfertigt.

rgds

von Guest (Gast)


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6a66 schrieb:
> Postulat: BGA macht nur wirklich Sinn, wenn die Leiterplatte dafür nicht
> zu groß wird und der Platzbedarf ein BGA rechtfertigt.

Oder es den nötigen Chip nur als BGA gibt. Bei FPGAs ist das oft der 
Fall sobald man bestimmte Transceiver braucht.

Jonatan Winkelmaier schrieb:
> Bzgl. der PCB: Am Besten sind anscheinend wirklich Blind-Vias mit 0.25mm
> Durchmesser. Wenn die Technologie es unterstützt, kann man auch 0.28mm
> pads mit 0.127mm Bohrungen für TH-Vias verwenden. Leiterbahnen 0.09mm
> und BGA Pads von 0.22 - 0.254mm. Ich frag diese Daten mal bei ein paar
> PCB Prototypen Services an. Ich bin mal gespannt...

Das wird teuer. Die besten Design Conatraints im Pool hat Multi-CB, das 
sind 0.1mm trace/clearance und 0.2mm drill auf 4 Lagen soweit ich mich 
erinnere.

Ist das 64-ball Grid denn voll belegt? Falls nicht könnte doch was 
gehen...

von Guest (Gast)


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Guest schrieb:
> Das wird teuer. Die besten Design Conatraints im Pool hat Multi-CB, das
> sind 0.1mm trace/clearance und 0.2mm drill auf 4 Lagen soweit ich mich
> erinnere.

Update: Mittlerweile machen sie sogar 6 Lagen bei den genannten 
Constraints. Allerdings kannst du damit gerade so 0.8mm pitch jedec grid 
(ddr2-4 ram) layouten. 0.5 geht weiterhin nur bei besonderen grids.

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