Guten Tag,
ich lese mich gerade ein wenig in die Thematik der ML-Leiterplatten ein.
Dass bei 4 Lagen GND und VCC innen sein soll habe ich soweit
herausgefunden aber noch nicht verstanden wieso das besser ist? (ich
fange erst mit dem Lesen an...)
Unsicher bin ich mir auch ob auf die beiden äußeren (Signal-)Lagen eine
Massefläche, so wie es bei 2-Lagen-Leiterplatten ja gerne gemacht wird,
angelegt werden darf/soll/muss?
Ich habe mechanisch bedingt 2 40-polige Steckverbinder auf der
Unterseite deren Signale alle von Bauteilen auf der Oberseite kommen.
Ist es sinnvoll die Signale möglichst auf der Oberseite zu routen und
erst kurz vorm Stecker den Lagenwechsel zu machen? Die Stecker sitzen
mehr oder weniger am äußeren Rand der Leiterplatte. Das ergibt dann eine
große Anzahl DK in Reihe kurz vorm Stecker und damit eine unterbrochene
"Linie" der Versorgungslagen.
Eher ungünstig oder nicht relevant?
Jetzt sind es doch gleich mehrere Fragen geworden...
Würde mich trotzdem über ein paar Anregungen freuen :)
Anfänger schrieb:> Dass bei 4 Lagen GND und VCC innen sein soll habe ich soweit> herausgefunden aber noch nicht verstanden wieso das besser ist?
Die wirken dann wie ein Kondensator und verbessert die
Versorgungsspannung, da HF-Störungen kurzgeschlossen werden.
Anfänger schrieb:> ich lese mich gerade ein wenig in die Thematik der ML-Leiterplatten ein.> Dass bei 4 Lagen GND und VCC innen sein soll habe ich soweit> herausgefunden aber noch nicht verstanden wieso das besser ist? (ich> fange erst mit dem Lesen an...)
Stell dir eine Platine mit Versorgung außen und Signallagen innen vor.
Nun versuchst du auf dieser Platine eine Signalleitung zu verfolgen.
Klingelts?
Anfänger schrieb:> ich lese mich gerade ein wenig in die Thematik der ML-Leiterplatten ein.> Dass bei 4 Lagen GND und VCC innen sein soll habe ich soweit> herausgefunden aber noch nicht verstanden wieso das besser ist? (ich> fange erst mit dem Lesen an...)
Muss nicht, hängt vom Anwendungsbereich ab.
Wenn Du oben und unten SMD hast und nur vier Lagen wirs Du nicht umhin
kommen krativ zu werden. Da lege ich schon gerne mal die versorung nicht
als Plane aber als Baum auf eine Aussenlage um wenigstens EINE innenlage
zum Routen zu haben.
vn n. schrieb:> Stell dir eine Platine mit Versorgung außen und Signallagen innen vor.> Nun versuchst du auf dieser Platine eine Signalleitung zu verfolgen.> Klingelts?
Stell Dir vor Du hast aussen nur SMD und willst das auch noch routen.
Und innen nur VCC und GND. Klingelts??? :)
GeraldB schrieb:> Die wirken dann wie ein Kondensator und verbessert die> Versorgungsspannung, da HF-Störungen kurzgeschlossen werden.
Auch das ist Anwendungsabhängig. Im Metallgehäuse kann ich da schön
darauf verzichten. Kondensator?? Da packe ich ein paar 100pf und 10u
Keramisch zusätzlich drauf und verzichte darauf zwei Lagen extra
spendieren zu müssen.
Und so gehts weiter...
Es gibt bis auf einige wichtige Fälle kein Generalrezept.
rgds
6a66 schrieb:> Stell Dir vor Du hast aussen nur SMD und willst das auch noch routen.> Und innen nur VCC und GND. Klingelts??? :)
Nicht so wirklich, nein. Keine Ahnung, was du zum ausdruck bringen
willst. Vierlagig, doppelseitig bestückt, mit einer durchgängigen
Groundplane und einer nur in Ausnahmefällen durch Signale unterbrochenen
VCC-Lage ist nun wirklich kein Problem.
vn n. schrieb:> Stell dir eine Platine mit Versorgung außen und Signallagen innen vor.> Nun versuchst du auf dieser Platine eine Signalleitung zu verfolgen.> Klingelts?
Das ist so offensichtlich dass ich glaubte nicht darauf eingehen zu
müssen :)
Die Kapazität zwischen den Innenlagen hängt ganz empfindlich vom
Lagenaufbau ab. Bei vielen vierlagigen Leiterplatten im Poolservice hat
man hierauf keinen Einfluss und bekommt eben den Lagenaufbau, den ein
"regulärer Kunde" teuer bezahlt. Beim nächsten Pool-Auftrag kann er
schon ganz anders sein. Bei der Kapazität reden wir nicht über sehr
viele Nano- oder gar Mikrofarad, sondern über Picofarad, d.h. relevant
ist die Kapazität nur bei sehr schnellen Digitalschaltungen. Relevant
wird das auch erst bei einem Lagenabstand von höchstens 100-200 µm. Ist
der Lagenabstand nicht explizit spezifiziert, kann man bei einer
üblichen Leiterplatte mit 1,5mm durchaus irgendetwas von 400 µm bis 1 mm
erhalten.
Andreas S. schrieb:> Relevant> wird das auch erst bei einem Lagenabstand von höchstens 100-200 µm
Klar ist ein Lagenpaar ein Plattenkondensator, aber das wird aus
Unkenntnis generell weit überschätzt. Einen merklichen Einfluss hat das
bei einem Aufbau mit dünnen Kapton-Folien zwischen GND und VCC, aber das
ist den Mehraufwand fast nie wert.
Dass man so auf Stützkondensatoren verzichten könnte ist eine reine
Illusion.
Georg
Anfänger schrieb:> eine> Massefläche, so wie es bei 2-Lagen-Leiterplatten ja gerne gemacht wird
Da sich da die Bauteile und die Signal-Leiterbahnen befinden, lässt sich
kaum eine sinnvolle Massefläche anlegen; gemeint ist elektrisch
sinnvoll, nicht bloss ein paar Inseln. Was gerne gemacht wird, weil es
geil/profassionell aussieht, muss noch längst nicht physikalisch
sinnvoll sein. Und die übliche Argumentation, damit wird Ätzmittel
gespart, ist bei einem Multilayer nur absurd.
Georg
Hmmm... die Antworten lassen mich ernsthaft darüber nachdenken ob 4
Lagen wirklich notwendig und sinnvoll sind, oder ob ich doch nur 2 Lagen
verwenden sollte?
Im Anhang mal ein Bild von den Komponenten und Verbindungen
vn n. schrieb:> Nicht so wirklich, nein. Keine Ahnung, was du zum ausdruck bringen> willst. Vierlagig, doppelseitig bestückt, mit einer durchgängigen> Groundplane und einer nur in Ausnahmefällen durch Signale unterbrochenen> VCC-Lage ist nun wirklich kein Problem.
Klar ist das kein Problem. Mache ich auch. Aber das ist ja das was ich
beschrieben habe: In solchen Fälle ist es nötig sich von der "reinen
Lehre" GND- und VCC-Plane zu trennen. Aber nur die Sichtbarket der
Traces als Argument um in den Außenlagen zu routen sehe ich nicht. a)
kann ich an den Bauteilen messen und b) gehe ich davon aus das was ich
gelayoutet habe auch in Kupfer vorhanden (Ausnahmen bestätigen die
Regel) ist und dann kann ich im Layoutprogramm nachvollziehen was wohin
geht.
Ich gehe sogar noch weiter: Beidseitig dicht SMD bestückt, 4-lagig, eine
Signal-Innenlage und eine GND-Innenlage in der ich auch verschiedene
Spannungen route und notfalls auch kurze Signale. Habe ich noch mehr
Platz.
Soll heißen: es gibt nicht die absolute Empfehlung.
rgds
Anfänger schrieb:> Im Anhang mal ein Bild von den Komponenten und Verbindungen
Da würde ich bei der Platzierung aber noch mal überlegen sofern nicht
Orientierung und Position vorgegeben sind.
Die grüne Leiste oben rechts ist IMHO unterhalb der dicken Stiftleiste
in der Mitte besser aufgehoben - der größere Teil der Verbindungen
lassen sich dann ohne Vias routen. Ähnlich dürfte es bei den anderen
Stiftleisten sein: In welchem Falle sind mehr Verbidnungen direkt und
weniger mit Vias zu routen?
rgds
Das ist ja das Blöde an der Sache...
die unteren beiden zweireihigen Steckverbinder gehören an ein Modul, das
sieht man in dem Bild leider nicht. Das muss auf die Oberseite (rot), so
ausgerichtet sein, und alle Signale sind unveränderlich vorgegeben.
Höchstens nach unten oder oben darf ich den verschieben.
Bei der DDR-Leiste konnte ich zumindest die Signale begrenzt so legen
wie ich will. Nur die Signale zum grünen Stecker rechts oben müssen so
verbunden werden wie ich es eingezeichnet habe.
Die beiden 40-poligen (die grünen) müssen auf die Unterseite und die
Position von dem rechts oben ist auch fix vorgegeben.
Ich dachte schon einen guten Kompromiss gefunden zu haben nehem
Vorschläge aber dankend an!
Anfänger schrieb:> Ich dachte schon einen guten Kompromiss gefunden zu haben nehem> Vorschläge aber dankend an!
:( Ich denke da kann ich nicht mehr viel dazu machen.
rgds
vn n. schrieb:> Nun versuchst du auf dieser Platine eine Signalleitung zu verfolgen.
Wieso sollte man das tun? Außer vielleicht man ist Bastler oder kann
nicht korrekt layouten und meint den Fehler nun auf der Platine direkt
finden zu müssen. Oder man will ein Produkt nachbauen.
Ab und zu ist es gut, ein paar Signale nach innen zu nehmen, um den
Aufbau nicht allzu offensichtlich zu machen.
Bei 6-lagigen oder mehr ist dann eh Schluss mit Verfolgen.
Zur Not kann man die ersten Musterplatinen ja "normal" machen, wenn man
meint, Leitungen verfolgen zu müssen.
Woher dieser Standard, die Versorgungslagen nach innen zu nehmen kommt,
habe ich mich auch schon gefragt. Hat vermutlich mit alten Zeiten zu
tun, als Baugruppen noch repariert wurden und sogar noch die
Bauteilebezeichnungen für den Service aufgedruckt wurden.
Gruß
Joachim
Anfänger schrieb:> Ist es sinnvoll bei 4 Lagen auch noch Masseflächen auf den äußeren Lagen> zu haben?
Diese Frage ist auch nicht pauschal zu beantworten, sondern immer im
Gesamtzusammenhang zu betrachten. Je nach Signalfrequenz oder
-anstiegszeit dient eine Massefläche auch als Referenzebene oder zur
Abschirmung. Aus Gründen, die ich in anderen Beiträgen schon erläutert
habe, kann es sogar sehr sinnvoll sein, schnelle Signale möglichst
konsequent auf Innenlagen zu führen und ggf. auch beidseitig mit
Kupferflächen abzudecken. Ein weiterer Punkt ist der Wärmetransport.
Kupferflächen können sowohl zur Wärmespreizung entlang der Oberfläche
dienen als auch zur Ein- und Auskopplung von Wärme in die bzw. aus den
Masseflächen, vorzugsweise mit einer Vielzahl an Microvia.
Und zuguterletzt gibt es auch fertigungstechnische Aspekte zu
berücksichtigen. Die im Lagenstapel vorhandenen Kupferflächen müssen
möglichst symmetrisch sein, damit sich die Leiterplatte beim Verpressen
und beim Löten nicht verbiegt. Genauer gesagt, treten die eigentlichen
Probleme erst beim Abkühlen auf, d.h. die Leiterplatte ist dann krumm
oder auf den Lötstellen und SMD-Bauteilen liegt eine gewaltige
mechanische Spannung. Für einen 0201-Widerstand ist das noch unkritisch,
für einen großen Keramikkondensator oder ein IC im hochpoligen
BGA-Gehäuse nicht mehr, ebenso bei aufgelöteten Modulen.
Innenlagen sollten nach Möglichkeit entweder möglichst vollständig oder
gar nicht mit Kupferflächen gefüllt sein, da es ansonsten zu
Unebenheiten beim Verpressen kommen kann, insbesondere bei Dickkupfer.
Als weitere Optionen gibt es auch noch Gitterfüllungen, gerade für die
Außenlagen.
Ach so, noch ein Hinweis: nach Möglichkeit sollte auf den Außenlagen der
Abstand zwischen Pads und Kupferflächen eher groß gewählt werden und
nicht im Bereich der minimalen Struktubreiten liegen. Ich habe es selbst
schon erlebt, dass bei zu geringem Abstand winzige Lotnadeln durch
Kapilarkräfte in den Spalt zwischen Leiterplatte und Lötstopplack
gewachsen sind. In einem solchen Fall wurde die Verbindung nach einigen
Wochen plötzlich leitfähig, dummerweise erst nach dem Einbau in die
Maschine eines Kunden. Bei der Inspektion der Baugruppe unter dem
Mikroskop war beim besten Willen kein Kurzschluss zu erkennen, aber der
Durchgangsprüfer (und die Fehlfunktion) sagten das Gegenteil. Ich war
bei der eigentlich extrem trivialen Schaltung (Pegelwandler zwischen 5V-
und 24V-Logik) etwas nachlässig und hatte den Defaultabstand für
Kupferflächen nicht vergrößert und kontrolliert.
Meine Empfehlung lautet daher, mindestens 0,4 mm Abstand einzuhalten,
bei großen Pads für bedrahtete Teile sogar 1 mm.
Joachim schrieb:> Woher dieser Standard, die Versorgungslagen nach innen zu nehmen kommt,> habe ich mich auch schon gefragt.
Ein wichtiger Aspekt ist die von mir erwähnte Symmetrie des
Kupferanteils, um kein "Bimetall" zu kreieren. Wenn man also die
durchgängigen Versorgungslagen nicht symmetrisch anordnet, muss man
ansonsten ungefüllte Signallagen ebenfalls auffüllen. Heutzutage
beherrschen so etwas fast alle Layoutprogramme, aber früher(TM) ging das
nicht automatisch, insbesondere als die Layoutvorlagen noch per Hand mit
Tuschefüller und Rubbelsymbolen erstellt wurden. Ich wage gar nicht, mir
auszudenken, wie sehr sich ein Layouter freute, wenn er zunächst
tagelang Füllflächen ausgemalt hatte und dann noch eine Layoutänderung
eingebracht wurde. Da dürfte es zu so mancher Handgreiflichkeit oder
einigen Suiziden gekommen sein. :-)
Andreas S. schrieb:> Da dürfte es zu so mancher Handgreiflichkeit oder> einigen Suiziden gekommen sein. :-)
Tuschezeichner haben ja auch immer eine Rasierklinge zur Hand...
Georg
