Est-il toujours possible de réduire le nombre de couches sur un PCB en agrandissant la carte


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Je vois qu'un PCB à 2 couches est vraiment bon marché à prototyper. Un PCB à 4 couches coûte presque 4x plus cher. J'ai une conception qui utilise la RAM DDR3 où j'ai besoin de faire correspondre les longueurs de trace. Cependant, je dois également réduire les coûts. J'observe qu'opter pour un PCB plus grand à 2 couches est plus économique qu'un PCB à 4 couches. Un travail de conception si j'utilise le PCB 2 couches au lieu de 4, bien que mes longueurs de trace soient beaucoup plus longues?

Pourquoi le PCB 4 couches est-il tellement plus cher par rapport au PCB 2 couches? De 2-4 couches est une grande différence de prix? J'aimerais savoir pourquoi ? La plupart des conceptions commerciales semblent utiliser 4 couches lorsqu'elles ont de la RAM. Pourtant, ils sont capables de vendre à des prix aussi bas. Je comprends que la fabrication en vrac aide vraiment, mais de combien les PCB coûtent-ils réellement b? LEts disent en petites quantités pour faire un PCB 4 couches est de 4 $? Combien cela coûterait-il lorsque je le ferais en quantité de 100?


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Il ne s'agit pas seulement de l'adaptation de longueur pour les hautes fréquences, mais également de l'adaptation d'impédance. Il est presque impossible d'obtenir des traces différentielles de avec une carte à deux couches (car le plan de masse est si loin). 100Ω
Tom Carpenter

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Pour les grosses puces BGA, il est pratiquement impossible de répartir les brochages sur 2 couches, et parfois même 4 couches n'est pas recommandé.
helloworld922

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Pour certains circuits, vous pouvez le faire. Une interface DDR3 n'en fait certainement pas partie!
Brian Drummond

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La terminaison de la série là-bas pour cette raison, oui. Mais si le reste des traces n'est pas égalé en impédance, une terminaison en série n'aidera pas. Il y a tout un domaine de l'ingénierie électronique dédié à cela.
Tom Carpenter

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Vous ne devriez pas encore essayer la DDR3, et certainement pas sur une carte à 2 couches. Si vous souhaitez utiliser le type de processeur qui utilise ce type de technologie de mémoire, vous feriez bien mieux d'intégrer le module CPU de quelqu'un d'autre sur votre propre carte. Quelque chose comme Gumstix ou Beagle, peu importe.

Réponses:


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Ah l'horreur d'essayer de faire fonctionner le DDR en deux couches :) La réponse longue est bien sûr d'apprendre sur l'intégrité du signal et d'essayer de comprendre exactement ce que vous faites. J'ai déjà vu cela se faire auparavant, et même passer EMI mais avec de nombreuses mises en garde. Tout d'abord, il n'y avait qu'une seule pièce DDR. Deuxièmement, le contrôleur a été soigneusement conçu pour acheminer tous les signaux dans les deux premières rangées de billes largement espacées de sorte que tous les signaux acheminés sans vias sur la couche supérieure vers la partie DDR. Ensuite, le fond a été utilisé pour un avion GND, même s'il était à 60 mils. Les itinéraires ont été appariés, mais gardés "extrêmement" courts. Enfin, la partie a été exécutée aussi lentement que possible, essentiellement la fréquence minimale autorisée par la partie DDR. Oh, et nous avions une horloge à spectre étalé pour EMI.

Je dirais en règle générale que ce n'est pas une bonne idée et que vous devriez vous en tenir à quatre couches et réduire les coûts ailleurs. Si vous allez le faire, ne vous attendez même pas à atteindre sa vitesse maximale et si vous essayez de router plusieurs pièces comme un module DIMM ou à clapet. Je dirais que ça ne vaut même pas la peine d'essayer.

Le coût dépend de tant de facteurs d'où vous le faites à combien, c'est un problème beaucoup plus petit à des volumes très élevés que pour des volumes de proto faibles. Les maux de tête auxquels vous serez confronté en essayant de déboguer une conception à deux couches n'en valent presque jamais la peine. Le temps de mise sur le marché accru auquel vous serez confronté en essayant de le faire fonctionner vaut à lui seul le coût d'une couche 4 dans de nombreux cas.

Vous mentionnez un volume de 100 comme s'il était élevé, mais ce n'est pas du tout une fois que vous commencez à vous déplacer dans les milliers, les centaines de milliers, il y a une forte baisse du prix de quelques centaines de pièces. Même chose si vous vous déplacez au large quelque part. À titre d'exemple, je peux penser que mon prix américain sur les unités 10K d'une carte à 10 couches est d'environ 50 $, mais mon offshore de la même chose est de 25 $. Votre prix dépendra également de l'efficacité avec laquelle vous utilisez le panneau (votre maison de circuit imprimé fabrique des panneaux dans des formats de feuilles standard.) Si vous n'en installez que deux par panneau et que vous avez beaucoup de déchets, votre coût augmentera comme si vous n'en commandiez que 2 et laissez de la place pour 20 sur le panneau. Soit dit en passant, c'est ainsi que fonctionnent les lieux qui regroupent les commandes de circuits imprimés.

Pourquoi cela coûte-t-il plus cher? Eh bien, c'est beaucoup de travail de minerai, implique le double du matériau et nécessite un peu plus de précision ou de compétence. Une double couche est juste un morceau de cuivre FR4 plaqué des deux côtés, il suffit de percer des trous, de masquer, de graver et de post-traiter. Pour un masque de panneau à quatre couches et graver les deux couches, puis stratifier deux autres couches externes sur chaque masque latéral et graver à nouveau en faisant très attention à ce qu'elles s'alignent correctement, puis percer et post-traiter. Ce n'est qu'un exemple, mais le fait est que le processus comporte plus d'étapes, plus de main-d'œuvre, plus de matériel et plus de coûts.

Il pourrait être utile de mentionner qu'il existe des puces pour l'industrie mobile qui prennent des choses comme LPDDR4 montées directement sur elles pour une solution tout en un. Je voudrais quand même une carte à quatre couches pour une distribution d'énergie, un découplage et un routage appropriés des autres signaux, mais c'est un angle intéressant à prendre en compte.


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+1 pour inclure la partie coût de la question dans votre réponse, qui est actuellement omise de toutes les autres réponses.
Dan Henderson

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Il existe un certain nombre de raisons pour lesquelles vous avez des cartes multicouches, et en ce qui concerne la conception à haute vitesse, DDR3 par exemple, il se passe beaucoup plus que les connexions d'une broche à l'autre.

À des vitesses élevées, la physique derrière les feilds électriques et magnétiques devient un facteur ainsi que les exigences de vitesse de puissance. Il ne s'agit plus simplement de se connecter d'un point A à un point B. L'itinéraire que vous emprunterez aura un effet, donc à haute fréquence, vous risquez de perdre de l'espace car vous ne pouvez pas / ne devez pas acheminer les signaux dans cette zone ou près de ce groupe de signaux, etc. Les alimentations sont lentes et ne peuvent pas répondre à la demande de courant dans les circuits numériques. Vous pourriez avoir une alimentation électrique juste à côté de la broche, et votre puce peut toujours ne pas fonctionner correctement, car les circuits numériques nécessitent des courants rapides, et beaucoup. Le bloc d'alimentation peut avoir un courant nominal élevé, mais un bloc d'alimentation n'a pas une réponse rapide. Et c'est là que les condensateurs de découplage, les condensateurs en vrac et la distribution globale du réseau électrique entrent en jeu. Toutes ces choses sont nécessaires pour une vitesse élevée, et certaines d'entre elles dépendent de la pile de couches. Pas seulement le nombre de couches, mais ce que sont réellement les couches.

Contrôle des feilds, et en réduisant leurs effets, EMI , sheilding, capacité inter plane, l' intégrité du signal , l' intégrité de la puissance et la complexité de routage, sont la raison pour laquelle vous avez peut - être une carte multicouche contre une carte de couche 2. Vous pourriez PEUT-ÊTRE vous en sortir avec une carte à 2 couches, mais vous devrez soit modéliser la carte de circuit imprimé (parasites) et en fonction de votre contenu haute fréquence, regarder et voir si toutes vos exigences sont remplies.

Pouvez-vous donc réduire le nombre de couches?

Oui, vous pouvez.

Est-ce que ça marchera ?

Oui. Non peut-être. Tout ce qui précède.

Essayez de rechercher ce site, pour certains des termes en gras. Il pourrait répondre à certaines questions ou en créer de nouvelles.


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Henry Ott suggère cinq objectifs liés à la compatibilité électromagnétique qu'une conception de carte devrait essayer d'atteindre. Elles sont:

  1. Une couche de signal doit toujours être adjacente à un plan.
  2. Les couches de signaux doivent être proches de leurs plans adjacents.
  3. Les plans de puissance et de masse doivent être étroitement couplés.
  4. Les signaux à grande vitesse doivent être acheminés sur des couches enterrées situées entre les plans. De cette façon, les avions peuvent agir comme des boucliers et contenir le rayonnement des traces à grande vitesse.
  5. Les plans de masse multiples sont très avantageux, car ils abaissent l'impédance de masse (plan de référence) de la carte et réduisent le rayonnement en mode commun.

Selon Ott, le plus petit nombre de couches pouvant satisfaire tous ces objectifs est huit . De haut en bas, les calques sont:

  1. Pads composants et signaux basse fréquence
  2. Puissance
  3. Sol
  4. Signaux haute fréquence
  5. Signaux haute fréquence
  6. Sol
  7. Puissance
  8. Signaux basse fréquence et pads de test

Donc, si les performances EMI / EMC maximales sont votre objectif, augmenter la taille de votre carte n'aidera pas. Vous devez avoir suffisamment de couches. Même pour des problèmes d'intégrité du signal modérés, un plan de masse solide est une bonne chose à avoir.


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La réponse topologique directe est "non".

Il y a des choses que vous pouvez faire sur une carte à deux couches que vous ne pouvez tout simplement pas faire à une seule couche, quelle que soit leur taille. Arrêt complet.


comme ça? croiser les fils? Vous pouvez le faire avec un cavalier.
monstre à cliquet

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Est-ce de la triche? Je suppose que pour une réponse pragmatique, vous avez raison: dans ce cas, la question semble "évidente". Bien sûr, vous pouvez faire quoi que ce soit avec une planche assez grande et suffisamment de fil balançant :)
GreenAsJade
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