Ist es immer möglich, die Anzahl der Lagen auf einer Leiterplatte zu reduzieren, indem man die Platine vergrößert?

Ah, der Horror, DDR in zwei Schichten zum Laufen zu bringen :) Die lange Antwort ist natürlich, etwas über die Signalintegrität zu lernen und zu versuchen, genau zu verstehen, was Sie tun. Ich habe dies schon einmal gesehen und sogar EMI bestanden, aber mit vielen Einschränkungen. Zuerst gab es nur einen einzigen DDR-Teil. Zweitens wurde der Controller sorgfältig entworfen, um auf alle Signale in den ersten beiden Reihen von weit auseinander liegenden Kugeln zu leiten, so dass alle Signale ohne Durchkontaktierungen auf der obersten Schicht zum DDR-Teil geleitet werden. Dann wurde der Boden für ein GND-Flugzeug verwendet, obwohl es 60 Mil entfernt war. Die Routen wurden angepasst, aber "extrem" kurz gehalten. Schließlich wurde der Teil so langsam wie möglich ausgeführt, im Grunde die vom DDR-Teil zugelassene Mindestfrequenz. Oh, und wir hatten eine Spread-Spektrum-Uhr für EMI.

Ich würde als allgemeine Regel sagen, dass dies keine gute Idee ist und Sie sich an vier Schichten halten und an anderer Stelle Kosten sparen sollten. Wenn Sie dies tun möchten, erwarten Sie nicht einmal, dass Sie annähernd die volle Geschwindigkeit erreichen, und wenn Sie versuchen, mehrere Teile wie ein DIMM oder eine Clamshell zu routen. Ich würde sagen, es ist nicht einmal einen Versuch wert.

Die Kosten hängen von so vielen Faktoren ab, von wo bis zu wie viel, es ist ein viel kleineres Problem bei sehr hohen Volumina als bei niedrigen Proto-Volumen. Die Kopfschmerzen, die Sie beim Debuggen eines zweischichtigen Designs haben werden, sind es mit ziemlicher Sicherheit nie wert. Die verlängerte Markteinführungszeit, die Sie beim Versuch haben werden, es zum Laufen zu bringen, ist in vielen Fällen allein die Kosten einer 4-Schicht wert.

Sie erwähnen ein Volumen von 100, als wäre es hoch, aber das ist es überhaupt nicht, sobald Sie anfangen, sich in die Tausende, Hunderttausende zu bewegen, gibt es einen starken Preisverfall von ein paar hundert Stück. Gleiches gilt, wenn Sie irgendwo an Land gehen. Nur als Beispiel kann ich mir vorstellen, dass mein US-Preis für 10.000 Einheiten einer 10-Lagen-Platine etwa 50 US-Dollar beträgt, aber mein Offshore-Preis beträgt 25 US-Dollar. Ihr Preis hängt auch davon ab, wie effizient Sie das Panel verwenden (Ihr PCB-Haus stellt Platinen in Standardplattengrößen her). Wenn Sie nur zwei pro Panel montieren und viel Abfall haben, steigen Ihre Kosten genauso, als ob Sie nur 2 bestellen und Lassen Sie Platz für 20 auf dem Panel. So funktionieren übrigens Orte, die Leiterplattenbestellungen bündeln.

Warum kostet es mehr? Nun, es ist eine Menge Erzarbeit, erfordert doppelt so viel Material und erfordert etwas mehr Präzision oder Geschick. Eine zweilagige Schicht ist nur ein Stück FR4-Kupfer, das auf beiden Seiten plattiert ist. Bohren Sie einfach einige Löcher, maskieren Sie es, ätzen Sie es weg und bearbeiten Sie es nach. Für eine vierschichtige Platine maskieren und die zwei Schichten ätzen, dann zwei weitere äußere Schichten auf jeder Seitenmaske laminieren und erneut ätzen, wobei sehr darauf geachtet wird, dass sie richtig ausgerichtet sind, dann bohren und nachbearbeiten. Das ist nur ein Beispiel, aber der Punkt ist, dass der Prozess mehr Schritte, mehr Arbeit, mehr Material und mehr Kosten hat.

Erwähnenswert ist vielleicht, dass es Chips für die Mobilfunkbranche gibt, die Dinge wie LPDDR4 direkt darauf montieren, um eine All-in-One-Lösung zu erhalten. Trotzdem würde ich mir eine vierschichtige Platine für die richtige Stromverteilung, Entkopplung und Weiterleitung anderer Signale wünschen, aber es ist ein interessanter Winkel, den es zu berücksichtigen gilt.

Es gibt eine Reihe von Gründen, warum Sie Multilayer-Boards verwenden, und wenn es um Hochgeschwindigkeitsdesign geht, beispielsweise DDR3, passiert viel mehr als nur die Verbindungen von Pin zu Pin.

Bei hohen Geschwindigkeiten werden die Physik hinter elektrischen und magnetischen Feldern sowie die Anforderungen an die Leistungsgeschwindigkeit zu einem Faktor. Es geht nicht mehr darum, nur von Punkt A nach Punkt B zu verbinden. Die Route, die Sie nehmen, wird sich auswirken, so dass Sie bei hoher Frequenz tatsächlich Platz verlieren können, weil Sie Signale in diesem Bereich oder in der Nähe dieser Gruppe nicht routen können / sollten von Signalen usw. Netzteile sind langsam und können mit dem Strombedarf in digitalen Schaltungen nicht Schritt halten. Sie könnten eine Stromversorgung direkt neben dem Pin haben, und Ihr Chip funktioniert möglicherweise immer noch nicht gut, da digitale Schaltungen schnelle Ströme benötigen, und zwar viel davon. Das Netzteil hat möglicherweise einen hohen Nennstrom, aber ein Netzteil reagiert nicht schnell. Und hier kommen Entkopplungskondensatoren, Bulk-Kondensatoren und die gesamte Stromnetzverteilung ins Spiel. All diese Dinge sind für hohe Geschwindigkeit erforderlich, und einige davon hängen vom Schichtstapel ab. Nicht nur die Anzahl der Schichten, sondern was die Schichten tatsächlich sind.

Die Kontrolle der Felder und die Reduzierung ihrer Auswirkungen, EMI , Abschirmung, Kapazität zwischen den Ebenen, Signalintegrität , Leistungsintegrität und Routing-Komplexität sind der Grund, warum Sie möglicherweise eine mehrschichtige Platine im Vergleich zu einer 2-Lagen-Platine haben. Sie könnten VIELLEICHT mit einer 2-Lagen-Platine davonkommen, aber Sie müssten entweder die Platine (Parasiten) modellieren und je nach Hochfrequenzinhalt prüfen, ob alle Ihre Anforderungen erfüllt werden.

Kann man also die Anzahl der Schichten reduzieren?

Ja, du kannst.

Wird es funktionieren ?

Ja. Nein, vielleicht. Alles das oben Genannte.

Versuchen Sie, diese Website nach fett gedruckten Begriffen zu durchsuchen. Es könnte einige Fragen beantworten oder einige neue schaffen.

Henry Ott schlägt fünf EMV-bezogene Ziele vor , die ein Platinendesign zu erreichen versuchen sollte. Sie sind:

1. Eine Signalschicht sollte immer an eine Ebene angrenzen.
2. Signalschichten sollten nahe an ihren benachbarten Ebenen liegen.
3. Stromversorgungs- und Erdungsebenen sollten eng miteinander gekoppelt sein.
4. Hochgeschwindigkeitssignale sollten auf vergrabenen Schichten geführt werden, die sich zwischen Ebenen befinden. Auf diese Weise können die Flugzeuge als Abschirmung wirken und die Strahlung der Hochgeschwindigkeitsspuren eindämmen.
5. Mehrere Masseebenen sind sehr vorteilhaft, da sie die Impedanz der Masse (Referenzebene) der Platine senken und die Gleichtaktstrahlung reduzieren.

Laut Ott ist die kleinste Anzahl von Schichten, die alle diese Ziele erfüllen kann, acht . Von oben nach unten sind die Schichten:

1. Komponentenpads und niederfrequente Signale
2. Leistung
3. Boden
4. Hochfrequente Signale
5. Hochfrequente Signale
6. Boden
7. Leistung
8. Niederfrequente Signale und Testpads

Wenn also maximale EMI/EMV-Leistung Ihr Ziel ist, hilft es nicht, Ihre Platine zu vergrößern. Sie müssen genügend Schichten haben. Selbst bei moderaten Bedenken hinsichtlich der Signalintegrität ist eine solide Masseebene eine gute Sache.

Die klare topologische Antwort ist "nein".

Es gibt Dinge, die Sie auf einer zweilagigen Platine tun können, die Sie auf einer einlagigen Platine einfach nicht machen können, egal wie groß sie ist. Punkt.