Hallo Forum, kann ich bei einer 4-Lagen Platine mit 1,55mm Stärke und 35um Cu in etwa von einer Dicke der Zwischenlagen von ca. 0,5mm ausgehen. Sind die Lagen alle gleich dick oder ist die Mittellage stärker. Und ist dann ein Er von ca. 4-4.2 für FR4 praktikabel. Ich habe mir mit einem Stripline-Calculator die Werte laut Anhang ermittelt. Ist das soweit aus Eurer Sicht ok? Es sollen 3-6 GHz über drei bis fünf cm von einem IC-Pad an den Rand der Platine auf eine SMA Connector gehen. Danke für Eure Hinweise/Anmerkungen. Markus DL8MBY
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Markus W. schrieb: > kann ich bei einer 4-Lagen Platine mit 1,55mm Stärke und 35um Cu > in etwa von einer Dicke der Zwischenlagen von ca. 0,5mm ausgehen Nur wenn das irgendwo so steht. Wenn nicht ist der Lagenaufbau eben nicht spezifiziert. Kleine Abstände aussen und ein dickerer Kern sind günstiger für impedanzkontrollierte Schaltungen, aber entweder ein Hersteller bietet das ausdrücklich so an, oder du gibst selbst den Layerstack vor, das könnte aber teurer werden, weil nicht poolfähig. Georg
Markus W. schrieb: > kann ich bei einer 4-Lagen Platine mit 1,55mm Stärke und 35um Cu > in etwa von einer Dicke der Zwischenlagen von ca. 0,5mm ausgehen. Nein, das solltest Du mit dem Hersteller absprechen welche e(r) und welche Kerne er nimmt. Ist normalerweise eine der ersten Fragen. rgds
Hallo Forumgäste und Foristen, ich kann nur sagen, dass in meiner Firma, die hier und da selber Platinen herstellt, die Zwischenlagen alle aus der selben Faser- matte bestanden und mit Cu beschichtet waren. Nachdem die Struktur geätzt wurde, wurden die Teile zusammen gepresst und verklebt. Ich habe da nur beiläufig mal drauf geschaut, als wieder Platinen gefertigt wurden, wenn ich mir Platinenreste/Abfälle zum Basteln geholt habe. Wie das die anderen Fertiger machen, ist mir leider nicht bekannt und die Technologien ändern sich sicherlich auch mit der Zeit. So werden z.B. bei uns neuerdings die Cu Lagen mittels Laser entfernt und nicht mehr galvanisch, wie es früher der Fall war. Hat jemand von Euch mit dem Portal portal.multi-circuit-boards.eu bereits Erfahrung und dort seine Platinen (Prototypen), die HF-tauglich sind bereits gefertigt? Von Ihnen war der in Anhang angegebene Preiskalkulator. Danke! Markus DL8MBY
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Noch eine Frage zum Layout, welche Struktur der Stripleitung würdet Ihr empfehlen. Ich habe mit dem PCB-Kalkulator von KiCAD zwei Varianten Synthetisiert. Ist die Variante mit Kupfer zu beiden Seiten der Stripline besser und ist die Simulation soweit richtig, wenn links und rechts noch Durchkontaktierungen nach Masse gesetzt sind. Wie sind da Eure Erfahrungen? Markus DL8MBY
Markus W. schrieb: > ich kann nur sagen, dass in meiner Firma, > die hier und da selber Platinen herstellt, > die Zwischenlagen alle aus der selben Faser- > matte bestanden und mit Cu beschichtet waren. Die Vollzeit-Fertiger fertigen aber viel mehr verschiedene Varianten - und im Pool wird das genommen was gerade sowieso gefertigt werden muss. Da sind keine Lagenabstände garantiert, das kostet extra.
Willst Du damit sagen, dass selbst wenn ich eine Testplatine, zwecks Impedanzmessung, machen lasse, es bei der nächsten Bestellung nicht garantiert ist, dass die Werte eingehalten werden? Wen dem so ist, dann müsste ich eventuell beim Layout vorsehen, dass man z.B. nachträglich eine dünne Semi-Rigit Leitung drauf löten kann. Ein Kompromiss, der bei kleinen Stückzahlen wohl eingegangen werden kann. Danke für den Hinweis. Markus DL8MBY
Markus W. schrieb: > es bei der nächsten Bestellung nicht garantiert ist, > dass die Werte eingehalten werden? Es ist genau das garantiert, was du vereinbart hast - wenn dir das zuviel Mühe ist, musst du nehmen was du zufällig bekommst. Dann brauchst du aber über Impedanzen garnicht erst nachzudenken. Also sorge für einen bestimmten Lagenaufbau oder lass es, wenn dir das nicht gefällt. Alle professionellen Multilayer haben einen definierten Layerstack, sowas kann man nicht dem Zufall überlassen. Georg
Markus W. schrieb: > Willst Du damit sagen, dass selbst wenn ich eine > Testplatine, zwecks Impedanzmessung, machen lasse, > es bei der nächsten Bestellung nicht garantiert ist, > dass die Werte eingehalten werden? Jep.
Markus W. schrieb: > Willst Du damit sagen, dass selbst wenn ich eine > Testplatine, zwecks Impedanzmessung, machen lasse, > es bei der nächsten Bestellung nicht garantiert ist, > dass die Werte eingehalten werden? Das hängt davon ab, ob ein spezieller Lagenaufbau vereinbart wurde. Ein seriöser Hersteller(!) überprüft bei Aufträgen mit Impedanzkontrolle natürlich, ob die gewünschten Impedanzen eingehalten werden können. Man muss aber an dieser Stelle auch zwischen verschiedenen Arten der Impedanzkontrolle unterscheiden: - Gestaltung der Leiterbahnbreiten, Materialdicken, usw., so dass rechnerisch die gewünschten Impedanzen entstehen - Simulation auf Basis der konkreten Materialtypen - Messung anhand von mitgefertigten Testcoupons - Messung anhand ausgewählter "echter" Leiterbahnen Bei außenliegenden impedanzkontrollierten Leiterbahnen, insbesondere differentiellen Signalen, muss man den ganz erheblichen Einfluss des Lötstopplacks berücksichtigen. Hierbei kann es zu erheblichen Dickenschwankungen kommen. Früher(tm) hat man solche Leiterbahnen auf die Außenlagen gelegt, aber heutzutage hat man aus verschiedenen Gründen meist eine wesentlich bessere Reproduzierbarkeit auf den Innenlagen, insbesondere wenn die Außenlagen mehrere Galvanisierungsschritte, Ätzschritte und ggf. Schleifvorgänge benötigen. Suche Dir also einen geeigneten Hersteller, sprich dort mit einem Layoutberater und gestalte anschließend das Layout basierend auf dessen Empfehlungen bzw. Design Rules.
Hallo zusammen, danke für Eure Ratschläge und Hinweise. Leider kann ich mir nicht vorstellen, dass ein Fertiger bei Stückzahlen < 10 und einem Privatmann-Auftrag so großen Aufwand treiben wird. Zudem will ich nicht hunderte von Euros für ein Hobby-Projekt investieren. Der bereits kalkulierte Preis von knapp 200€ liegt schon nahe an meiner Schmerzgrenze. Möglicherweise schaffe ich es mich bei jemandem an seinen Nutzen dranzuhängen, wenn SHF-faugliche Platinen gefertigt werden. Da ich so was noch nie gemacht habe, bin ich etwas blauäugig an die Sache rengetreten. Habt Ihr noch weitere Vorschläge, wie ich als Privatperson an halbwegs erschwingliche PCBs komme, die den gewünschten Anforderungen entsprechen? Wie weit schwanken eigentlich die Herstellungs- verfahren bei den FR4 Platinen. So nach meinem Gefühl würde ich sagen, dass ich mit einer Toleranz von +-10 Ohm bei einer 50 Ohm Leitung leben kann. Danke für Eure Mühen. Markus DL8MBY
Markus W. schrieb: > danke für Eure Ratschläge und Hinweise. > Leider kann ich mir nicht vorstellen, dass > ein Fertiger bei Stückzahlen < 10 und einem > Privatmann-Auftrag so großen Aufwand treiben > wird. Doch, diesen Aufwand betreiben die Fertiger auch bei Stückzahlen im einstelligen Bereich. Bei privaten Auftraggebern wird ggf. eine Anzahlung und die ausdrückliche Erklärung, dass es sich bei dem Auftrag um eine Sonderanfertigung ohne Widerrufsmöglichkeit handelt, verlangt. > Zudem will ich nicht hunderte von Euros > für ein Hobby-Projekt investieren. > Der bereits kalkulierte Preis von knapp 200€ > liegt schon nahe an meiner Schmerzgrenze. Für z.B. neun Leiterplatten a 200€ könnte das schon etwas werden. > Habt Ihr noch weitere Vorschläge, wie ich als > Privatperson an halbwegs erschwingliche PCBs > komme, die den gewünschten Anforderungen > entsprechen? Sammelbestellung mit anderen Projekten, die denselben Leiterplattenaufbau benötigen. Du kannst aber vielleicht auch bei einigen Poolanbietern anfragen, ob sie gelegentlich auch impedanzkontrollierte Nutzen herstellen, für die Du ggf. sehr kurzfristig den Lagenaufbau genannt bekämst. > Wie weit schwanken eigentlich die Herstellungs- > verfahren bei den FR4 Platinen. Es gibt dort gewaltige Unterschiede der Herstellungsverfahren, und zwar in Abhängigkeit von Lagenaufbau, Schichtdicken (z.B. Dickkupfer), Eisbergtechnik, echte/unechte Sacklöcher, buried Vias, Metallinlays, Kunststoffinlays, Kantenmetallisierungen, Plugging, Microvias, Chemikalienresistenz, Ausgasungseigenschaften, usw.. Auch bei den FR4-Materialien gibt es ganz beträchtliche Unterschiede. Allen gemeinsam ist bloß, dass es sich um Glasfasergewebe mit Kunstharztränkung handelt. Gerade für HF-Anwendungen bzw. sehr schnelle Digitalschaltungen kommt es auf die Faserausrichtung und Webtechnik der Glasfasermatten an. Weitere wichtige Parameter sind die Glasübergangstemperatur, Verlustwinkel, Dispersion, Spannungsfestigkeit, Temperaturausdehnungskoeffizienten (unterschiedlich in verschiedenen Richtungen!), Farbe, usw.. Statt aber selbst in die Produktdatenblätter der Zulieferer (z.B. Isola, Panasonic, Rogers) zu schauen und sich selbst Cores, Prepregs, Kunstharz, Lötstopplack herauszusuchen, solltest Du den Leiterplattenhersteller kontaktieren, mit ihm alle wichtigen Parameter besprechen und Dir dann ein paar Empfehlungen für Materialkombinationen geben lassen. Dann übernimmt der Hersteller auch die Haftung für geeignete Materialkombinationen. Wir hatten bei einer sehr aufwändigen und damit exorbitant teuren Leiterplatte das Problem, dass ein Füllharz feine Blasen aufwies und dadurch die Leiterplatte delaminierte. Da mussten der Leiterplattenhersteller und der Zulieferer wochenlange Testreihen fahren, um die Materialien optimal abzustimmen. Glücklicherweise musste unser Kunde die Kosten nicht tragen, sondern hatte "nur" einen sehr ärgerlichen mehrmonatigen Projektverzug. > So nach meinem Gefühl würde ich sagen, dass ich mit > einer Toleranz von +-10 Ohm bei einer 50 Ohm > Leitung leben kann. Solche Schwankungen sind bei schmalen Leiterbahnen schon innerhalb eines Fertigungsloses zu erwarten. Daher solltest Du mit eher dicken Isolierschichten (Core/Prepreg) und somit breiten Leiterbahnen arbeiten, so dass die Toleranzen durch den Ätzvorgang erträglich bleiben.
Markus W. schrieb: > > Leider kann ich mir nicht vorstellen, dass > ein Fertiger bei Stückzahlen < 10 und einem Doch das geht, macht aber kostentechnisch wenig Sinn, da 5 Stück vermutlich ähnlich viel wie 50 Stück (oder so) kosten würden... > Privatmann-Auftrag Dann kannst Du Multi-CB eh nicht nutzen, die liefern gar nicht an Privat, steht übrigens auch direkt unten im Kalkulator.
@Mac Gyver > Dann kannst Du Multi-CB eh nicht nutzen, die liefern gar nicht an > Privat, steht übrigens auch direkt unten im Kalkulator. Privat bedeutet auf Rechnung über meine Firma, die ich aber selber begleichen muss. Damit fällt das Problem weg. @Andreas, danke für die ausführliche Antwort, die für mich Mangels Detailwissen fast zu hoch ist, zumindest was manche Termini angeht. Loriot würde da sagen - Ich will doch nur ein gekochtes Ei ;-) Die ersten Schritte sind halt immer die schwierigsten und man muss wohl oder übel Lehrgeld dafür zahlen. Danke allen beteiligten bei der Exkursion in die Leiterplatten- Herstellung. Markus DL8MBY
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impedanz_protokoll.png
31 KB
Anbei jeweils ein Bild eines Impedanztestcoupons, den der
Leiterplattenhersteller auf Basis des von mir gelieferten Layouts und
Lagenaufbaus erstellt hat, und des zugehörigen Prüfberichts. Man sieht,
dass jeder Testcoupon vier Strukturen ("Beschreibung" bzw. "Lage")
enthält und insgesamt fünf Nutzen produziert wurden.
Es waren drei Nutzen bestellt worden, so dass der LP-Hersteller die
beiden schlechtesten Nutzen gleich in die Tonne gekloppt hat. Dieser
Schwund findet sich natürlich irgendwo in der Kalkulation und damit im
Preis wieder.
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Hallo Andreas, die Leitung besteht ja aus zwei parallelen Leitungen. Wird damit auch das Übersprechen zwischen den Leitern bewertet, oder handelt es sich um eine Differenz-Leitung. Frage nur, um das besser verstehen zu können. Danke für Deine Erläuterung. Markus
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Es handelt sich um ein differentielles Leitungspaar mit einer differentiellen Impedanz von 92 Ohm. Hierbei handelt es sich um einen Kompromiss zwischen PCI Express Gen1 (100 Ohm), Gen2 (85 Ohm) und den eingesetzten Steckverbindern (100 Ohm). Die Single-Ended-Impedanzen wurden nicht explizit gemessen, sondern nur berechnet. Hierbei scheiden sich auch ein wenig die Expertenmeinungen: die einen halten die SE-Impedanzen für völlig unwichtig, die anderen sogar für wichtiger als die differentielle. Und beide haben irgendwo recht. ;-)
Andreas S. schrieb: > die einen halten die > SE-Impedanzen für völlig unwichtig, die anderen sogar für wichtiger als > die differentielle "Wichtiger" ist die Meinung eines US-PCB-Gurus zur Weiterführung von Kabeln auf Leiterplatten, es gab mal einen mehrseitigen Fachartikel im US-Journal für PCB Design dazu. Ich schliesse mich dem an und wundere mich, dass ausser mir noch jemand sich überhaupt mit sowas beschäftigt - hier kommen ja hauptsächlich Spezialisten wie Falk Brunner zu Wort, für den alles was mit Impedanz zu tun hat nur unnötiger neumodischer Firlefanz ist. Georg
Danke Andreas für Deine Erklärung. Nach meiner bescheidenen Meinung ist die Single-Ended-Impedanzen, zumindest über das €r für die Verluste im PCB Material verantwortlich und damit die Dämpfung des Signals, selbst wenn das Differenzsignal super angepasst ist. Es wird damit wohl absolut gesehen immer schwächer durch die Verluste im PCB-Medium und damit irgend wann nicht mehr am Endpunkt detektierbar. Ich hoffe soweit mich verständlich ausgedrückt zu haben. Gruß Markus DL8MBY
Markus W. schrieb: > für die Verluste im PCB Material verantwortlich > und damit die Dämpfung des Signals Das war nicht die Fragestellung. Es geht darum, dass man beim Übergang von einem Kabel, etwa CATx, auf eine Leiterplatte entweder die single ended Impedanzen anpassen kann oder die differentielle Impedanz, aber nicht gleichzeitig beides. Folglich ist die Frage, was wichtiger ist, nicht ganz uninteressant. Nebenbei bemerkt, innerhalb einer Leiterplatte spielt die Signaldämpfung normalerweise keine Rolle, dazu sind die Wege zu kurz. Georg
Georg schrieb: > Nebenbei bemerkt, innerhalb einer Leiterplatte spielt die Signaldämpfung > normalerweise keine Rolle, dazu sind die Wege zu kurz. Ab einigen GHz werden die Verluste in FR4 aber deutlich. Und z.B. USB3 ist einige GHz. Und wenn es nicht einige GHz sind, dann ist bei Platinen eine exakte Impedanzanpassung auch nicht mehr so noetig...
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