Forum: Platinen Multilayer: ungenutze vierte Lage


von Peter (Gast)


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Hallo zusammen,
habe eine gut gefüllte Signal-Lage (Top).
Minimales Signal-Routing muss auf eine zweite (Bottom) ausweichen.
 Die erste Innenlage: GND1 und GND2 (physisch nebeneinander platziert).
 Die zweite Innenlage: VCC1, VCC2, VCC3 (physisch nebeneinander 
platziert).

Meine Frage:
Was mache ich mit dem Rest der vierten Lage (Bottom). Diese ist doch 
sehr sehr leer und könnte z.B. eine zusätzliche GND oder VCC-Lage 
(parallel zu den Existierenden) darstellen. Aber handele ich mir dann 
unzulässige ungewollte Masseschleifen ein bzw. ich habe hier im Forum 
gelesen, dass 3 durchgängige Cu-Lagen mit einer Signal-Lage zum sich 
verbiegen führen kann.
Eine Zweilagenvariante ist keine Option, da ich mir so mein geschätzte 
GND-Lage und VCC-Lage sehr stark zerstückeln muss.

Grüße und danke für Vorschläge.
Peter

von Mike J. (linuxmint_user)


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Es könnte ein Problem beim ätzen der Platine geben wenn der Anteil von 
wegzuätzendem und nicht wegzuätzendem Flächen auf einer Platinenseite 
nicht homogen ist.

Also ich würde den Bereich mit einer GND-Fläche auslegen.
Eine volle Vcc Fläche halte ich für eine schlechte Idee.

Vielleicht machst du daraus eine GND-Fläche und platzierst dort 
Möglichkeiten um vielleicht noch einen Angstkondensator für jede 
Versorgungsspannung unter zu bringen.

Peter schrieb:
> ich habe hier im Forum
> gelesen, dass 3 durchgängige Cu-Lagen mit einer Signal-Lage zum sich
> verbiegen führen kann.

Heizt sich deine Platine denn so stark auf?
Man könnte mit Ansys-Workbench simulieren ob es sich in deinem Fall 
wirklich um solch ein Problem handelt.

Also wenn du dort Chips auf der einen Seite hast die Wärme produzieren 
und zu einer großen Temperaturdifferenz  auf der Platine führen, dann 
solltest du dir Sorgen machen. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert 
ist das aber eher vernachlässigbar.

von Wühlhase (Gast)


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Was meinst du mit "vierter Lage"...deine kaum genutzte Bottom-Lage?

Ich hoffe doch, deine höherfrequenten Signale laufen nicht über Kanten 
deiner Planes hinweg?

Falls die Antwort auf meine Eingangsfrage 'ja' lautet: Laß sie so. Das 
ist kein Makel, dein Lagenaufbau ist aus EMV-Erwägungen so wie er ist 
(ist er doch?), damit ist es ok. Mache Masseflächen nur dort wo du weißt 
daß du sie brauchst. Starre Regeln helfen da nicht, ebenso wenig wie das 
ästhetische Empfinden. Letzteres sollte nach Beendigung der Arbeit 
natürlich nicht fehlen, es sollte allerdings keinesfalls in 
Konstruktionserwägungen einfließen.

von Peter (Gast)


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Danke für eure Meinungen.

Wühlhase schrieb:
> Was meinst du mit "vierter Lage"...deine kaum genutzte Bottom-Lage?

Genau.

Wühlhase schrieb:
> Ich hoffe doch, deine höherfrequenten Signale laufen nicht über Kanten
> deiner Planes hinweg?

Zum Teil richtig. Die GND-Planes sind größer als die Signalpfade, die 
VCC-Planes hingegen nicht; diese sind jedoch auch durch die GND-Planes 
von den Signalpfaden abgeschirmt. Ich hoffe, das dies soweit ok sein 
sollte!?

Mike J. schrieb:
> Es könnte ein Problem beim ätzen der Platine geben wenn der Anteil von
> wegzuätzendem und nicht wegzuätzendem Flächen auf einer Platinenseite
> nicht homogen ist.

Das verstehe ich nicht. Wie kann ein Verhältnis homogen sein? Meintest 
du gleiches Verhältnis? Das hielte ich dann für nicht ganz richtig. In 
den meisten Fällen wird es wohl immer recht deutlich ein Verhältnis 
ungleich 1:1 sein (siehe z.B. GND-Plane)

Mike J. schrieb:
> Heizt sich deine Platine denn so stark auf?

Thermisch wird das absolut unbedenklich sein. Also wohl entsprechend 
auch, was die Verformung betrifft, so das dann der ursprüngliche Grund 
sein sollte.

Mike J. schrieb:
> Also ich würde den Bereich mit einer GND-Fläche auslegen.
Wühlhase schrieb:
> Laß sie so.

Mhm. Damit bin ich dann wohl wieder am Anfang angelangt: Was denn nun 
hahaha. Ich werd morgen mal bei MCB direkt nachfragen. Eventuell haben 
diese Profis ja eine Meinung dazu.

von Helmut S. (helmuts)


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> iese ist doch sehr sehr leer und könnte z.B. eine zusätzliche GND oder VCC-Lage 
(parallel zu den Existierenden)

Du solltest die Unterseite so mit einem Muster (Kreise, Rechtecke oder 
Linien) füllen, dass du ungefähr den gleichen Füllgrad wie auf der 
Oberseite bekommst. Da freut sich dann der Boardhersteller da sich die 
Platinen dadurch nicht schon bei der Herstellung(verpressen) verbiegen.

von Peter (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Du solltest die Unterseite so mit einem Muster ... füllen,

Ergeben sich dadurch dann nicht floatende Kapazitäten zu meinen 
Masseflächen? Diese sollten laut diverser Design-Richtlinien nach 
Möglichkeit vermieden werden. Oder trifft hier die Aussage von

Wühlhase schrieb:
> Starre Regeln helfen da nicht

zu?

von Helmut S. (helmuts)


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Dann schau halt, dass die Muster nicht beide Flächen gleichzeitig 
überlappen oder zumindest nur wenig.

von Wühlhase (Gast)


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Freie, "potentialfreie" Kupferflächen sind nie eine gute Idee. 
(Kurzschlußringe betrachte ich nicht als Flächen, und diese haben 
normalerweise eine Berechtigung.)

Sie sind nicht immer ein Problem im Sinne von "funktioniert nicht", 
allerdings ist mir kein Vorteil bekannt den das bringen würde.

Sie können in ungünstigen Fällen aber zum Nichtfunktionieren der 
Schaltung beitragen, EMV-Probleme sind sehr selten auf nur eine Ursache 
zurückzuführen. Vorabbewertungen sind meist qualitativer Natur da deren 
Folgen quantitativ nur schwer bestimmbar sind.

von Peter (Gast)


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Guten Morgen zusammen,
hier die Einschätzung des technischen Supports von MultiCirctuiBoards:
- nur (sehr) wenige Leiterbahnen auf Bottom-Seite (im Vergleich zu Top) 
können zur Unterätzung führen und es kann beim Aufbringen von 
Lötstoplack (>100°C) zur Verformung kommen.
- Lösung: Wie bereits von Helmut S. vorgeschlagen Kupfer-Geometrien 
aufbringen. Diese sollten idealerweise Vollflächen und kein Gitter sein. 
Diese müssen nicht elektrisch definiert sein. Können also floatend 
gelassen werden. Das sollte unbedenklich sein.

Danke für das Mitdiskutieren
Peter

von Mike J. (linuxmint_user)


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Du hast doch: Signallage|GND|Vcc|50%-Signallage

Logisch wäre es eine zweite GND-Fläche zu nutzen.

Der Abstand zwischen Signallage und GND ist doch sehr klein.
Der Abstand zwischen GND und Vcc ist recht groß und
der Abstand zwischen Vcc und 50%-Signallage ist wieder sehr klein.

Es sieht doch quasi so aus als ob zwei ganz dünne doppelseitige 
Leiterplatten mit einem dickeren Träger verklebt werden.

https://www.multi-circuit-boards.eu/leiterplatten-design-hilfe/lagenaufbau/serien.html

Der Kern in der Mitte ist hier 700µm dick und die beiden äußeren 
Schichten sind jeweils nur 340-380µm dick.
Wenn du also nur die halbe Fläche hast, aber der Abstand auch nur halb 
so groß ist, dann ist die Kapazität dieses Kondensators genau so groß 
wie die zwischen GND und Vcc. :-D

Es ist doch viel "schlimmer" dass die Leitungen an der Unterseite eine 
kapazitive Kopplung zu Vcc haben als dass neben den Leiterbahnen GND 
liegt.

*FR4 Prepreg Typ 7628. Dicke 170 – 190 µm

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