آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

[pajuhaan]

فکر می کنم دیگه وقتشه از این برد های 2 لایه دل کند و یکم کار درست و حسابی تری کرد .
قبل از هرچیز موضوعی که باعث شد من در به در دنبال یه سازنده با مشخصات ویژه باشم این بود که بردی برای آرم طراحی کردم ( و البته تغییراتی با وضع موجود درش خواهم داد ) که نیاز به یکم تکنولوژی پیشرفته تری در ساخت داره ! که البته تکنولوژی عجیبی نیست و برد های چند لایه همشون این مشخصات رو عموما دارند .
البته تا حالا دو برد 4 لایه طراحی کرده بودم و ساخته شده که مینیم ترکشون 0.3 میلی متر (!!!)بودند و علت 4 لایه بودنشون مشکل در روت کردن یا از این دست به هیچ وجه نبوده و قیمت تمام شده چون رابط در چین در دست بود خیلی راحت بگم مفت در اومد!
اما مشکل کجاست ...
طراحی مدارات چند لایه خارج از جملات کلیشه ای در رابطه با محاسبات مربوط به خطوط تاخیر ، مسیر برگشت جریات تغذیه و پایا های فرکانس بالا و چند صد قانون و قاعده ی دارای مشکلات به مراتب پیچیده تری تا رسیدن به یک برد ساخته شده ، است .

البته یک توصیه دوستانه می کنم و اون اینکه تکنیکال داکیومنت های مریوط به طراحی قطعات BGA رو که شرکت های سازنده ی قطعات توی سایتاشون دارند بخونید . البته اگر دسترسی به یه بودجه ی کلون دارید نیازی به این کار نیست یه آتورت کنید توی 10 الی 20 لایه هرکدون روت رو با موفقیت تموم کرد می تونید بگید کار تموم شده!!! (روشی که خودم به چشم خودم دیدم انجام میدند فقط کافیه به اندازه ی تغذیه ها پلیت پاور تعریف کنید که جریان کشی هم مشکلی براش پیش نیاد! ) بگذریم...

[glow=red,2,300]لطفا اگر کسی تجربه ای در مورد ساخت برد های چند لایه با مشخصات مربوط به برد داره لطف کنه اینجا قرار بده همه رو می تونه راهنمایی کنه و از پرداخت هزینه های بیخودی جلوگیری به عمل بیاره.[/glow]

[pajuhaan]

پاسخ : ساخت برد چند لایه. یک بار برای همیشه!

[glow=red,2,300]مقایسه کلی قیمت ساخت برد های چند لایه [/glow]
هدف ساخت برد های چندلایه ، فرکانس بالا ، دیجیتال و با پکیج های BGA و با مشخصات فنی ویژه هستش .
[hr]
تا اونجا که من میدونم هزینه ی ساخت برد های 4 لایه با 6 لایه و 8 لایه چندان فرقی با هم نمی کنه! تعجب آوره !؟ جدول زیر مربوط به قیمت های یه شرکته ! اما شما توجه داشته باشید که مشخصات فنی که این قیمت رو براش اعلام کرده بدرد کار ما نمی خوره!
مشخصات فنی : سوراخ کاری 12 میل (0.3 میلی متر) و اندازه خطوط و کلیرنس 0.1 میلی متر
بدون شک برای روت یه برد به قطعات BGA نیاز به سوراخ های با اندازه 0.1 میلی متر و ترک هایی با اندازه و کلیرنس 0.05 میلیمتر خواهیم داشت .

[glow=red,2,300]انواع کلی Via[/glow]
البته در طراحی و ساخت برد های چند لایه 3 نوع ویا داریم که ما فرض می کنیم تمام برد هامون رو با ویا هایی با سوراخ های سر تا سری -Through- می زنیم و ویا های blind و buried رو ازش استفاده نمی کنیم . احتمالا تاثیر زیادی در قیمت تمام شده خواهد داشت و هزینه رو کاهش میده !(البته واقعا نمیدونم این مقدار چقدر خواهد بود )


نمونه های ویا های گفته شده رو در بالا می تونید ببینید .
یکی از پارامتر هایی که توی سفارش برد های چند لایه باید اعلام بشه تعداد هر کردوم از ویا هایی دو نوع آخر هستش .

[pajuhaan]

پاسخ : ساخت برد چند لایه. یک بار برای همیشه!

[glow=red,2,300]جدول ساخت - مشخصات لایه ها[/glow]
حالا میریم سر وقت جدول ساخت . اصولا ساخت برد های چند لایه اینجوری نیست که برد رو بدید بگید 10 لایه بزن البته می تونید این کار و کنید اونقت ممکنه کسی که بهش سفارش برد رو میدید و می گید برفست اونور برام بزنه هزینه ی ساخت رو ضرب در 10 بکنه بهتون بده ! تازه می تونه بگه برای من هم سودی نداره !
خلاصه یکی از اهداف این تاپیک جلوگیری از خالی شدن جیب افرادی مثل خودمه که با قطره چکون مجبور هستند برای یه پروژه ی نسبتا بزرگ پول خرج کنند .

قبل از اینکه بیایم یه جدول ساخت برد رو پر کنیم باید ببینیم اصولا یه برد چه مشخصاتی داره ! ( این جدول توسط تمام شرکت های کار درست دنیا کنار فایل PCB قرار می گیره )
بحث ضخامت توی بر های چند لایه و مخصوصا وقتی فرکانس بالاست خیلی مهم و پیچیده و حیاتی و از این جور حرف ها میشه . :agree:یه نمونه از لایه های مربوط به برد 4 لایه استاندارد رو در زیر می بینید .

اون چیزی که شما باید مشخص کنید اینه که هر لایه از چه جنسی و چه ضخامتی برخورداره . توجه داشته باشید شما می تونید برد رو با انواع FR4 یا راجرز یا .. سفارش بدید .فقط جنس های در پیت رو دیگه اینجا نداریم ! در حقیقت این برد ها روی هم پرس میشند .
حالا برای اینکه یه دید کلی نسبت به محدودیت های معمول توی انتخاب ضخامت لایه های مختلف دارشته باشید جدول زیر رو می تونید ببینید :

[hr]
البته توضیح اینکه ضخامت بر چه اساسی انتخاب میشه نیاز به حداقل حجم اطلاعات 6 واحد درس ارشد داریم (البته واحد درست حسابی ) اما شما باید به طور کلی دنبال تاخیر - ظرفیت خازنی خط - رایزتایم و فال تایم ها - کراس تالک - مسیر برگشت جریا - انتشارموج (توی برد های دیجیتال فرمانس بالا این هم تاثیر گذار میشه) و 500 تا پارامتر دیگه باشید که مهندس خوب وقتی کار دستش بیاد میتونه همه ی پارامتر ها رو درس مدیریت کنه .
در مجموع شما نباید نه ضخامت لایه ها رو خیلی زیاد بگیرید و یا خیلی کم .
البته ضخامت مس هم باید برای هر لایه ذکر بشه وگرنه ممکنه شرکت سازنده بیاد با ضخامت کم و سر هم بندی بزنه بره پی کارش . پس وقتی شما جدول ساخت بقل بردتون نیست شک نکنید سازنده میگه این از اون مشتریا ی معمولی با خواسته های ساده شده و کلا خودتون می تونید حدس بزنید چی فکر می کنه! :job:

البته مشخصات فوق بخشی از جدول ساخت رو شامل میشه ...

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

[glow=red,2,300]سواخ کاری - مهمترین عامل مربوط به تکنولوژی ساخت برد های چند لایه [/glow]

به جرعت می تونم بگم اولین چیزی که باید توی قابلیت های ساخت هر شرکت دید مینیمم اندازه سوراخ هاست که می تونه بزنه . سوراخاری به دو روش دریل (مکانیکی) و لیزری انجام میشه ! (تا اونجایی که من می دونم )
روش اول یعنی دریل هزینه های معقولی داره که توی سایت ها قیمت هایی که دیدم با این مشخصات فنی بوده . در مورد سوراخکاری با لیزر که سوراخ هایی با ابعاد 1 میل الی 5-6 میل ( اینچ) رو شامل میشه از نظر هزینه اطلاعاتی ندارم . (اگر کسی داره در اختیار ما هم قرار بده :job:
اول از همه شما احتمالا برد رو میرفستید چین بزنند ! اونجا اساندارد متریک رو برای ساختشون توی سایت هاشون قرار دادند پس سوراخ 0.84 یا 0.86 میلیمتر نداریم !
استاندارد برای سوراخکاری ( در شرکت های درست و حسابی ) مته هایی با اندازه های 0.2 میلی متر الی 6.5 میلی متر با استپ های 0.05 میلی متر هستش . البته همه جا با 0.2 نمی تونند بزنند و 0.3 حد پایینشونه .
البته من جایی رو هم میشناسم که 0.015 میلی متر رو به صورت ویژه ( یعنی همون پول اضافه ی خودمون) هم میزنند . خوب هزینه به طبع نسبت به روش لیزری کاهش زیادی باید بکنه . اما باید توجه داشت که ضخامت های داده شده برای لایه های برد اینجا محدودیت می تونه ایجاد کنه . جدول زیر رو ببینید :

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

[glow=red,2,300]اندازه ی پهنای خطوط و کلیرنس بین خطوط [/glow]

البته قبل از هر چیز باید بگم فاصله بین ترک و پد باید و باید و باید بیشتر از 0.3 میلیمتر باشه حتما! پس یه وقت با کلیرنس هایی که اینجا میگم اشتباه نشه بعد بیاید از من چند میلیون خسارت بگیرید :mrgreen:
دقت و تلرانس فوتو پلات های تهیه شده در حد چند میکرو متر هستش اما کمترین پهنای خطوط و کمترین فاصله ی بین خطوط بستگی به پارامتر های زیادی داره اما شرکت هایی که از جنس هایی با کیفیت بالا استفاده می کنند از روش های معمول چاپ می تونند ترک هایی با مشخصات زیر رو براتون در بیارند : (اندازه های می تونه کمی متفاوت باشه )
برای 17 میکرون ضخامت مس ----> کمترین پهنای ترک : 0.1 میلی متر برای لایه های خارجی و 0.075 میلی متر برای لایه های داخلی + کلیرنس 0.1 میلی متر
برای 35میکرون ضخامت مس ----> کمترین پهنای ترک : 0.15 میلی متر برای لایه های خارجی و 0.1 میلی متر برای لایه های داخلی + کلیرنس 0.15 میلی متر
برای 70میکرون ضخامت مس ----> کمترین پهنای ترک : 0.2 میلی متر برای لایه های خارجی و 0.175 میلی متر برای لایه های داخلی + کلیرنس 0.2 میلی متر

نتیجه ی 1 : ضخامت مس رو رو هوا و الکی و هرچی بیشتر بهتر انتخاب نکنید .
نتیجه ی 2 : مینیم ترک های هر لایه وابسته به ضخامت مس اون لایه هستش .
پس نتیجه ی 3 : شما می تونید بسته به جریان کشی و نیاز توی لایه هایی که ترک های پهن دارید (یعنی ترک های باریک تر از محدودیت های بالا ندارید ) ضخامت مس رو بالا بگیرید .

می بینید که پهنای مس علاوه بر اون چند صد عامل محاسباتی که مباحث الکتریکی هسند دارای پارامتر های تاثیر گذاری از نظر مکانیکی هستند .
هدفم از گفتن این مطالب اینه که خیلی از این مباحث رو شرکت هایی که عموما از سیستم آتور روت و و پول خرج کردن های هنگفت استفاده می کنند عموما اصلا نمیدون همچین مباحثی در کار مطرح هستش و هرچی سازنده زد زد! و خوب پول دارند و اگر شما به همچین منابع مالی وصل نیستید مجبورید هزینه رو هرجور شده مینیمم کنید .

موقع سفارش توجه کنید ببینید مشخصات سوراخ های ویا های blind و buried (اگر دارید ) توی شرکت سازنده محدودیت هاش چیه . البته کار با این ویا ها تمرکز بالایی توی طراحی می طلبه و پروتل 2009 خوشبختانه امکانات تر و تمیز تری نسبت به ورژن های قبلیش در اختیار کاربر در این مورد قرار داده .

عموما سوراخ های buried بزرگتر از blind در میان و خوم همه ی اینا از ویا های سراسری بزرگتر در میان .

[glow=red,2,300]و اما لیزر[/glow]
حالا که یه دید به کار دریل در سوراخ کاری دید پیدا کردید اینو بگم اینجا که ما یه روش سوراخکاری با لیزر هم داریم .
در این روش مینیمم سوراخ هایی که میشه در اورد 75 میکرو متر هستش ! البته کمتر از این هم میشه در اورد اما دیگه نمیشه درست متالیزش کرد .
از نکات دیگه پر کردن ویا های کوچیک با قلع هست که توسط شرکت های سازنده قطعات در رابطه با روتینگشون پیشنهاد شده که نمیدونم این یکی رو چجوری میشه به اطلاع سازنده رسوند . :agree:

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

[glow=red,2,300]یه دید کلی نسبت به هزینه های ساخت برد .[/glow]
ببینید من قیمت برد گرفتم گقتن یه برد 2 در 3 اینچ 4 لایه میشه 560 تومن! دوتاش هم هر کردوم میشه 560 تومن 20 تاش میشه 450 تومن هر کدوم . oo:
حالا من اگر انقدر پول می خواستم خرج کنم که کار برق رو می بوسیدم می گذاشتم کنار . احتمالا شما هم این قیمت ها رو بشنوید ممکنه برای قلب و عروقتون شرر داشته باشه!
حالا بیایم بررسی کنیم قیمت یه برد با مشخصات فنی معمول ( سوراخ 0.3 و ترک 0.1 میلیمتر --- که این مشخصات بدرد کار من هم نمی خوره !اما هزینه هاشو دارم می گم که دید پیدا کنید ---)
یه برد 6 لایه با تعدا زیر و ابعاد 5 در 10 اینچ (یعنی12 سانت در 24 سانت ) هزینش رو می بینید : (ابعاد برد خیلی زیاده تصورش رو کنید ...!)
1 عدد :500 دلار
10 عدد : 670 دلار
20 عدد : 860 دلار
100 عدد : 2000 دلار
البته توجه داشته باشید ابعاد در تعداد کم تاثیر چندانی در قیمت نهایی برد نداره چون ساخت برد چند لایه یه هزینه ی ثابت اولیه برای ساخت داره .

جالبه بعضی ها هم که اصلا این کاره نبودند چقدر کلاس می گذاشتند که برد هایی که توی 2لایه میشد زد رو بردن توی 10-12 لایه تو یه برد بزرگ زدند و خلاصه اسم خودشون رو هم طراح گذاشتند در حالی که مباحث پایه طراحی هم نمیدونستند . در هر حال من با اون دوستام هم رو دربایستی نداشتم و بهشون گفتم این بردی که نرم افزار برات روت کرده توش هزارتا ایراد هست که به هیچ وجه من اگر رئیس شرکتی بودم و تو قرار بود این رو به عنوان رزومه ی کاریت معرفی کنی ،هرگز پوئن مثبتی برات در نظر نمی گرفتم ! البته نه رئیس شرکتم نه از این حرفا اما صادقانه خودمون رو نقد کنیم باعث پیشرفت میشه .

[mmojtabaa]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

ممنون
جالب بود :job:

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

من قصد آموزش طراحی و ساخت برد های arm رو ندارم اما خوب می خوام مراحل طراحی رو ( با رویکرد امکان سنجی و ساخت نهایی برد ) اینجا به صورت کلی و در بعضی موارد جزعی بگم . شاید به در شما بخوره . البته اگر خواستید برد چند لایه با اصول و استاندارد طراحی کنید حتما بدردتون می خوره .
خوب . هدف : طراحی برد با یک پردازنده ی 1 گیگاهرتز به نحوی که امکان ساخت برد با هزینه ی معقول ممکن باشه .
انتخاب تعداد لایه های طراحی ( تخمین اولیه )
مثلا فرض می کنیم 10 تا برد بخوام بدم بسازند . هزینه ی نهایی برای برد 4 لایه با 6 لایه تغریبا چیزی در حدود 200 دلار فرق می کنه (البته فرض کردم توی کشوری غیر از ایران هستم مثلا افغانستان). قابل توجه اینکه ما انواع پکیج های bga رو داریم که هرکدوم در روش روت و مشخصات دیگه با هم فرق می کنند . اما قطعه انتخابی قبلا توی 4 لایه دستی روت کردم و می دونم سیستمش به چه شکله و به قولی قلق کارش دستم اومده . اما برد 4 لایه کمی کار رو پر دردسر می کنه مخصوصا وقتی قرار باشه تمام مخلفات هسته ی ما روی برد قرار بگیره . برای همین و به نسبت هزینه من 6 لایه برای بردم تخمین میزنم .
نکته ی دیگه که دردسر ساز میشه ابعاد سوراخ هاست . انتخاب پکیج های مناسب برای قطعات می تونه تاثیر قابل توجهی در سوراخ های ویا های مورد نیزا داشته باشه . برای انتخاب پکیج قطعات با تعاد پایه های زیاد مثل پردازنده و پاور منیجر قطعه باید دقت زیادی بشه که آخرش به بنبست نخوریم .بدترین پکیج DIP هستش که اصولا هیچ قطعه ای رو DIP نمیگیریم .
ببینید در انتخاب لایه ها به طور کلی چند متد به صورت استاندارد وجود داره . در تمام این متد ها مهمترین اصل موضوع مسیر جریان کشی اصلی برده . در این موضوع که خطوط رفت جریان با خطوط برگشت جریان در 2 لایه متوالی باید قرار داشته باشند، به هیچ عنوان نباید استثنائی وجود داشته باشه .
پس لایه گراند رو یه لایه اینترنال قرار میدیم و لایه پاور بعدی رو زیر یا روی اون در نظر می گیریم . البته ما اینجا پاور رو پلن تعریف نمی کنیم چون یه 6-7 تا تغذیه با سطوح و سکوئنس مختلف داریم . البته میشه پلن رو جدا کرد اما فعلا برنامه ای براش نداشتیم . قصد هم نداریم برد رو 10-12 لایه بزنیم.

چون 6 لایه برای برد در نظر گرفتیم بهتره لایه پاور در وسط قرار بگیرند اما نکته ی بعدی در انتخاب لایه ها اینه که اگر خطوط با فرکانس بالا روی برد داریم باید لایه بالایی یا پایینی حتما پاور پیوسته ( از دید خط انتقال) باشند . که مهم نیست زمین باشه یا تغذیه ( البته تغذیه IO) . خوب برد ما یه پردازنده ی مرکزی با 1 گیگا هرتز کلاک هستش که ماکزیمم سرعت ارتباط با واحد های مختلف رو باید بررسی کنیم .
این سرعت برای رم ها ماکزیمم 200 مگاهرتز و برای واحد های SD CARD و ... چیزی ماکزیمم 48 مگاهرتز هستش . البته هر دو کمتر از 200 مگ هستند. معمولا این رو مرز شرایط فرکانس بالا در نظر می گیرند . در هر حال با استفاده از تکنولوژی های جدید میشه از شر خیلی از بخش های طراحی خلاص شد . می خوام بگم که آخر سر ما هیچ خط فرکانس بالایی روی برد نخواهیم داشت به جز ارتباطات McBSp و McSPI که چون تعداد ترک ها محدوده میشه موقع روت بهش توجه کرد .
انتخاب پکیج های مناسب و شناخت نکنلولژی های جدید و ساخته های جدید می تونه مسیر ساخ رو راخت تر کنه و شما رو از شر محاسبات پیچیده و قرار دادن خطوط تاخیر در طراحی و مسائلی از این دست آزاد کنه .


اگر اینجا ما به این نتیجه میرسیدیم که برد ما دارای خطوط فرکانس بالا ( مخصوصا در ارتباط با واحد های رم ) هستش شاید مجبور به تغییراتی در مواد ساخت برد می شدیم . و حتی مجبور به اختصاص دادن یک لایه ی دیگه به عنوان گراند برای مدار میشدیم . به طور معمول er مربوط به fr4 4.8 و برای راجرز اکثرا مقادیر کمتری از این هستش . البته مواد دیگه ای هم هست که زیاد اطلاعاتی در موردشون ندارم . معمولا برد هایی که بخش rf توشون هست از راجرز می تونند استفاده کنند مخصوصا اینکه تلرانس مربوط به پارامتر های الکتریکیش و تلرانس ضخامتش (و البته فاکتور های دیگش ) بسیار بهتر از fr4 هستش و البته گرونتر هم هست.

توی پست بعدی در مورد پکیج ها و محدودیت هایی که توی ساخت ایجاد می کنه می نویسم . قراره برد نهایی با کمترین هزینه و با کیفت بالا از کار در بیاد .

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

قبل از ادامه ی بحث جا داریه اینجا از شرکت کارا الکترونیک به خاطر توجه و اطلاعات بسیار مفیدی که در تماس تلفنی با من در اختیارم قرار دادند، تشکر کنم
[glow=red,2,300]انتخاب پکیج قطعات[/glow]

همون طور که گفتم شناخت کامل از قطعات و پکیج هاشون می تونه هجم کاریتون رو یکدفعه به مقدار بسیار زیادی کاهش بده و کیفیت کار رو به شدت بالا ببره . من اینجا از پردازنده و رمی استفاده می کنم که از تکنولوژی POP بشه درشون استفاده کرد .
خود این پردازنده در چندین پکیج اراعه شده که هرکدومش ویژگی مخصوصی در روش روت کردن ،گراندینگ و ... داره . در پکیج مورد نظر من فعلا فاصله ی مرکز تا مرکز لید ها 0.65 میلی متر هست و فاصله ی لب به لب لیدها تغریبا 0.24 میلی متر . پس میشه از ویا هایی با سوراخ 0.25 میلی متر و diameter 0.45 mm استفاده کرد . که تغریبا همون 10 میل سوراخ و 18 میل برای قطر ویا میشه . ( قطر ویا همون diameter هست دیگه از این به بعد نه قطر سوراخ ) :agree:
جالبه بدونید شرکت تگزاس این پکیج رو برای این اراعه داده که بشه روتینگ رو در لایه با ابعاد سوراخ های قابل ماشین کاری طراحی کرد که هزینه ی ساخت کاهش پیدا کنه . اما خوب توی قطعات دیگه که بهشون میرسیم ، می بینیم که این لطف تگزار بی فایدست !
کلا یه لیست قطعات نشون میده باید از مقاومت هایی با پکیج 0402 و خازن های 0603 استفاده کنیم . انتخاب مقاومت ها بر اساس توانشون هست و مثلا برای جایی که قراره یه لد روشن کنیم از 0402 دیگه نباید استفاده بشه .
توی شکل زیر می تونید ببینید که چجوری کل پایه های سیگنال برد رو توی 2 لایه روت کردم .

البته قرار نیست برد 6 لایه رو اینجوری روت کنم . اما اولین کار قبل از مشخص کردن مسیر باس های دیتا و آدرس توی برد و یا چیدمان قطعات اینه که بر پایه یک استاندار صحیح- که از طریق تجربه و مطالعه داکیمونت های شرکت ها بدست میاد - قطعات BGA رو روت اولیه کنید .
این پکیج یه چیدمان VIA داره و پکیج دیگه یه چیدمان VIA دیگه !!!. برای مثال شما وقتی از پکیج BGA زیر استفاده می کنید برای کاهش تعداد لایه های پاور مجبور میشید از ویا های بلیدند توی آرایه ویا هاتون زیر قطعه استفاده کنید ! که توی آتو روت این مسئله بسیار حیاتی هستش و باید توی بخش مربوط به روت قطعات BGA براش تعریف بشه .

ددر صورتی که از ویا های THROUGH HOLE سر سری استفاده کنید این ویا ها توی PLANE ها ( که پاور تعریف میشند) یه کلیرنسی رو باید نسبت به پلن داشته باشند -PLANE CLEARANCE. این مورد هم توی »شخصات فنی سایت شرکت های سازنده ذکر میشه . حالا اگر شما این مقدار رو در حد دیفالت رها کنید و ویا ها هم سر تا سری باشند اونوقته که شما پلن (مثلا گرانتون رو ) قطع فرمودید و این قطع می تونه زمین یه بخش مدار رو کلا جدا کنه! حتی ممکنه یک فرد کم تجربه هرگز متوجه همچین چیزی نشه و مقادیر رو در حد دیفالت رها کنه یا همه ویا ها رو سراسری بگذاره ببینید در صورتی که مقادیر دیفالت باشند این پلن ما چه بلایی سرش میاد :

تازه ما حساب می کنیم که پلن گراند و پاور داریم و چقدر جریان دهی عالی و امپدانس خطوط پاور کم خواهد بود ! تازه در شکل بالا روتینگ دستی من به شکلی بوده که ویا ها حداقل شده و مسیرگراند قطع نشده ! البته در اندازه کلیرنس ها هم خیلی اغراق شده تا این مشکله واضح تر به نظر بیاد و.
شکل زیر هم قطعه کناری رو با پکیج BGA مربوط به پاور منیجر قطعه اصلی نشون میده که اینم مربوط به همون برد 4 لایست که روت طراحیش کرده بودم .

اینجا کلیرنس های پلن 4 میل هستند و خودتون حساب کنید بی توجهی به این موضوع چه عواقبی رو می تونه در پیش داشته باشه !
در نهایت مشکل چندانی در کار با قطعات دیگه نداریم به جز قطعه مربوط به پاور منیجر پردازنده .اینجا دیگه فاصله مرکز تا مرکز لید ها 0.4 و فاصله لب تا لب لیدها 0.12 میلی متر هست . اینجاست که میگ اون لطف تگزاس اینجا سودی در ساخت برد نداره! یعنی اینجا مجبوریم سوراخ ها رو 0.1 و قطر ویا هارو 0حدود 0.22 میلی متر بگیریم .! یعنی عملا باید با لیزر سوراخ کاری بشه . مگر اینکه بخوایم اندازه سوراخ ها رو 0.175 بگیریم که به نحوی قابل سوراخ کاری با ماشین باشه ( البته این هم همون طور که گفتم با سفارش ویژه زده میشه - می تونید به جداول بالا مراجعه کنید )

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند ل�

[glow=red,2,300]خطوط انتقال[/glow]
البته جریان کشی ویا ها نقش مهمی در اندازه ویا ها و مشخصاتشون داره . اما در مجموع پایه های سیگنال در حداکثر میزان جریان دهی 4 میلی آمپر جریان دهی دارند که در حقیقت امر جریان کشیشون کمتر از این مقدار و در حد جریان کشی شارژ خازنی طبقه ورودی قطعات هستش . این جریان شارژ خازنی طرف مقابل و رایزتایم و فال تایم مورد نیاز در فرکانس کاریتون) مشخص می کنه راکتانس ( یا همون خاصیت سلفی خط ) باید چقدر کم باشه یعنی خطوط سیگنال:
1- نباید زیاد طولانی باشند ( حتی در مواردی که اختلاف فاز ---> تاخیر در فرکانس های نه چندان بالا تاثیر محدودیت ایجاد نکنه )
ُ2- باید حتما مسیر زمین از دید خط انتقال کوتاه ترین مسیر باشه یعنی زیر خط باید پلن زمین ( یا تغذیه IO ها) رو داشته باشید . این کار باعث افزایش سوسپتانس توزیعی خط انتقال یا همون کاهش امپداس خط میشه .
3- خطوط سیگنال نباید بیش از اندازه باریک باشند . (اصلا بحث حد جریان دهی مطرح نیست اینجا) بلکه موضوع کاهش امپدانس خط انتقالمونه.
البته اگر یه روز قرار شد برد برای VIRTEX 6 با چند گیگ کلاک طراحی کنید اونوقت باید بحث انعکاس موج و تاثیر فیلترینگ خطوط و کراستالک ها هم در نظر بگیرید .
این مباحث توی طراحی مدارات RF توی فرکانس های 100 مگاهرتز هم مورد توجه شدید قرار می گیرند . علت اینه که اونجا ما از این شوخیا نداریم که حالا یه موجی رفت یه جایی یه خوردش منتشر شد یه خوردش برگشت یه مقداریشم رد شد .
البته خوشبختانه بحثمون اینجا طراحی مدارات نیمچه فرکانس بالای دیجیتاله (یه هسته ی 1 گیگاهرتزی منظورمه :agree. توی شکل زیر این موضوع رو توضیح میدم که خطوط انتقال چه بلایی سر سیگنال میارند . متاسفانه این مباحث منبعی در دست ندارم شکل درست حسابی بگذارم . به این شکل های پینتی خلاصه ببخشید مارو. :mrgreen:

البته اگر خیلی هم علاقه مند شدید باید بگم اون رایز تایم خود جریان شارژ خازنی وابسته به راکتانس خط هستش و هرچی این خاصیت سلفی خط بیشتر باشه در نتیجه این زمان بیشتر خواهد بود . البته ما قطعات کارنت مود در مدارات RF داریم که بحثشون 180 درجه با این فرق می کنه یه وقت جایی دیدید نگید این پژوهان خواست مارو گمراه کنه . :agree:
حالا فرض کنید شما از از خطوط تاخیر توی برد استفاده می کنید . خطوط تاخیر برای هم اندازه کردن یا به قولی بالانس تاخیر کل باس استفاده میشه . این خطوط چون اصولا توی خطوط سیگنال فرکانس بالا استفاده میشه خودشون در نقش به فیلتر پایین گذر عمل می کنند . برو بچه های مخابراتی می دونند چی میگم . نه اینکه مثلا فرکانس قطعشون 400-500 مگ باشه ! اما فرکانس های بالا رو فیلتر می کنند این امر باعث میشه لبه های سیگنال دیگه به تیزی قبل نباشه! این خودش یه تاخیری در تشخیص سطح ولتاژ طرف گیرنده ایجاد می کنه . خلاصه همه ی اینا پارامتر هایی هستند که روی اندازه و جایگاه خطوط انتقال دیتا ها با سرعت فرکانس بالا تاثیر می گذارند .
البته نه اینکه هیچ تاخیری مجاز نباشه . این میزان تاخیر و رایز تایم و فال تایم پایه ها توی دیتا شیت ذکر شده و اگر مثل من قرار شد یه برد با ارتباط ماکزیمم 200 مگ با واحد های جانبی خارجی بر قرار کنید اصلا خودتون رو درگیر این مسائل نکنید .
البته برای واحد MCBSP این پردازنده چون من نیاز به یه ارتباط بسیار سریع دارم تمام مباحث بالا رو 100% در نظر خواهم گرفت.
جالبه بدونید در صورتی که تاخیر ها دقیق باشند و خلاصه برد رو هردمبیل(!) رت نکرده باشید می تونید این تاخیر ها رو به صورت سازمان یافته توی سیستم حذف کنید ! مثلا اکثر FPGA ها قابلیت تولید کلاک با اختلاف فاز 90 -180 و... رو دارند . شما کافیه فرضا کلاک واحد مربوطه رو با اختلاف فاز 90 درجه قبل از کلاک اصلی پردارنده برای این برد ارسال کنید و اطمینان داشته باشید داده ای که میگیرید داده ی صحیح در زمان مورد نظر هستش. اینجوری لازم نیست مثلا FPGA که قراره با این برد در ارتباط باشه کلاک 4 برابر کلاک ارتباطیش با این ARM داشته باشه . البته باید تاخیر های ناشی از تمام مباحث بالا رو بدونید - یعنی برد رو با برنامه و از روی اصول روت کرده باشید . و صد البته وقتی این تاخیر به نظر شما مهم میاد که شما بخواید از طریق یه باس آدرس بدید و از طریق یه باس دیتا بگیرید و یه کلاک و سیگنال کنترلی داشته باشید اونوقت اختلاف فاز بین این بخش ها دردسر ساز میشه . که البته ما اینجا با این مورد رو برو نیستیم .
یه نکته ی آخر در اینجا هم اینه که بار خازنی روی پایه ها نباید از یه حدی بیشتر بشه .

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

و اما هسته ی مرکزی برد ...
اولین بخشی که طراحی کردم مربوط به هسته و پاور منیجر برد میشه . در کمترین تعداد لایه ممکن این کارو انجام دادم . که توی شکل زیر می بینید . البته اگر قرار بود از اول 4 تا لایه سیگنال اختصاص بدم ( غیر لایه های پاور) اونوق بدون شک لایه رو بی خودی اشعال می کردم بدون اینکه صودی داشته باشه . البته همین روتی که می بینید کلی وقت برد .

البته برد نهایی یه دو برابر این ابعد شایدم بیشتر خواهد بود . علت قرار دادن تمام ای سی های مروبط به لول شیفتر و ... روی برد هستش .
اولین بخشی که قراره از ویای های BLIND استفاده کنم با خط زرد نشون دادم . علت اینه که با اینکه توی لایه TOP روا انجام شده با این حال همون طور که گفتم کلیرنس ترک ها نسبت به پد ها باید بیشتر از کلیرنس مربوط به ترک به ترک باشه .
محافظ قلع یا همون سولدر مسک بسته به نوع کار باید دارای مینیمم گپی نسبت به پد ها باشه . این مینیمم گپ ( یا فاصله یا کلیرنس ) مربوط میشه به مشخصات شیمیایی رنگ . مثل اینه که شما یه مهر بزنید یه جایی این رنگ بعد از برداشتن مهر به میزانی می تونه پحش بشه !
مینیمم طول خطوط سلدر مسک که میشه بدست اورد بسته به رنگ و مشخصات شیمیای رنگی که سازنده ازش استفاده می کنه می تونه 0.075 الی 0.127 میلی متر باشه . مثلا رنگ سبز بهترین حالت و رنگ های مشکی و سفید بدترین شرایط رو دارند . پس به این موضوع توجه باید بشه . بدهی هستش که کلیرنس خطوط نسبت به پد ها باید حتما از 0.127 بیشتر باشه ! البته به دلایلی از این هم باید بیشتر باشه .
گپ بین پد و سولدر مسک هم باید حداقل 0.075میلیمتر باشه . پس 0 اش نکنید.

[pajuhaan]

ویا گذاری زیر قطعات BGA- اصلاح اشتباه رایج

[glow=red,2,300]ویا گذاری زیر قطعات BGA- اصلاح اشتباه رایج [/glow]
روش ویا گذاری و تکنولوژی های هر کدوم برای طراحی و ساخت یه PCB با قطعاتی با پکیج BGA خیلی مهم و حیاتی هستش . بر عکس تصور عموم که فکر می کنند تنها قرار ندادن ویا ها زیر پد ها می تونه روش صحیح ویا گذاری باشه باید بگم علاوه بر اینکه هر روشی غیر از این الزاما صحیح نیست باید اضافه کنم که قرار دادن ویا زیر پد هم خودش بک روش صحیح می تونه باشه که حتما ادامه ی مطلب رو بخوندی .
روش های معمول توی ویا گذاری بسته به فاصله ی پد ها و مینیمم خطوط تعیین میشه . روش های معمول به شکل زیر هستند :


همون طور که میبینید این روش نیاز به تکنولوژی های پیشرفته تری توی فرایند تولید نداره و محدودیت های موجود در ساختش همون مینیمم اندازه سوراخ ها و ویا ها هستش .
اما روش های دیگه ای برای چیدن آرایه ویا ها زیر قطعات BGA هست که این مورد بستگی به Pad Pitch قطعه داره . توی بعضی جا های ( مخصوصا داکیومنت های مربوط به طراحی برد های FPGA به این تکنولوژی VIP VIA گفته شده . به طور معمول هم بهش می گن VIA IN PAD میگن . البته اسم های دیگه ای هم داره که بعضی وقت ها به شکل ظاهری pad مربوط میشه .
به طور کلی این نوع ویا ها بسیار کوچیکتر از ویا های معمولی هستند . این ویا ها یا به پد چسبیده هستند یا کاملا داخل پد قرار می گیرند . متاسفانه داکیومنت اصلی که ازش این اطلاعات رو در اورده بودم پیدا نکردم . اما تصاویرشو با شکل هایی که از اینترنت در اوردم می گذارم . البته مطالب پیرامون این مسائل زیاده که باید چندین کاتالوگ رو بخونید.

به طور کلی علل استفاده از VIA IN PAD ایناست :

* Fan out fine pitch (less than .75mm) BGAs
* Meets closely packed placement requirements
* Better thermal management
* Overcomes high speed design issues and constraints i.e. low inductance
* No via plugging is required at component locations
* Provides a flat, coplanar surface for component attachment

[hr]
از نکات دیگه اینکه ویا باید BLIND باشه و اگر ویا سر تا سری هست باید حتما سولدر مسک سوراخ ویا رو از زیر مسدود کنه .



البته در آرایش کانال های ویا زیر قطعات BGA مسائل دیگه ای هم مطرح هستش که باید با بررسی برد ها و داکیومنت ها دستتون بیاد .
[glow=red,2,300]همون طور که میبینید طراحی یه مدار چند لایه با پکیج BGA محدود به 4 قانون که اون هم معمولا اشتباه گفته میشه و شما هم شاید باهشون مواجه شده باشید ، نمیشه ! [/glow]

[abtinst]

آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

البته با توجه به اینکه ما تو ایران برای مونتاژ بردهای نمونه، از روش دستی استفاده می کنیم، فکر نمی کنید استفاده از روش ویاگذاری زیر پد هنگام مونتاژ با مشکل مواجهمون کنه؟ چرا که باعث میشه قطعه به سادگی بلغزه و درست روی پد قرار نگیره، و باقی ماجرا که خودتون می دونید.
فکر می کنم برای اینکه نخوایم با این مشکل مواجه بشیم، ویا رو درست در مرکز پد قرار بدیم، و این چیزیه که من نمیدونم درست هست یا نه؟ (با توجه به توضیحات شما و تصاویری که ضمیمه کردید)

در ضمن، بابت توضیحات مفصل و مفیدتون خیلی متشکرم.

[reza_agha]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند لایه. یک بار برای همیشه!(شما هم کمک کنید )

هه! من گفتم تو خونه هم میشه اینکارو کرد.
تنها چیزی که فهمیدم منو یاد بز و خرمن کوفتن انداخت.
ولی خودمونیم ها.
اطلاعات (اگر کاملی هم نبود) ولی خیلی جامع بود. واقعا دستتون درد نکنه.

[pajuhaan]

پاسخ : آموزش نکات مربوط به ساخت برد های چند ل&#157

البته با توجه به اینکه ما تو ایران برای مونتاژ بردهای نمونه، از روش دستی استفاده می کنیم، فکر نمی کنید استفاده از روش ویاگذاری زیر پد هنگام مونتاژ با مشکل مواجهمون کنه؟ چرا که باعث میشه قطعه به سادگی بلغزه و درست روی پد قرار نگیره، و باقی ماجرا که خودتون می دونید.
فکر می کنم برای اینکه نخوایم با این مشکل مواجه بشیم، ویا رو درست در مرکز پد قرار بدیم، و این چیزیه که من نمیدونم درست هست یا نه؟ (با توجه به توضیحات شما و تصاویری که ضمیمه کردید)

یکی از دلایلی که ویا رو زیر پد نمی گذارند اینه که همون طور که میدونید پکیج bga روروی برد می گذارند و از زیر حرارت میدند . اگه ویا زیر پرد باشه حرارت باعث میشه که قلع و فلکس ( یا هر ماده ی دیگه ای که میزنند) از اون سوراخ ویا خارج بشه ! اما ویا هایی که خیلی کوچیک هستند و از زیر مسیرشون بسته هست این مشکل رو ندارند . احتمالا دلایل دیگه ای هم می تونه داشته باشه که من باهاش مواجه نشدم . اما این موضوع هم که گفتید می تونه درست باشه
البته همون طور هم که گقتم اندازه سوراخ ویا هرچی کوچیکتر باشه تکنولوژی بالاتری در ساخت می خواد . از یه حدی به بعد با لیزر سوراخ کاری میشه و هرچی این ویا کوچیکتر باشه ، برای متالیزه کردن و فرایند هایی که روش انجام میشه نیاز به تکنولوژی بالاتر و گرونتری هستش .
معمولا با کانال های ویا به صورت استاندارد میشه به نتیجه رسید .
البته در مورد مونتاژ قطعات باید یه تحقیق توی بازار بکنم . اونم خودش خیلی موضوعه مهمیه . البته 2 جا رو میشناسم که bga مونتاژ می کنند .

هه! من گفتم تو خونه هم میشه اینکارو کرد.
تنها چیزی که فهمیدم منو یاد بز و خرمن کوفتن انداخت.
ولی خودمونیم ها.
اطلاعات (اگر کاملی هم نبود) ولی خیلی جامع بود. واقعا دستتون درد نکنه.

البته نمیشه تمام این مباحث رو به صورت کامل گفت و من هم فقط سعی کردم مفاهیم و کلمات کلیدی رو اینجا بیارم .توضیح کامل مطالب به دو دلیل ممکن نیست . اول اینکه خیلی حجم مطالب بالا میره . و دوم که از اولی مهم تره اینه که منم کامل مطالب رو نمیدونم .

هرگونه اطلاعات داشتید خوشحال میشم در اختیار همه قرار بدید .