是否总是可以通过使电路板更大来减少 PCB 上的层数

电器工程 电路板 pcb设计 pcb制造 pcb层
2022-01-06 16:53:35

我看到 2 层 PCB 的原型制作非常便宜。4 层 PCB 的价格几乎要贵 4 倍。我有一个使用 DDR3 RAM 的设计,我需要匹配走线长度。但是,我还需要降低成本。我观察到与 4 层 PCB 相比,使用更大的 2 层 PCB 更经济。如果我使用 2 层 PCB 而不是 4 层,设计是否可行,尽管我的走线长度要长得多?

为什么4层PCB比2层贵那么多?从2-4层起价差大吗?我想知道为什么 ?大多数商业设计在具有 RAM 时似乎使用 4 层。然而,他们能够以如此低廉的价格出售。我知道批量生产确实有帮助,但是 PCB 成本实际上降低了多少?让我们说少量制造 4 层 PCB 是 4 美元?当我批量生产 100 件时,它会是多少?

4个回答

啊,尝试使 DDR 在两层中工作的恐怖啊 :) 长答案当然是了解信号完整性并尝试准确了解您在做什么。我以前见过这样做,甚至通过了 EMI,但有很多警告。首先只有一个 DDR 部分。其次,控制器经过精心设计,可以路由到前两排宽间距球中的所有信号上,这样所有信号都可以在顶层没有过孔的情况下路由到 DDR 部分。然后底部用于 GND 平面,即使它在 60 密尔之外。路线匹配,但保持“非常”短。最后,该部分运行得尽可能慢,基本上是 DDR 部分允许的最低频率。哦,我们有一个用于 EMI 的扩频时钟。

作为一般规则,我会说这不是一个好主意,你应该坚持四层并在其他地方削减成本。如果您打算这样做,甚至不要期望达到接近全速,并且如果您尝试路由多个部件,例如 DIMM 或翻盖。我会说这甚至不值得尝试。

成本取决于很多因素,从你在哪里做到多少,在非常大的数量上比在低原型数量下的问题要小得多。尝试调试两层设计时您将面临的头痛几乎肯定是不值得的。在许多情况下,您将面临增加的上市时间以使其工作,这值得 4 层的成本。

您提到 100 的数量就像它很高,但是一旦您开始进入数千个,数十万个,价格就从几百个急剧下降。如果你搬到离岸的某个地方也一样。举个例子,我可以想到我在美国的 10K 单位 10 层板的价格约为 50 美元,但我的离岸价格是 25 美元。您的价格还取决于您使用面板的效率(您的 pcb 房子以标准尺寸制作电路板。)如果您每个面板只能安装两个并且有很多浪费,那么您的成本将会上升,就像您只订购 2 个和在面板上为 20 留出空间。顺便说一句,这就是将 pcb 订单汇集在一起​​的地方的工作方式。

为什么成本更高?嗯,这是很多矿石工作,涉及双倍的材料,需要更多的精度或技巧。两层只是两面的一块 FR4 覆铜,只需钻一些孔、掩膜、蚀刻和后处理。对于四层板掩模并蚀刻两层,然后在任一侧掩模上再层压两个外层并再次蚀刻,非常小心,它们正确对齐,然后钻孔和后处理。这只是一个例子,但关键是这个过程有更多的步骤、更多的劳动力、更多的材料和更多的成本。

值得一提的是,移动行业的一些芯片可以将诸如 LPDDR4 之类的东西直接安装在它们之上,从而实现一体化解决方案。我仍然想要一个四层板来进行适当的配电、去耦和其他信号的路由,但这是一个需要考虑的有趣的角度。

拥有多层板的原因有很多,当涉及高速设计时,例如 DDR3,发生的不仅仅是从引脚到引脚的连接。

在高速下,电场和磁场背后的物理特性以及功率速度要求成为一个因素。不再只是从 A 点连接到 B 点的情况。您所走的路线会产生影响,因此在高频下,您实际上可能会失去空间,因为您无法/不应该在该区域或该组附近路由信号信号等。电源很慢,无法跟上数字电路中电流的需求。您可以在引脚旁边有一个电源,但您的芯片可能仍然无法正常工作,因为数字电路需要快速电流,而且需要大量电流。电源可能具有高额定电流,但电源没有快速响应。这就是去耦电容器、大容量电容器和整个电网分布发挥作用的地方。所有这些都是高速所必需的,其中一些依赖于层堆栈。不仅是层数,还有层实际上是什么。

控制场并降低其影响、EMI、屏蔽、层间电容、信号完整性电源完整性和布线复杂性,是您可能拥有多层板而不是 2 层板的原因。您可能可以使用 2 层板,但您必须对电路板(寄生)进行建模,并根据您的高频内容,查看并查看是否满足您的所有要求。

那么你能减少层数吗?

是的你可以。

它会起作用吗?

是的。不,也许。上述所有的。

尝试搜索此站点,以获取一些以粗体显示的术语。它可能会回答一些问题,或者创建一些新问题。

Henry Ott 提出了电路板设计应尝试实现的五个与 EMC 相关的目标。他们是:

  1. 信号层应始终与平面相邻。
  2. 信号层应靠近其相邻平面。
  3. 电源层和接地层应紧密耦合在一起。
  4. 高速信号应在位于平面之间的掩埋层上布线。通过这种方式,平面可以充当屏蔽层并包含来自高速迹线的辐射。
  5. 多个接地层非常有利,因为它们会降低电路板的接地(参考层)阻抗并减少共模辐射。

根据 Ott 的说法,可以满足所有这些目标的最少层数是8层。从上到下,这些层是:

  1. 元件焊盘和低频信号
  2. 力量
  3. 地面
  4. 高频信号
  5. 高频信号
  6. 地面
  7. 力量
  8. 低频信号和测试焊盘

因此,如果最大 EMI/EMC 性能是您的目标,那么让您的电路板更大也无济于事。你必须有足够的层次。即使对于中等程度的信号完整性问题,拥有坚固的接地层也是一件好事。

直接的拓扑答案是“不”。

有些事情你可以在两层板上做,而你根本无法在单层板上做,无论多大。句号。