Verfasst am: 10.10.2008, 10:25
Titel: PCI Express auf Bilayer
Hallo zusammen,
ich designe gerade eine Steckkarte für PCI Express. Ist es generell möglich die Signale auch auf einem Zweifachlayer zu routen?
Bei einem Vierfachlayer wird normalerweise eine Leiterbahnbreite von 0.127mm verwendet, um eine Leitungsimpedanz von 100Ohm zu erreichen.
Nach meinen Berechnung müsste die Leiterbahnbreite bei einem Zweifachlayer ca. 0.7mm betragen. Liege ich da richtig?
Atze-Ton
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Verfasst am: 10.10.2008, 12:15
Titel:
Servus TCT,
um Deine Frage zu beantworten benötigt man mehr Info's: ich gehe mal davon aus, das die Karte ca. 1.5mm dick ist (PCI Specs) und die Kupferstärke ca.42µm beträgt (nach Kontaktierung) und es sich hier um Differenzielle Signale handelt. Bleibt die Frage nach der Separierung der beiden Signalleitungen zueinander. Wenn ich jetzt mal von 250µm ausgehe, kommt Deine Berechnung dem Ziel von 100 Ohm recht nahe (ca.97 Ohm). Sei aber auf der Hut bei Aussagen wie " Bei einem Vierfachlayer wird normalerweise eine Leiterbahnbreite von 0.127mm verwendet, um eine Leitungsimpedanz von 100Ohm zu erreichen."
Das kann man so NICHT verallgemeinern, denn die Impedanz hängt stark vom Lagenaufbau ab (Abstände der einzelnen Lagen zueinander oder besser gesagt der Abstand der Signalebene zu einer Referenzplane), Leiterbahnbreite und im Falle von Differentiellen Leitungen der Abstand des Pärchens zueinander, der Kupferstärke (Berechnungen immer mit der Endkupferstärke durchführen !) und von den verwendeten Laminaten und Prepregs ab. (selbst die Lötstop-Maske hat einen Einfluss !).
Beachte aber auch, das die Impedanzen nur dann funktionieren, wenn direkt unter ihnen eine Referenzfläche liegt ! (Diese dient als Rückleiter)Ob das bei Deiner doppelseitigen Karte machbar ist kann ich Dir nicht sagen, wenn ich mir jetzt noch vorstelle, das hier auch noch die Stromversorgung hinzukommt, wird das ganze recht tricky ....
Viel Spass beim Routing !
Atze-Ton
Reinhard Kern
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Verfasst am: 11.10.2008, 16:58
Titel: Re: PCI Express auf Bilayer
TCT hat Folgendes geschrieben:
Hallo zusammen,
ich designe gerade eine Steckkarte für PCI Express. Ist es generell möglich die Signale auch auf einem Zweifachlayer zu routen?
Bei einem Vierfachlayer wird normalerweise eine Leiterbahnbreite von 0.127mm verwendet, um eine Leitungsimpedanz von 100Ohm zu erreichen.
Nach meinen Berechnung müsste die Leiterbahnbreite bei einem Zweifachlayer ca. 0.7mm betragen. Liege ich da richtig?
Hallo,
so ungefähr schon - bei 2seitig dk werden die Leiterbahnen unpraktikabel breit. Möchte mal sehen, wie du damit ein 1 mm BGA kontaktierst. Oder QFPs mit 0.5 mm Pitch.
Dazu kommt, dass dafür ja die andere Lage eine durchgehende Massefläche sein muss. Man kann daher schon recht allgemein sagen, dass so etwas nicht realisierbar ist.
Gruss Reinhard
Atze-Ton
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Verfasst am: 13.10.2008, 12:31
Titel:
Hallo Reinhard,
erlaube mir eine Nachfrage: Du schreibst "so ungefähr schon" - allerdings ohne Nachfrage der Leiterbahn-Separation ! Dies ist aber sehr wichtig bei Differentiellen Signalen. Welchen Wert setzt Du hier an ? Welchen Wert benutzt TCT ? Was bedeutet "ungefähr" ? Beispiele zur Verdeutlichung:
Ich gehe mal von einer 1.5mm dicken Platine mit 700µm breiten Leiterbahnen aus und ändere nur die Separierung:
150µm -> 83 Ohm
200µm -> 91 Ohm
250µm -> 97 Ohm
Man sieht recht deutlich, das hier nicht unerhebliche Unterschiede entstehen ! Dies sind nur Theoretische Werte die in der Praxis durch Fertigungsbedingte Toleranzen auch noch ca.+/- 10% schwanken können !
"Möchte mal sehen, wie du damit ein 1 mm BGA kontaktierst. Oder QFPs mit 0.5 mm Pitch"
Woher weisst Du, das TCT nicht einen BGA mit 1.27 Pitch verwendet ? Da würde das schon funktionieren ! Allerdings muss ich Dir recht geben: So etwas auf einer doppelseitigen Karte zu realisieren ist nur mit starken Kompromissen möglich, die ich persönlich bei einem PCI-Express Board nicht eingehen würde ! (zumal Du die Leiterbahnen längenmässig im Zweifelsfall anpassen musst !
Ich rate Dir zu einem 4 Lagen Board, auch wenn es teurer ist.
Grüsse
Reinhard Kern
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Verfasst am: 14.10.2008, 16:06
Titel:
[quote="Atze-Ton"]Hallo Reinhard,
erlaube mir eine Nachfrage: Du schreibst "so ungefähr schon" - allerdings ohne Nachfrage der Leiterbahn-Separation ! Dies ist aber sehr wichtig bei Differentiellen Signalen. Welchen Wert setzt Du hier an ? Welchen Wert benutzt TCT ? Was bedeutet "ungefähr" ? Beispiele zur Verdeutlichung:
Ich gehe mal von einer 1.5mm dicken Platine mit 700µm breiten Leiterbahnen aus und ändere nur die Separierung:
150µm -> 83 Ohm
200µm -> 91 Ohm
250µm -> 97 Ohm
Man sieht recht deutlich, das hier nicht unerhebliche Unterschiede entstehen ! Dies sind nur Theoretische Werte die in der Praxis durch Fertigungsbedingte Toleranzen auch noch ca.+/- 10% schwanken können !
...[/quote]
Hallo Atze, die Fragestellung war ja andersrum: wie breit muss die Leiterbahn sein für 100 Ohm? Nach meiner Berechnung gilt die Angabe des Fragestellers annähernd für den Abstand 0, bei realen Abständen wird die nötige Breite für 100 Ohm (differentiell) aber noch grösser! Insofern spielt die Separation in diesem Fall keine Rolle, aber du darfst gern meine Formulierung "so ungefähr schon" ersetzen durch "genau genommen ist es noch schlimmer".
Gruss Reinhard
Atze-Ton
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Verfasst am: 24.10.2008, 12:20
Titel:
Hallo Reinhard,
"die Fragestellung war ja andersrum: wie breit muss die Leiterbahn sein für 100 Ohm?"
- wie jetzt, habe ich da was falsch verstanden ?
Für mich klingt -"Nach meinen Berechnung müsste die Leiterbahnbreite bei einem Zweifachlayer ca. 0.7mm betragen. Liege ich da richtig?"
schon nach einer konkreten Leiterbahnbreitenangabe, was TCT halt nicht wusste ist, ob das stimmt. Das war seine Frage !
"Insofern spielt die Separation in diesem Fall keine Rolle .."
was ist an diesem Fall so besonders, das die Separation keine Rolle spielt ?? Was ich mir nicht vorstellen kann ist ein Abstand von (annähernd) 0 bei Differentiellen Leitungen (nunja, vorstellen kann ich es mir schon, aber ich bin Praktiker, genau wie Du oder TCT, da machen theoretische Konstrukte weniger Sinn), und ich bin mir ziemlich sicher, das TCT NICHT mit einem Abstand von 0 gerechnet hat - Warum auch ?
Vielleicht könntest Du mir erklären, wie Du gerechnet hast - vielleicht bin ich nur ein Opfer meiner Unerfahrenheit.
Gruss Atze-Ton
(sorry für die späte Reaktion, hatte Urlaub)
TCT
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Verfasst am: 28.10.2008, 11:52
Titel:
Hallo zusammen!
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten! Da habe ich ja mit meiner Frage die erste größere Diskussion hier im Forum ausgelöst...
Konnte leider auch jetzt erst Antworten, da ich ebenfalls ein paar Tage Urlaub hatte
Die Steckkarte ist übrigens jetzt fertig und funktioniert soweit ich das sehe auch tadellos! Und das als Zweifachlayer mit 0,7mm Leiterbahnbreite und fast durchgängiger Massefläche.
Es handelt sich dabei übrigens "nur" um eine Adapterkarte von PCIe-X1 auf miniPCIe mit einigen zusätzlichen Spannungsreglern und etwas externer Beschaltung, also keine BGAs, QFPs etc. Wahrscheinlich wirken sich Fehlanpassungen bei dieser Größe noch nicht ausschlaggebend aus.
Schönen Tag noch!
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