Mój poprzedni projekt na FPGA (akcelerator grafiki) pobierał więcej prądu z zasilania 3,3 V, niż bym się spodziewał. Wskutek tego stabilizator napięcia AMS1117 mocno się nagrzewał. To doświadczenie nauczyło mnie, aby umieszczać duże, dostępne wypełnienia miedzią wokół zasilaczy FPGA, które mogą rozpraszać ciepło przez powierzchnię PCB.

Duże obszary rozpraszające ciepło z AMS1117 są zdublowane również na dolnej warstwie.

Wypełnienie obok zasilacza AMS1117 jest tak wymierzone, aby pasować do jednego z radiatorów dla pamięci RAM, które można znaleźć na Ebayu. Na tym etapie nie jestem pewien, czy będę ich potrzebował, ale lepiej pozostawić miejsce na płytce na wszelki wypadek.

Numery warstw na stosie

Po lewej stronie płytki widać rząd liczb. Jest to sposób, aby ułatwić producentowi płytek ułożenie ich w odpowiedniej kolejności. Umieszczam kolejne numery od 1 do 4 w miedzi na każdej warstwie od góry do dołu i usuwam maskę lutowniczą z góry i z dołu, a także otaczającą miedź. Dzięki temu mogę widzieć na wylot przez płytkę trzymana pod światło. Jeśli producent wykonał płytkę poprawnie, można zobaczyć kolejne liczby od 1 do 4, z których każda kolejna jest ciemniejsza.

Tym razem popełniłem błąd, zapominając usunąć miedź wokół cyfr na wewnętrznych warstwach. Mimo to sztuczka wciąż działa. Na poprawnie wykonanej płytce będę mógł zobaczyć cyfry 1 i 2, patrząc z góry i 3 oraz 4, patrząc z dołu.

Widok płytki w 3D jest przydatny i pozwala zauważyć typowe błędy, takie jak nachodzące na siebie opisy elementów lub opisy nachodzące na przelotki i pola lutownicze.

Wykonanie płytki

Zazwyczaj korzystam z usług producenta Elecrow w przypadku płytek dwuwarstwowych ze względu na niskie ceny. Jednak cztery warstwy są znacznie droższe w przypadku układów większych niż 5 x 5 cm. Ta płytka ma wymiary 10 x 10 cm i w momencie pisania najlepsze ceny oferowała firma PCBWay.

Nigdy dotąd nie korzystałem z usług PCBWay. Informacje znalezione w Google sugerują, że opiniom w Internecie nie można ufać, ponieważ firma PCBWay płaci za pozytywne recenzje. Nie podoba mi się to – gdyby jakość usług była dobra, pozytywne recenzje pojawiałyby się same. Pozostanę przy swojej opinii mając nadzieję, że czytelnicy wierzą w moja szczerość – nie zmyślam rzeczy tylko po to, aby zdobyć rabat na kilka dolarów przy następnym zamówieniu.

Ostatecznie wybrałem żółty kolor laminatu, ponieważ płytka PCB będzie widoczna i chciałbym, aby wyróżniała się spośród standardowych zielonych układów. Ponieważ planuję tworzenie ścieżek o kontrolowanej impedancji, muszę znać stałą dielektryczną PCB oraz grubość warstwy miedzi i podłoża FR4. Na moje maile do PCBWay odpowiedź przychodziła w ciągu 24 godzin podpisana przez osobę o nazwisku Lynne, która podawała wszystkie potrzebne informacje. Stała dielektryczna jest równa 4,29, a grubość górnej i dolnej warstwy miedzi wynosi 18 um (warto pamiętać, że od czasu napisania tego tekstu została zmieniona do 35 um).

Wybrałem skorzystanie z poczty Chin, co oznacza oczekiwanie od 2 do 4 tygodni na dostarczenie płytek.

Płytki wyglądają moim zdaniem bardzo dobrze. Co ważne, dostawcy udało się uzyskać kompletne i nieuszkodzone maski lutownicze między drobnymi polami lutowniczymi obudowy QFN.

QFN to zdecydowanie najtrudniejszy i najbardziej irytujący element do lutowania – liczy się każdy sposób, który pomoże ułatwić to zadanie. Maski lutownicze stanowią duże ułatwienie, ponieważ zapobiegają łączeniu się lutów.

Patrząc na górny i dowolny lewy róg QFN można zauważyć ścieżki biegnące z boku pól lutowniczych. Należy zachować ostrożność, stosując to rozwiązanie, ponieważ pole masy QFN trzyma się w miejscu na bardzo małych skrawkach metalu, które wychodzą z obudowy na końcu rzędu pinów. Jeśli nie byłoby w tym miejscu maski lutowniczej, istniałoby małe, lecz poważne ryzyko przypadkowego zwarcia ścieżki do masy.

Umieszczenie otworów dla przelotek wygląda bardzo dobrze jak na prototyp, a kontury maski lutowniczej są dokładnie rozmieszczone z akceptowalną tolerancją. Sitodruk zapewnia charakterystyczny układ macierzy o niskiej rozdzielczości, który jest widoczny na prototypowych układach.

Słyszałem, że firmy tworzące prototypy korzystają z usług różnych wykonawców w przypadku płytek czterowarstwowych, co przekłada się na wyższą jakość końcową – ale też wyższą cenę.

Tutaj widać wierzch oaz spód płytki z oznaczeniami. Widzę od razu, że kolejność warstw jest prawidłowa, zatem moje ścieżki o kontrolowanej impedancji będą dobrze współpracować z odpowiednimi warstwami masy.