PCB-Qualität und Anzahl der Layer/Lagen bei Hauptplatinen - früher und heute

[Ostfriese]

Zurzeit beschäftige ich mich mit der Anschaffung eines neuen PCs.

Dabei ist mir aufgefallen, dass z.B. die Firma MSI bei ihren Mobos die Anzahl der Layer explizit angibt und sogar auf dem PCB visuell darstellt.
(Am Rand des Boards als eine Leiste von Quadraten.)

So haben die "GAMING"-Boards scheinbar vier Layer und die teuren OC-Boards ("MPOWER") sind mit sechs Layern ausgestattet und werden auch so beworben.

Andere Hersteller sparen sich diese Angaben zur Gänze.

Gigabyte wirbt damit, dass zwei Kupferschichten in einigen ihrer PCBs sind. ("2 oz Copper PCB")

Wärmebilder diverser aktueller Boards sind auch im Vergleich interessant anzusehen, nur sagen die über das PCB vermutlich wenig bis nichts aus.

Ich habe momentan noch immer ein altes ASUS P5K-E/Wifi. Dieses war damals (2008) in etwa in der preislichen Mittelklasse anzusiedeln, würde ich sagen. Umso verwunderter war ich, als ich nun etwas recherchierte, dass es scheinbar acht Layer hat.

Die Fragen:

Sind die Platinen von heute besser entwickelt (Materialien, Layout, etc.), sodass sie mit weniger Layern auskommen?

Mussten die Platinen früher mehr Layer haben, weil die Mobos mehr Strom konsumierten? (Stelle ich mir spontan eher unwahrscheinlich vor, da es eine weite Bandbreite von Stromverbrauch gibt durch den jeweils eingesetzten Prozessor und dessen Takt, egal ob früher als 45nm oder heute als 22nm.)

Handelt es sich um ganz normale Folgen von "Sparmaßnahmen"/Profitmaximierung im Laufe der Zeit?

Sind die Platinen von heute MINDERWERTIGER als die von vor 5 Jahren?

Denn:

Es mag ja nichts zu sagen haben, aber früher waren viele Platinen im mittleren und hohen, aber auch noch im niedrigen Preissegment "Made in Taiwan", heute sind selbst 400-EUR-Mainboards, wie das ASUS ROG Rampage IV Black Edition, "Made in China" und "Made in Taiwan" findet man kaum noch, obgleich natürlich andere darauf verbaute Komponenten z.B. "Made in Japan" sein können, was wiederum auch nichts zu sagen haben muss über deren Qualität.

Was meint/wisst ihr bzgl. der Layeranzahl und PCB-Qualität von heute im Vergleich zu früher?

Bin gespannt.

 

[Arcturus]

Die Anzahl der Layer hat auch was mit der Anzahl der Bauteile auf den Platinen zu tun.
Da heutzutage fast alles in der CPU sitzt und der Chipsatz bei Intel nur noch aus einem Chip besteht, brauchen die Boards weniger komplex aufgebaut sein.

 

[atari2k]

AFAIK geht es darum die Leiterbahnen unterzubringen. Zusammen mit teilweise recht kritischen Signallaufzeiten und damit im Optimalfall gleichlangen Leiterbahnen ist es evtl. nötig mehr Layer zu produzieren. Zur Kontaktierung der Layer untereinander dienen sogenannte "Vias", das sind die kleinen Löcher, die man seiht, wenn man ein Board gegen das Licht hält. Diese Vias verbinden entweder alle Layer oder teilweise nut einzelne Layer leitfähig miteinander.
Daher waren zeitweise AMD Mainboards deutlich billiger, als Intel Boards, da hier weniger Layer gebraucht wurden.
Ob heutige Platinen noch aus glasfaserverstäktem Epoxidharz bestehen, kann ich nicht sagen, aber rein vom Gedanken eines Verbundwerkstoffes, sollte die Fehlerwahrscheinlichkeit sinken, je weniger Layer gebraucht werden (Delamination).
Ob und wie stark sich das auf die mechanische Festigkeit auswirkt kann ich nicht sagen.


atari2k

 

[helionaut]

Mussten die Platinen früher mehr Layer haben, weil die Mobos mehr Strom konsumierten?

Ich vermute, weil die C2Ds noch keinen integrierten Speichercontroller hatten. Dann musste das Speicherinterface erst zur Northbridge und dann zu den DIMM-Sockel geroutet werden. Und das sind ziemlich viele Leiterbahnen auf engem Raum.

 

[marco_f]

Heute sind einfach sehr viele Chips in die CPU gewandert. Northbridge ist weg und Southbridge ist abgespeckt. Die Boardgrafik und Arbeitsspeichersteuerung und neuerdings sogar die Spannungsstabilisatoren sitzen in der CPU.

Und ausserdem ist viel Zeit ins Land gestrichen, in der die Boards einfach weiter optimiert werden konnten. Die OEMs sitzen ja auch nicht faul rum.

Ergänzung (7. März 2014)

Neuerdings gibt es gar Boards ganz ohne Chipsatz, AMDs AM1 Sockel wird mit SoCs bestückt, und Intel lötet Atom-SoCs auf Bretter.

 

[Domi_bas]

Sind die Platinen von heute besser entwickelt (Materialien, Layout, etc.), sodass sie mit weniger Layern auskommen?

Mussten die Platinen früher mehr Layer haben, weil die Mobos mehr Strom konsumierten? (Stelle ich mir spontan eher unwahrscheinlich vor, da es eine weite Bandbreite von Stromverbrauch gibt durch den jeweils eingesetzten Prozessor und dessen Takt, egal ob früher als 45nm oder heute als 22nm.)

Kenne Multilayer Leiterplatten/Baugruppen nur aus meinem Beruf. Dort haben die verschiedenen Layer unterschiedliche Aufgaben:

• Stromversorgung (+12V, +3,3V, -..... , GND). Das hat sowohl mit der Strombelastbarkeit, größere Fläche kann mehr Strom führen, als auch mit der einfacheren Gestaltung der Layouts zu tun. Wenn man irgendeine Versorgungspannung an einem Punkt braucht, muss nicht eine Leitung quer übers Board.
• Ein oder mehrere Layer dienen bestimmt auch zur Abschirmung vor Störungen.

Handelt es sich um ganz normale Folgen von "Sparmaßnahmen"/Profitmaximierung im Laufe der Zeit?

Sind die Platinen von heute MINDERWERTIGER als die von vor 5 Jahren?

Bestimmt , früher war alles besser!

Es mag ja nichts zu sagen haben, aber früher waren viele Platinen im mittleren und hohen, aber auch noch im niedrigen Preissegment "Made in Taiwan", heute sind selbst 400-EUR-Mainboards, wie das ASUS ROG Rampage IV Black Edition, "Made in China" und "Made in Taiwan" findet man kaum noch, obgleich natürlich andere darauf verbaute Komponenten z.B. "Made in Japan" sein können, was wiederum auch nichts zu sagen haben muss über deren Qualität.

Das macht keinen Unterschied mehr, was wo ge"maded" wird. Alles an Elektronikbauteilen kommt aus China. Es gibt wohl noch ein paar spezielle Hersteller in Europa, USA oder Japan, die kann man aber nicht bezahlen und die Produkte sind meist für besondere Einsatzbedingungen, z.B. Militär o.ä..

Auch wenn irgendwo auf einem Kondensator "made in Japan", was an sich sehr gut wäre, drauf steht, wird das Teil höchstens dort verpackt...
Die Fertigung solcher Bauteile kann man in einem "normalen" Industrieland mit Gewerkschaften, Gesundheitsschutz, Steuern usw. nicht mehr bezahlen. Das geht nur in China und Indien ist noch nicht soweit, die bekommen das technisch erst langsam auf die Reihe. Indien hat sich da gewaltig abhängen lassen...
​

 

[Mickey Mouse]

das ist eine Kombination aus vielen Dingen:
die Chips sind höher integriert, speziell der Wegfall der Northbridge wurde ja bereits genannt, aber auch die restliche Peripherie ist auf weniger Chips zusammen geschrumpft.
der gesamte Stromverbrauch hat sich deutlich reduziert und man braucht nicht mehr ganze 12V, 5V und 3,3V Planes

Der Punkt ist ja auch, dass viele Layer nicht unbedingt "hochwertig" ist. Man verkauft das nur als eine Art Flucht nach vorne. Die Durchkontaktierungen für die Layerwechsel sind einer der Hauptfehlerquellen bei heutigen Baugruppen! Teuer sind sie auch noch.
Daher macht es für die Hersteller mehr Sinn, sich mehr Gedankenb beim Layout zu machen und auf Layer zu verzichten.

 

[Dunkelschwinge]

Das macht keinen Unterschied mehr, was wo ge"maded" wird. Alles an Elektronikbauteilen kommt aus China. Es gibt wohl noch ein paar spezielle Hersteller in Europa, USA oder Japan, die kann man aber nicht bezahlen und die Produkte sind meist für besondere Einsatzbedingungen, z.B. Militär o.ä..

Das ist Blödsinn. Zumal unterschieden werden muß, was an Bauteilen ich China Produziert wird, oder verbaut. In beiden Fällen ist "Alles" falsch.

Als Denkanstoß, wo hat den Intel die Fabs? Und dann ist Asien per se mal nicht China. Viel Fertigung kommt auch aus Malyasia und den Philipinen und Indonesien.

Auch wenn irgendwo auf einem Kondensator "made in Japan", was an sich sehr gut wäre, drauf steht, wird das Teil höchstens dort verpackt...

Noch so ne Aussage... Japaner produzieren gerne immer noch im Land. Aus China kommen nur 40% der weltweiten Fertigung...

In Europa werden aber primär Industriekomponenten produziert. Schau Dir mal EMS Unternemen wie Zollner, TQ, BMK, Variosystems, Enics, Seidel, Novotech etc. an, die sitzen alle bei uns und ich kann Dir die Liste der Halbleiternutzer in DACH sehr schnell erweitern. Ich arbeite in der Elektronikindustrie (Halbleiterhandel weltweit) ich weiß also recht genau wovon ich rede.

Die Anzahl der Layers hat primär etwas mit der Komplexität der Platine/Applikation zu tun sprich auch mit dem Preis. Heute sind in der Industrie auch mal 48 Layers oder mehr in Verwendung. Ein Gutes Design der Platine versucht aber natürlich eine Komplexität zu verhindern. Was Ihr nicht vergessen solltet ist, dass der Consumer Markt zwar groß ist, aber mit Massen(Wegwerf)-produkten geflutet ist. Eine Industrieapplikation muß ganz anderen Qualitätsmerkmalen entsprechen, da die Einsatzzeiten im Feld auch deutlich länger sindf. Einem Industriekuinden kann man nicht erklären warum seine zig tausend Euro teure Maschiene nach 2 Jahren den geiust aufgibt..

("2 oz Copper PCB")

bhedeutet übrigens nicht 2 Layers, sondern 2 Unzen und ist eine Gewichtsangabe um auf die Menge des Kupfers anzusprechen...

 

[Domi_bas]

In Europa werden aber primär Industriekomponenten produziert.

Mir ging es aber nicht um Industriekomponenten, sondern um Bauteile für die angesprochene Hauptplatine. Das sind Consumer Produkte die man ab 30€ bekommt. Das kann man nur mit der absolut billigsten Hardware und Produktionsstätte realisieren...

Schau Dir mal EMS Unternemen wie Zollner, TQ, BMK, Variosystems, Enics, Seidel, Novotech

Ein paar kenn ich sogar. Auf den ersten Blick sind das alles Auftragsfertiger, wie Foxconn z.B., die machen aber ihre Komponenten nicht selbst.

Noch so ne Aussage... Japaner produzieren gerne immer noch im Land. Aus China kommen nur 40% der weltweiten Fertigung...

Ja bestimmt tun die das, würden wir auch gerne, aber das geht halt nur wenn die Marge entsprechend ist um es bezahlen zu können. Wo wir wieder bei der Industrie wären. Dort wird einfach mehr gezahlt aber auch mehr gefordert.

Möchte ja nicht alle über einen Kamm scheren, das war wohl etwas oberflächlich von mir. Aber die Kernaussage, aus meiner Sicht, bleibt:
Elektronik für den "Hausgebrauch" und den Privatmann kann man heutzutage nur noch in China produzieren. Nicht zuletzt, weil dort ein Überfluss an Arbeitern herrscht. Taiwan und Co. spielen da sicher auch noch mit, aber eher bei hochpreisigen Sachen, wie TV usw.
Wo fertigt Apple nochmal das Eiphone?

Thailand und Japan wurden die vergangenen Jahre stark getroffen, mit Erdbeben, Tsunami, kaputten AKWs usw. Was dort zerstört worden ist, wird nicht selten in China wieder aufgebaut. Kenne das von einem Lieferanten für Messtechnik von uns, alles was unter Betrag x kostet kommt aus cn.

Aber ich schweife ab, sorry ...