Taal wijzigen
Introductie
Om een meerlaagse printplaat te bouwen , is een gedegen ontwerp essentieel voor optimale prestaties in moderne elektronische systemen. Het ontwerp beïnvloedt de signaalintegriteit, impedantie en EMI-bescherming . Of u nu een 4-laagse of een 6-laagse printplaat met hoge dichtheid ontwerpt, inzicht in de ontwerpfactoren bespaart altijd tijd en kosten. Deze handleiding geeft u inzicht in de benodigde ontwerptips voor meerlaagse printplaten, de verschillende materialen die u kunt gebruiken en effectieve methoden voor het maken van meerlaagse printplaten.
Wat is PCB Stack-Up?
De PCB-layout (een isolerende kern van prepreg-materiaal en een laag koper) die op elkaar gestapeld is, vormt een stack-up. Deze balanceert de signaallagen, voedingsvlakken en massavlakken om de elektrische prestaties te verbeteren en elektromagnetische interferentie (EMI) te minimaliseren. Meerlaagse circuits, zoals 4-laags PCB's of 6-laags stack-ups, worden gebruikt voor snelle signalen en complexe routing.
Hoe bouw je een meerlaagse PCB-stapeling?
Een stapeling van een meerlaagse PCB is de samenstelling van koper- en diëlektrische lagen die gebruikt worden om de signaalintegriteit, elektromagnetische interferentie en thermische eigenschappen te beheren. Het heeft een goed ontwerp en biedt mechanische stabiliteit en hoge gebruikssnelheden.
Gangbare 4-laags printplaatopbouw :
- Bovenste laag: Signaal
- Binnenste laag 1: Ground
- Binnenste laag 2: Power
- Onderste laag: Signaal
Gangbare 6-laags printplaatopbouw :
- Bovenste laag: Signaal
- Laag 2: Ground
- Laag 3: Signaal
- Laag 4: Signaal
- Laag 5: Power
- Onderste laag: Signaal
Tips voor effectief PCB-stapelontwerp
- Houd de grond- en energielagen dicht bij elkaar voor een betere ontkoppeling.
- Plaats kritische signalen tussen aardvlakken om ruis te minimaliseren.
- Gebruik symmetrische lagenindelingen om kromtrekken te verminderen.
- Handhaaf een consistente diëlektrische dikte voor gecontroleerde impedantie.
Wat zijn de verschillende lagen van een printplaat?
Koperfolie, prepreg en koperbeklede laminaat worden gebruikt om een meerlaags bord te maken. Koperfolie fungeert als signaalgeleiding. De lagen worden verbonden door prepreg en er vindt elektrische isolatie plaats. De koperbeklede kern zorgt voor mechanische sterkte en helpt een laag op zijn plaats te houden tijdens het productieproces.
Stroom- en aardingslagen in PCB-stapeling
Het gebruik van voedings- en aardvlakken is essentieel voor een stabiele spanningstoevoer en ook voor de lage impedantie van signalen, aangezien dit als signaalretour fungeert. De lagen minimaliseren elektromagnetische interferentie (EMI) en verbeteren de signaalkwaliteit. De warmteafvoer over de PCB-structuur wordt ook verbeterd dankzij de juiste plaatsing van de voedings- en aardvlakken.
Voordelen van het gebruik van power-/ground-planes
Componenten kunnen worden aangesloten op de voedings- en aardingsvlakken om een stabiele stroombron te gebruiken. De snelle signalen worden duidelijk geretourneerd en ruis en elektromagnetische interferentie worden hiermee geminimaliseerd. Deze vlakken geleiden meer stroom dan deze sporen, produceren minder warmte en de printplaat presteert thermisch beter en is betrouwbaarder.
Wat is PCB-laminering?
Bij PCB-laminering worden prepreg en koperfolie gelamineerd, waarbij de kern onder druk en warmte wordt gehouden. Dit zorgt voor een soepele verbinding zonder holtes tussen de lagen en een stabiele IP-kwaliteit. Nauwkeurige diëlektrische laminering garandeert diëlektrische uniformiteit en impedantie van hogesnelheids- en hoogfrequente PCB's.
Wat is de standaarddikte van het bord?
De dikte van een PCB is een variabele die wordt gereguleerd door verschillende invoerwaarden. Enkele van de invoeroverwegingen zijn onder andere het kopergewicht, de diëlektrische substantie en het aantal lagen, evenals de omgevingsbelasting. De algemene dikte is 62 mils (1.57 mm). Daarnaast ondersteunen nieuwere standaarden zoals 93 mils (2.36 mm) en 125 mils (3.17 mm) dikkere, hete koperlagen en meerlaagse stapelingen.
Wat is het doel van meerdere lagen op een PCB?
Moderne apparaten hebben een dichte schakeling met meerlaagse printplaten. Deze bieden verbeterde elektrische prestaties, tribologie en warmteoverdrachtstolerantie. Hogesnelheidssignaalisolatie en gecontroleerde impedantie zijn ook mogelijk in meerlaagse structuren om overspraak en elektromagnetische interferentie (EMI) in geavanceerde elektronica te voorkomen.
Hoe worden meerlaagse printplaten gemaakt?
De fabricage van meerlaagse PCB's gebeurt in de volgende stappen:
1: Selecteer de binnenste laag: Specificeer de koperdikte, het type epoxyglas en de afmetingen van het paneel.
2: Reinigen: Maak de binnenkant van het koper schoon met chemicaliën of mechanische methoden om verontreinigingen te verwijderen.
3: Beeldvorming van de binnenste laag: Hier brengen we de fotogevoelige laag van het circuitpatroon in beeld.
4: Het etsen en verwijderen: Het ongewenste koper kan worden weggeschraapt en de fotolak kan worden verwijderd, waardoor de open circuitdraden zichtbaar worden.
5: Geautomatiseerde optische inspectie: Spoort kortsluitingen, openingen of niet-detecteerbare defecten op die met het blote oog niet zichtbaar zijn.
6: Oxidatiebehandeling: Koperen oppervlakken worden geoxideerd om de hechting aan de laminering te verbeteren.
7: Layup: Prepreg en koperfolie moeten op elke binnenlaag worden aangebracht, zodat ze klaar zijn voor gebruik voordat de stapel wordt gelamineerd.
8: Lamineren: Vormdruk en warmte stapelen zich op in een vacuümkamer om de platen permanent aan elkaar te hechten.
9: Boren: Via- en doorvoergaten worden met de grootst mogelijke precisie geboord.
10: Ontbramen en hars verwijderen: Geboorde gaten bevatten bramen en harsresten die verwijderd moeten worden voor een schone verbinding.
11: Koperen coating in boorgaten: De gaten worden chemisch gecoat met koper om geleidbaarheid te creëren.
HDI-bordstapelingen
HDI-printplaten hebben een hogere bedradingsdichtheid en zijn voorzien van microvia's, blinde via's en verborgen via's. Deze complexe printplaten zijn nodig voor miniatuur, hoogwaardige elektronica. HDI-stapelingen verminderen signaalverlies en maken complexe routing van modernere ontwerpen in beperkte ruimtes mogelijk.
Opeenvolgende laminering
De overlapping van laminering maakt het mogelijk om extra diëlektrisch materiaal en koper aan te brengen op een reeds gelamineerde subset. Dit omvat het ontwikkelen van begraven via's en gestapelde microvia's in dichte verbindingen. Het is geschikt voor gebruik met complexe HDI-layouts met minimale scheefstelling tussen de lagen en een hoge signaalintegriteit.
Nomenclatuur HDI Stack-ups
HDI-stackups worden in XNX genoemd. In het bovenstaande geval staat X voor de microvialaag en duidt de term N op het aantal binnenlagen tussen twee microvia's. Het systeem helpt ontwerpers bij het kwantificeren van de complexiteit van de stack en bij het kiezen van de juiste architectuur.
Voorbeelden van HDI-stapeling
1+4+1 stapelen
Deze zeslaagse structuur heeft aan één zijde een microvia-laag aan elke zijde en zorgt daardoor voor een betere routingdichtheid en betere prestaties.
2+4(6b)+2 stapelen
8 op elkaar gestapelde lagen, 2 microvia-lagen aan elke kant en zes inwendige begraven lagen van een geavanceerd compact ontwerp.
Planning van multilayer PCB-stapelingen: hoeveel kost het?
Er moet een afweging worden gemaakt tussen kosten en functionaliteit bij de planning van een multilayer PCB-opstelling, zodat efficiëntere ontwerpen kunnen worden bereikt. Het verhogen van de productiekosten voor meerdere lagen verbetert echter de routeringsruimte, impedantiebeheer en signaalintegriteit. De totale kosten worden ook beïnvloed door factoren zoals de grootte van de printplaat, het gewicht van het koper en het aantal boorgaten. Een zorgvuldige planning, zoals gefixeerd door productieproblemen, kan geen onnodige complexiteit opleveren.
| Categorie | Overwegingen |
| Kostenfactoren | Breedte van de koperplaat, vorm en dikte, – Afwerking van het koperoppervlak, – Gewicht van het koper, – Hoeveel gaten van welke afmetingen er in het koper zijn geboord, – Deeldichtheid van het circuit |
| Hogesnelheidsontwerpfactoren | Vereisten voor trace-routering – Bordmaterialen voor hoge frequenties – Impedantiegestuurde stapelbehoeften – Stripline- en microstrip-routeringsconfiguraties |
| Vermogens- en grondvlakfactoren | Hoeveelheden vermogen en grondvlakken – Gevolgen van het partitioneren van vermogen of grondvlak – Verbeteringen van de signaalintegriteit |
De PCB-stapelroosters: overwegingen bij hogesnelheidsontwerp
Hogesnelheidscircuits vereisen een nauwkeurig PCB-stapelontwerp voor hogesnelheidsprestaties. Extra lagen zijn nodig om het signaal te isoleren en overspraak te voorkomen, en dit verdikt de routing- en aardingslagen. Impedantiegestuurde stapelingen zijn gemaakt van specifieke materialen en diktes stripline- of microstriproutering. De juiste gelaagdheid houdt de kosten laag en zorgt voor signaalintegriteit.
Stackup Planning Power en Ground Plan
In meerlaagse PCB's worden voedings- en aardingsvlakken gebruikt om spanningen te stabiliseren en snelle signalen te leveren. Het verdubbelen of verdrievoudigen van de spanning op één vlak kan ruimte besparen, maar kan ook de retourpaden verstoren. Er is enige voorzichtigheid geboden bij het scheiden van vlakken met twee lagen om ruis en signaalproblemen te voorkomen. Het ontwerp zorgt voor een balans, waardoor sommige lagen worden geëlimineerd en de prestaties behouden blijven.
Aanbevelingen voor PCB-stapeling voor ontwerpers
Het optimale stapelontwerp van een PCB is een factor die de productiekosten verlaagt en een betrouwbare werking van de printplaat garandeert. Dit zijn enkele van de belangrijkste suggesties die u de beste resultaten kunnen opleveren voor uw meerlaagse PCB-toepassingen:
- Geef niet meer dan drie sequentiële laminering stappen. Elke lamineerstap verlengt de productietijd, verhoogt de kosten en kan leiden tot beschadigde producten.
- Integere via's (staggered via's) hebben de voorkeur boven gestapelde via's. Ingegraven via's zijn complexer en duurder vanwege de montage en het vullen.
- Geef in uw stack-up-aanvraag expliciet aan welke lagen mechanische begraven via's nodig hebben en geef aan of u de voorkeur geeft aan gestapelde of begraven via's.
- Controleer de compatibiliteit van de materialen bij sequentielaminering. Dit proces is niet geschikt voor alle materialen en uw fabrikant geeft u de beste opties.
Een doordachte PCB-opstelling verbetert de signaalintegriteit, verlaagt de EMI en zorgt ervoor dat de ontwerper op effectieve wijze hoogwaardige printplaten kan presenteren.
PCBTok: uw vertrouwde fabrikant van meerlaagse PCB's
Bij PCBTok, als gespecialiseerde fabrikant van meerlaagse printplaten, kunnen we tot wel 40 lagen produceren. Bent u op zoek naar een fabrikant van meerlaagse printplaten? Dan bent u bij ons aan het juiste adres. Met meer dan 20 jaar ervaring in de productie van meerlaagse printplaten en een fabriek vol materialen van onder andere Rogers, Taconic en Panasonic , kunnen we snel op uw behoeften inspelen.
Stuur ons vandaag nog uw Gerber-bestanden voor een gratis DFM-controle en offerte.
Veelgestelde vragen
Waarom beïnvloedt PCB-stapeling de EMI-prestaties?
Dankzij een goed stackup-ontwerp worden elektromagnetische interferenties (EMI's) verminderd door een goede plaatsing van de aard- en voedingsvlakken. De plaatsing van de afschermingsniveaus verbetert de afschermingseigenschappen, beperkt ruisniveaus en verbetert de algehele signaalintegriteit van een hogesnelheidscircuit.
Kan ik verschillende diëlektrische materialen in één PCB-stapel gebruiken?
Hybride stackups zijn mogelijk in PCB's en komen veel voor in high-end ontwerpen. De materialen kunnen worden gecombineerd om een evenwicht te vinden tussen hoogfrequente prestaties, thermische stabiliteit en kosten, waardoor ze geschikt zijn voor complexe meerlaagse toepassingen.
Hoe zorg ik voor een goede impedantieregeling in mijn stackup?
Volg de impedantiegestuurde opbouwregels en gebruik een PCB-lagencalculator. Zorg ervoor dat de dikte van het diëlektricum , de referentievlakken en de spoorgeometrie consistent zijn. Overleg met uw PCB-ontwikkelaar om nauwkeurige impedanties voor hoogfrequente signalen te verkrijgen.
Conclusie
De stapeling van een PCB heeft een directe invloed op de elektrische, thermische en mechanische eigenschappen van de printplaat. Met goed gekozen materialen en optimalisatie door middel van structuren en geschikte stapelingsrichtlijnen kunt u kostbare fouten voorkomen en de betrouwbaarheid van uw producten verbeteren. Een uitstekende relatie met uw fabrikant garandeert u de beste prestaties en de beste kosten voor uw meerlaagse PCB's.
