Ludzie oczekują, że produkty elektroniczne będą bogate w funkcje, ale także wymagają, aby były małe i przenośne, co stawia przed projektantami płytek drukowanych nowe wyzwania. Osiągnąć to, zwracają się projektanci wielowarstwowe PCB, które oferują więcej miejsca na więcej sygnałów i obwodów elektronicznych, aby umożliwić większą funkcjonalność. jednak, udany Projektowanie PCB ., zależy od starannego rozważenia stosu PCB. Ten krytyczny element ma bezpośredni wpływ na wydajność płytki drukowanej, niezawodność, koszt, i możliwości produkcyjne. W tym artykule, znajdziesz wskazówki dotyczące projektowania stosów PCB, w tym zasady, propozycje, i przykłady, które pomogą Ci lepiej ukończyć projekt stosu.
Co to jest układanie PCB?
PCB stackup odnosi się do ułożenia miedzi i warstw izolacyjnych, które tworzą płytkę drukowaną. Typowy układ PCB składa się z naprzemiennych warstw miedzi i materiału izolacyjnego, takich jak prepreg i warstwy rdzeniowe. Warstwy miedzi zawierają obwody i służą jako ścieżki przewodzące dla sygnałów elektronicznych na płytce.
Układ PCB jest istotnym aspektem projektu płytki i określa właściwości elektryczne płytki, w tym integralność sygnału, dystrybucja mocy, i zgodność elektromagnetyczna (EMC). Wpływa również na właściwości mechaniczne i termiczne płyty. Liczba warstw użytych w stosie PCB może być elastyczna i zależy od złożoności obwodu i konkretnych wymagań wstępnych projektu.
Dwuwarstwowy układ PCB jest najprostszy i najbardziej powszechny, ale projekty o dużej gęstości mogą wymagać czterech lub więcej warstw, aby pomieścić niezbędne komponenty i poprowadzenie. Projektanci muszą dokładnie rozważyć układ PCB podczas procesu projektowania, aby upewnić się, że płytka spełnia niezbędne wymagania elektryczne i mechaniczne, a jednocześnie jest opłacalna w produkcji. Właściwy projekt stosu może pomóc zminimalizować utratę sygnału, zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne, i zapewnić stabilną sieć dystrybucji energii, co skutkuje bardziej niezawodną i wydajną płytką drukowaną.
Zasady i wskazówki dotyczące projektowania stosów PCB
Zarządzanie dobrym stackupem wymaga przestrzegania setek zasad i kryteriów, ale niektóre z najważniejszych są:
- Płytki uziemienia są preferowaną opcją, ponieważ umożliwiają kierowanie sygnału w konfiguracjach mikropaskowych lub paskowych, co skutkuje niższą impedancją uziemienia i poziomem szumów uziemienia.
- Aby zapobiec promieniowaniu z szybkich sygnałów, ważne jest, aby poprowadzić je na warstwach pośrednich między różnymi poziomami, podczas używania samolotów naziemnych jako osłon.
- Warstwy sygnałowe powinny być umieszczone jak najbliżej siebie, nawet jeśli znajdują się na sąsiednich płaszczyznach, i zawsze obok samolotu.
- Posiadanie wielu płaszczyzn uziemienia jest korzystne, ponieważ obniża impedancję uziemienia płytki i redukuje promieniowanie.
- Bardzo ważne jest, aby mieć silne sprzężenie między płaszczyznami zasilania i uziemienia.
- Przekrój jest wskazany z mechanicznego punktu widzenia, aby uniknąć deformacji.
- Jeśli poziomy sygnału są obok poziomów płaszczyzny, albo uziemienie, albo zasilanie, prąd powrotny może płynąć przez sąsiednią płaszczyznę, co pomaga zmniejszyć indukcyjność ścieżki powrotnej.
- Aby poprawić wydajność hałasu i EMI, wykonalnym sposobem jest zmniejszenie grubości izolacji między warstwą sygnału a sąsiednią płaszczyzną.
- Przy wyborze materiałów na podstawie ich właściwości elektrycznych, mechaniczny, i właściwości termiczne, ważne jest, aby wziąć pod uwagę grubość każdej warstwy sygnału, z uwzględnieniem standardowych grubości i właściwości różnych rodzajów materiałów obwodów drukowanych.
- Do zaprojektowania stosu należy użyć wysokiej jakości oprogramowania, wybranie odpowiednich materiałów z biblioteki i wykonanie obliczeń impedancji na podstawie ich wymiarów.
Zalecany materiał i grubość
Trzy podstawowe elementy stosu PCB to miedź, izolacja, i płaszczyzna podłoża. A opcje materiałowe i grubość każdego z nich odgrywają kluczową rolę w określaniu jego właściwości użytkowych.
- Warstwy miedzi
Dostępnych jest wiele rodzajów miedzi, każdy z własną unikalną temperaturą topnienia, przewodnictwo elektryczne, i współczynnik rozszerzalności cieplnej. Wybór miedzi jest zwykle oparty na wymaganiach projektowych. Warto zauważyć, że grubsze warstwy miedzi poprawiają ogólną solidność konstrukcji, ale także zwiększyć koszt wyżywienia.
- Warstwy izolacji
FR-4 żywica epoksydowa, szkło epoksydowe, i materiały powlekane parylenem są najczęściej stosowanymi rodzajami materiałów izolacyjnych w PCB. A wybór odpowiednich materiałów izolacyjnych zależy od środowiska aplikacji. Aby poprawić ekranowanie EMI i poprawić trwałość płyty, wskazane jest użycie jak najgrubszej warstwy izolacyjnej. jednak, jeśli warstwa izolacji jest zbyt gruba, może to mieć wpływ na jakość śladów i przelotek.
- Warstwy płaszczyzny podłoża
Miedź i nikiel są najczęściej używanymi materiałami na płaszczyznę uziemiającą. Wybór materiałów płaszczyzny uziemienia opiera się na wymaganiach projektowych i typie maski lutowniczej. Zalecana grubość płaszczyzny podłoża wynosi pomiędzy 0.1 mm i 0.25 mm. Chociaż grubsza płaszczyzna uziemienia zapewnia lepszą wydajność, prowadzi to również do zwiększenia rozmiaru planszy.
Przykłady projektów stosów PCB
-
4 układanie warstw PCB
Standardowy 4-warstwowy układ PCB zazwyczaj zawiera grubą warstwę rdzenia na środku płytki, otoczony dwiema cieńszymi warstwami prepregu, z warstwami powierzchniowymi używanymi głównie do montażu sygnałów i komponentów. Warstwy wewnętrzne są często przeznaczone na sieci zasilające i uziemiające. Przelotki przelotowe są powszechnie stosowane do zapewnienia połączeń między warstwami. Maska lutownicza z odsłoniętymi polami jest nakładana na zewnętrzne warstwy, aby umożliwić montaż elementów SMD i przewlekanych.
-
6 układanie warstw PCB
Projekt 6-warstwowego stosu PCB jest porównywalny z projektem 4-warstwowym, ale ma dwie dodatkowe warstwy sygnałowe umieszczone między płaszczyznami, w wyniku czego powstają dwie warstwy zakopane, które są idealne dla sygnałów o dużej szybkości i dwie warstwy powierzchniowe, które są odpowiednie do trasowania sygnałów o małej szybkości. Umieszczenie warstw sygnału blisko ich sąsiednich płaszczyzn i użycie grubszego rdzenia środkowego w celu uzyskania pożądanej grubości płytki (np., 62 TYSIĄC) może znacznie poprawić wydajność EMI.
-
8 układanie warstw PCB
Do 8-warstwowego stosu PCB, projekt powinien obejmować co najmniej trzy płaszczyzny zasilania/uziemienia w celu zwiększenia kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) i zminimalizować problemy związane z EMI. Inżynierowie i projektanci PCB zazwyczaj biorą pod uwagę wymagania obwodu podczas projektowania układu piętrowego.
Wniosek
Projekt układania płytek PCB jest kluczowym aspektem zarówno dla inżynierów elektroników, jak i projektantów. W celu produkcji wysokiej jakości elektroniki, należy wziąć pod uwagę różne czynniki. Bez dobrze zaprojektowanego stosu PCB, jakość i wydajność produktu końcowego może ulec znacznemu pogorszeniu. W związku z tym, ważne jest, aby projektanci starannie wybrać odpowiednie materiały PCB i konstrukcji dla uzyskania optymalnych rezultatów. Jeśli nie masz doświadczenia w projektowaniu stosów PCB, rozważyć współpracę ze specjalistą od projektowania PCB. Zespół PCB ds Technologia MOKO posiada bogate doświadczenie w projektowaniu złożonych stack-upów, w tym stosy wielowarstwowe i HDI. Możemy pomóc w zaprojektowaniu opłacalnego i możliwego do wyprodukowania zestawu, który spełnia wszystkie wymagania elektryczne.
