İnsanlar elektronik ürünlerin zengin işlevlere sahip olmasını beklerler., ama aynı zamanda küçük ve taşınabilir olmalarını da gerektirir, devre kartı tasarımcılarına yeni zorluklar getiren. Bunu başarmak için, tasarımcılar dönüyor çok katmanlı PCB'ler, daha fazla işlevsellik sağlamak için daha fazla sinyal ve elektronik devre için daha fazla alan sunan. ancak, başarılı PCB tasarımı PCB yığınının dikkatli bir şekilde değerlendirilmesine bağlıdır. Bu kritik bileşen, devre kartının performansını doğrudan etkiler, güvenilirlik, maliyet, ve üretilebilirlik. Bu makalede, PCB yığın tasarımı hakkında rehberlik bulacaksınız, kurallar dahil, öneriler, ve yığın tasarımınızı daha iyi tamamlamanıza yardımcı olacak örnekler.
PCB Yığını Nedir??
PCB yığını, bir baskılı devre kartı oluşturan bakır ve yalıtkan katmanların düzenlenmesini ifade eder.. Tipik bir PCB yığını, değişen bakır ve yalıtım malzeme katmanlarından oluşur., prepreg ve çekirdek katmanları gibi. Bakır katmanlar devreyi içerir ve kart üzerindeki elektronik sinyaller için iletken yollar görevi görür..
PCB yığını, kart tasarımının önemli bir yönüdür ve kartın elektriksel özelliklerini belirler., sinyal bütünlüğü dahil, güç dağıtımı, ve Elektromanyetik uyumluluk (EMC). Ayrıca levhanın mekanik ve termal özelliklerini de etkiler.. Bir PCB yığınında kullanılan katman sayısı esnek olabilir ve devrenin karmaşıklığı ve özel tasarım önkoşulları tarafından belirlenir..
İki katmanlı bir PCB yığını, en basit ve en yaygın olanıdır., ancak yüksek yoğunluklu tasarımlar, gerekli bileşenleri ve yönlendirmeyi barındırmak için dört veya daha fazla katman gerektirebilir.. Tasarımcılar, kartın gerekli elektrik ve mekanik gereksinimleri karşılamasının yanı sıra üretiminin uygun maliyetli olmasını sağlamak için tasarım sürecinde PCB yığınını dikkatlice düşünmelidir.. Uygun yığın tasarımı, sinyal kaybını en aza indirmeye yardımcı olabilir, elektromanyetik paraziti azaltmak, ve istikrarlı bir güç dağıtım ağı sağlar, daha güvenilir ve yüksek performanslı bir devre kartıyla sonuçlanır.
PCB Yığın Tasarım Kuralları ve İpuçları
İyi bir yığını yönetmek, yüzlerce kural ve kritere uymayı gerektirir, ama en önemlilerinden bazıları:
- Yer düzlem panoları, mikro şerit veya şerit hat konfigürasyonlarında sinyal yönlendirmeye izin verdikleri için tercih edilen seçenektir., daha düşük zemin empedansı ve zemin gürültü seviyeleri ile sonuçlanır.
- Yüksek hızlı sinyallerden kaynaklanan radyasyonu önlemek için, onları farklı seviyeler arasındaki ara katmanlarda yönlendirmek önemlidir, yer uçaklarını kalkan olarak kullanırken.
- Sinyal katmanları birbirine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir., bitişik uçaklarda olsalar bile, ve her zaman bir uçağın yanında.
- Kartın zemin empedansını düşürdüğü ve radyasyonu azalttığı için birden fazla zemin düzlemine sahip olmak faydalıdır..
- Güç ve yer uçakları arasında güçlü bir bağlantıya sahip olmak çok önemlidir.
- Deformasyonları önlemek için mekanik açıdan bir enine kesit tavsiye edilir..
- Sinyal seviyeleri düzlem seviyelerinin yanındaysa, ya toprak ya da güç, dönüş akımı bitişik düzlem boyunca akabilir, bu da dönüş yolunun endüktansını azaltmaya yardımcı olur.
- Gürültü ve EMI performansını iyileştirmek için, Yapılabilir bir yol, bir sinyal katmanı ile komşu düzlemi arasındaki yalıtımın kalınlığını azaltmaktır..
- Elektrik özelliklerine göre malzeme seçerken, mekanik, ve termal özellikler, her sinyal katmanının kalınlığını dikkate almak çok önemlidir, standart kalınlıkları ve çeşitli baskılı devre malzemelerinin özelliklerini dikkate alarak.
- Yığını tasarlamak için yüksek kaliteli yazılım kullanılmalıdır, kütüphaneden uygun malzemelerin seçilmesi ve boyutlarına göre empedans hesaplarının yapılması.
Önerilen Malzeme ve Kalınlık
Bir PCB yığınının üç ana bileşeni bakırdır., yalıtım, ve yer uçağı. Ve her biri için malzeme seçenekleri ve kalınlık, performans özelliklerinin belirlenmesinde kritik bir rol oynamaktadır..
- Bakır Katmanlar
Birden fazla bakır türü mevcuttur, her biri kendi benzersiz erime sıcaklığına sahip, elektiriksel iletkenlik, ve termal genleşme oranı. Bakır seçimi tipik olarak tasarım gereksinimlerine bağlıdır.. Daha kalın bakır katmanların tasarımın genel sağlamlığını iyileştirdiğini belirtmekte fayda var., aynı zamanda yönetim kurulu maliyetini de artırır.
- Yalıtım Katmanları
FR-4 epoksi, cam epoksi, ve parilen kaplı malzemeler, PCB'lerde en sık kullanılan yalıtım malzemesi türleridir.. Uygun yalıtım malzemelerinin seçimi ise uygulama ortamına bağlıdır.. EMI korumasını geliştirmek ve kartın dayanıklılığını artırmak için, Mümkün olduğu kadar kalın bir yalıtım katmanı kullanılması tavsiye edilir.. ancak, yalıtım tabakası çok kalınsa, izlerin ve yolların kalitesini etkileyebilir.
- Yer Düzlemi Katmanları
Bakır ve nikel en yaygın kullanılan yer düzlemi malzemeleridir.. Zemin düzlemi malzemelerinin seçimi, tasarım gerekliliklerine ve lehim maskesi tipine bağlıdır.. Zemin düzlemi için tavsiye edilen kalınlık 0.1 mm ve 0.25 mm. Daha kalın bir yer düzlemi daha iyi performans sağlasa da, ayrıca tahta boyutunda bir artışa yol açar.
PCB Yığın Tasarım Örnekleri
-
4 katmanlı PCB yığını
Standart bir 4 katmanlı PCB yığını, tipik olarak kartın ortasında kalın bir çekirdek katmana sahiptir., iki ince prepreg tabakası ile çevrili, öncelikle sinyaller ve bileşen montajı için kullanılan yüzey katmanları ile. İç katmanlar genellikle güç ve yer ağlarına ayrılmıştır.. Geçiş delikleri genellikle katmanlar arasında bağlantı sağlamak için kullanılır.. SMD ve açık delik bileşenlerinin monte edilmesini sağlamak için dış katmanlara açık pedli lehim maskesi uygulanır..
-
6 katmanlı PCB yığını
6 katmanlı bir PCB yığınının tasarımı, 4 katmanlı bir tasarımla karşılaştırılabilir., ancak uçaklar arasına yerleştirilmiş iki ek sinyal katmanına sahiptir., yüksek hızlı sinyaller için ideal olan iki gömülü katman ve düşük hızlı sinyalleri yönlendirmek için uygun iki yüzey katmanıyla sonuçlanır.. İstenen levha kalınlığını elde etmek için sinyal katmanlarını bitişik düzlemlerine yakın yerleştirmek ve daha kalın bir merkez çekirdek kullanmak (Örneğin., 62 MIL) EMI performansını büyük ölçüde artırabilir.
-
8 katmanlı PCB yığını
8 katmanlı bir PCB yığını için, tasarım, elektromanyetik uyumluluğu artırmak için en az üç güç/yer düzlemi içermelidir (EMC) ve EMI ile ilgili sorunları en aza indirin. PCB mühendisleri ve tasarımcıları, yığın düzenlemesini tasarlarken genellikle devrenin gereksinimlerini göz önünde bulundurur.
Sonuç
PCB yığın tasarımı, hem elektronik mühendisleri hem de tasarımcılar için çok önemli bir özelliktir.. Yüksek kaliteli elektronik ürünler üretmek için, çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır. İyi tasarlanmış bir PCB yığını olmadan, nihai ürünün kalitesi ve performansı büyük ölçüde tehlikeye girebilir. Bu nedenle, tasarımcılar için dikkatli bir şekilde önemlidir. uygun PCB malzemelerini seçin ve optimum sonuçlar için yapı. PCB yığın tasarımında uzmanlığınız yoksa, bir PCB tasarım uzmanıyla çalışmayı düşünün. PCB ekibi MOKO Teknolojisi karmaşık yığınların tasarımında geniş deneyime sahiptir, çok katmanlı ve HDI yığınları dahil. Tüm elektrik gereksinimlerini karşılayan uygun maliyetli ve üretilebilir bir yığın tasarlamanıza yardımcı olabiliriz..
