Directrices de diseño de apilamiento de PCB

La gente espera que los productos electrónicos sean ricos en funciones, pero también requieren que sean pequeños y portátiles, que trae nuevos desafíos a los diseñadores de placas de circuito. Lograr esto, los diseñadores recurren a PCB multicapa, que ofrecen mayor espacio para más señales y circuitos electrónicos para permitir una mayor funcionalidad. sin embargo, exitoso Diseño de PCB depende de una cuidadosa consideración de la acumulación de PCB. Este componente crítico afecta directamente el rendimiento de la placa de circuito., fiabilidad, costo, y fabricabilidad. En este articulo, encontrará orientación sobre el diseño de apilamiento de PCB, incluyendo reglas, sugerencias, y ejemplos para ayudarlo a completar mejor su diseño de apilamiento.

¿Qué es el apilamiento de PCB??

El apilamiento de PCB se refiere a la disposición de capas de cobre y aislantes que constituyen una placa de circuito impreso.. Una acumulación típica de PCB consta de capas alternas de cobre y material aislante, como prepreg y capas de núcleo. Las capas de cobre contienen los circuitos y sirven como vías conductoras para las señales electrónicas en la placa..

La acumulación de PCB es un aspecto esencial del diseño de la placa y determina las propiedades eléctricas de la placa., incluida la integridad de la señal, distribución de poder, y Compatibilidad electromagnética (EMC). También afecta las propiedades mecánicas y térmicas del tablero.. La cantidad de capas que se utilizan en un apilamiento de PCB puede ser flexible y está determinada por la complejidad del circuito y los requisitos previos de diseño específicos..

Un apilamiento de PCB de dos capas es el más simple y común, pero los diseños de alta densidad pueden requerir cuatro o más capas para acomodar los componentes necesarios y el enrutamiento. Los diseñadores deben considerar cuidadosamente la acumulación de PCB durante el proceso de diseño para asegurarse de que la placa cumpla con los requisitos eléctricos y mecánicos necesarios y, al mismo tiempo, sea rentable de fabricar.. Un diseño de apilamiento adecuado puede ayudar a minimizar la pérdida de señal, reducir la interferencia electromagnética, y proporcionar una red de distribución de energía estable, dando como resultado una placa de circuito más confiable y de alto rendimiento.

Reglas y consejos de diseño de apilamiento de PCB

Gestionar un buen stackup requiere seguir cientos de reglas y criterios, pero algunos de los más importantes son:

1. Las placas de plano de tierra son la opción preferida, ya que permiten el enrutamiento de la señal en configuraciones de microstrip o stripline, lo que resulta en una impedancia de tierra más baja y niveles de ruido de tierra.
2. Para evitar la radiación de las señales de alta velocidad, es importante enrutarlos en capas intermedias entre diferentes niveles, mientras usa planos de tierra como escudos.
3. Las capas de señal deben colocarse lo más cerca posible entre sí., incluso si están en planos adyacentes, y siempre al lado de un avión.
4. Tener múltiples planos de tierra es beneficioso ya que reduce la impedancia de tierra de la placa y reduce la radiación.
5. Es crucial tener un fuerte acoplamiento entre los planos de potencia y tierra..
6. Una sección transversal es aconsejable desde el punto de vista mecánico para evitar deformaciones..
7. Si los niveles de la señal están al lado de los niveles del avión, ya sea tierra o poder, la corriente de retorno puede fluir a través del plano adyacente, que ayuda a reducir la inductancia de la ruta de retorno.
8. Para mejorar el ruido y el rendimiento de EMI, una forma factible es reducir el grosor del aislamiento entre una capa de señal y su plano vecino.
9. A la hora de elegir materiales en función de sus características eléctricas, mecánico, y propiedades térmicas, es crucial considerar el grosor de cada capa de señal, teniendo en cuenta los espesores estándar y las características de varios tipos de materiales de circuito impreso.
10. Se debe usar software de alta calidad para diseñar la acumulación, seleccionando los materiales apropiados de la biblioteca y realizando cálculos de impedancia basados ​​en sus dimensiones.

Material y espesor recomendados

Los tres componentes principales de un apilamiento de PCB son cobre, aislamiento, y plano de tierra. Y las opciones de material y el grosor de cada uno de ellos juegan un papel fundamental en la determinación de sus características de rendimiento..

• Capas de Cobre

Hay varios tipos de cobre disponibles., cada uno con su propia temperatura de fusión única, conductividad eléctrica, y tasa de expansión térmica. La selección de cobre generalmente se basa en los requisitos de diseño.. Vale la pena señalar que las capas de cobre más gruesas mejoran la solidez general del diseño., pero también aumentan el costo del tablero.

• Capas de aislamiento

FR-4 epoxy, epoxi de vidrio, y los materiales recubiertos de parileno son los tipos de materiales aislantes más utilizados en PCB. Y la elección de los materiales de aislamiento adecuados depende del entorno de aplicación.. Para mejorar el blindaje EMI y mejorar la durabilidad de la placa, es recomendable utilizar una capa de aislamiento lo más gruesa posible. sin embargo, si la capa de aislamiento es demasiado gruesa, puede afectar la calidad de las trazas y las vías.

• Capas de plano de tierra

El cobre y el níquel son los materiales de plano de tierra más utilizados.. La selección de los materiales del plano de tierra se basa en los requisitos de diseño y el tipo de máscara de soldadura.. El espesor recomendado para el plano de tierra es entre 0.1 mm y 0.25 mm. Aunque un plano de tierra más grueso produce un mejor rendimiento, también conduce a un aumento en el tamaño del tablero.

Ejemplos de diseño de apilamiento de PCB

• 4 apilamiento de PCB de capa

Un apilamiento de PCB estándar de 4 capas generalmente presenta una capa central gruesa en el centro de la placa, rodeado por dos capas preimpregnadas más delgadas, con las capas superficiales utilizadas principalmente para señales y montaje de componentes. Las capas internas a menudo se dedican a redes eléctricas y de tierra.. Las vías de orificio pasante se usan comúnmente para proporcionar conexiones entre las capas.. Se aplica máscara de soldadura con almohadillas expuestas a las capas exteriores para permitir el montaje de SMD y componentes de orificio pasante.

• 6 apilamiento de PCB de capa

El diseño de un apilamiento de PCB de 6 capas es comparable al de un diseño de 4 capas, pero tiene dos capas de señal adicionales colocadas entre los planos, lo que da como resultado dos capas enterradas que son ideales para señales de alta velocidad y dos capas superficiales que son adecuadas para enrutar señales de baja velocidad. Colocar las capas de señal cerca de sus planos adyacentes y usar un núcleo central más grueso para lograr el grosor de placa deseado (p.ej., 62 MIL) puede mejorar en gran medida el rendimiento de EMI.

• 8 apilamiento de PCB de capa

Para un apilamiento de PCB de 8 capas, el diseño debe incluir al menos tres planos de alimentación/tierra para aumentar la compatibilidad electromagnética (EMC) y minimizar los problemas relacionados con EMI. Los ingenieros y diseñadores de PCB suelen tener en cuenta los requisitos del circuito al diseñar la disposición de apilamiento.

Conclusión

El diseño de apilamiento de PCB es un aspecto crucial tanto para los ingenieros como para los diseñadores electrónicos.. Con el fin de producir productos electrónicos de alta calidad., hay que tener en cuenta varios factores. Sin un apilamiento de PCB bien diseñado, la calidad y el rendimiento del producto final pueden verse seriamente comprometidos. Por lo tanto, Es importante que los diseñadores analicen cuidadosamente seleccione los materiales de PCB apropiados y construcción para resultados óptimos. Si no tiene experiencia en el diseño de apilamiento de PCB, considere trabajar con un especialista en diseño de PCB. El equipo del PCB en Tecnología MOKO tiene una amplia experiencia en el diseño de apilamientos complejos, incluyendo apilamientos multicapa y HDI. Podemos ayudarlo a diseñar un apilamiento rentable y fabricable que cumpla con todos los requisitos eléctricos.