Wytyczne dotyczące projektowania stosów PCB

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:

1. Płytki uziemienia są preferowaną opcją, ponieważ umożliwiają kierowanie sygnału w konfiguracjach mikropaskowych lub paskowych, co skutkuje niższą impedancją uziemienia i poziomem szumów uziemienia.
2. Aby zapobiec promieniowaniu z szybkich sygnałów, ważne jest, aby poprowadzić je na warstwach pośrednich między różnymi poziomami, podczas używania samolotów naziemnych jako osłon.
3. Warstwy sygnałowe powinny być umieszczone jak najbliżej siebie, nawet jeśli znajdują się na sąsiednich płaszczyznach, i zawsze obok samolotu.
4. Posiadanie wielu płaszczyzn uziemienia jest korzystne, ponieważ obniża impedancję uziemienia płytki i redukuje promieniowanie.
5. Bardzo ważne jest, aby mieć silne sprzężenie między płaszczyznami zasilania i uziemienia.
6. Przekrój jest wskazany z mechanicznego punktu widzenia, aby uniknąć deformacji.
7. Jeśli poziomy sygnału są obok poziomów płaszczyzny, albo uziemienie, albo zasilanie, prąd powrotny może płynąć przez sąsiednią płaszczyznę, co pomaga zmniejszyć indukcyjność ścieżki powrotnej.
8. Aby poprawić wydajność hałasu i EMI, wykonalnym sposobem jest zmniejszenie grubości izolacji między warstwą sygnału a sąsiednią płaszczyzną.
9. 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.
10. 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.