As pessoas esperam que os produtos eletrônicos sejam ricos em funções, mas também exigem que sejam pequenos e portáteis, que traz novos desafios para os projetistas de placas de circuito. Para alcançar isto, designers recorrem a PCB multicamadas, que oferecem maior espaço para mais sinais e circuitos eletrônicos para permitir maior funcionalidade. Contudo, bem-sucedido Design de PCB depende de uma consideração cuidadosa da pilha de PCB. Este componente crítico impacta diretamente o desempenho da placa de circuito, confiabilidade, custo, e capacidade de fabricação. Neste artigo, você encontrará orientação sobre design de empilhamento de PCB, incluindo regras, sugestões, e exemplos para ajudá-lo a concluir melhor seu design de empilhamento.
Stackup PCB refere-se ao arranjo de cobre e camadas isolantes que constituem uma placa de circuito impresso. Um empilhamento típico de PCB consiste em camadas alternadas de cobre e material isolante, como pré-impregnados e camadas de núcleo. As camadas de cobre contêm o circuito e servem como caminhos condutores para os sinais eletrônicos na placa.
O empilhamento do PCB é um aspecto essencial do design da placa e determina as propriedades elétricas da placa, incluindo integridade do sinal, distribuição de poder, e compatibilidade eletromagnética (EMC). Também afeta as propriedades mecânicas e térmicas da placa. O número de camadas usadas em uma pilha de PCB pode ser flexível e é determinado pela complexidade do circuito e pelos pré-requisitos específicos do projeto.
Um empilhamento de PCB de duas camadas é o mais simples e comum, mas projetos de alta densidade podem exigir quatro ou mais camadas para acomodar os componentes necessários e roteamento. Os projetistas devem considerar cuidadosamente o empilhamento do PCB durante o processo de projeto para garantir que a placa atenda aos requisitos elétricos e mecânicos necessários e, ao mesmo tempo, seja econômica para fabricar. O design de empilhamento adequado pode ajudar a minimizar a perda de sinal, reduzir a interferência eletromagnética, e fornecer uma rede de distribuição de energia estável, resultando em uma placa de circuito mais confiável e de alto desempenho.
Gerenciar um bom stackup requer seguir centenas de regras e critérios, mas alguns dos mais importantes são:
Os três principais componentes de uma pilha de PCB são cobre, isolamento, e plano de terra. E as opções de material e espessura para cada um deles desempenham um papel crítico na determinação de suas características de desempenho.
Existem vários tipos de cobre disponíveis, cada um com sua própria temperatura de fusão única, condutividade elétrica, e taxa de expansão térmica. A seleção de cobre é normalmente baseada nos requisitos de projeto. Vale a pena notar que camadas de cobre mais espessas melhoram a robustez geral do design, mas também aumentar o custo da placa.
FR-4 epóxi, vidro epóxi, e materiais revestidos com parileno são os tipos de materiais isolantes mais usados em PCBs. E a escolha dos materiais de isolamento apropriados depende do ambiente de aplicação. Para melhorar a blindagem EMI e melhorar a durabilidade da placa, é aconselhável usar uma camada de isolamento o mais espessa possível. Contudo, se a camada de isolamento for muito espessa, pode impactar a qualidade dos traces e vias.
Cobre e níquel são os materiais de plano de aterramento mais amplamente utilizados. A seleção dos materiais do plano de aterramento é baseada nos requisitos de projeto e no tipo de máscara de solda. A espessura recomendada para o plano de terra está entre 0.1 mm e 0.25 milímetros. Embora um plano de terra mais espesso produza melhor desempenho, também leva a um aumento no tamanho do tabuleiro.
Uma pilha de PCB padrão de 4 camadas normalmente apresenta uma camada de núcleo espessa no centro da placa, rodeado por duas camadas mais finas de pré-impregnados, com as camadas de superfície usadas principalmente para sinais e montagem de componentes. As camadas internas são frequentemente dedicadas a redes de energia e de aterramento. As vias through-hole são comumente usadas para fornecer conexões entre as camadas. A máscara de solda com almofadas expostas é aplicada às camadas externas para permitir a montagem de componentes SMD e de passagem.
O design de um empilhamento de PCB de 6 camadas é comparável ao de um design de 4 camadas, mas tem duas camadas de sinal adicionais colocadas entre os planos, resultando em duas camadas enterradas que são ideais para sinais de alta velocidade e duas camadas de superfície que são adequadas para roteamento de sinais de baixa velocidade. Colocar as camadas de sinal perto de seus planos adjacentes e usar um núcleo central mais espesso para obter a espessura desejada da placa (por exemplo., 62 MIL) pode melhorar muito o desempenho de EMI.
Para um empilhamento de PCB de 8 camadas, o projeto deve incluir pelo menos três planos de energia/terra para aumentar a compatibilidade eletromagnética (EMC) e minimizar problemas relacionados a EMI. Os engenheiros e projetistas de PCB normalmente consideram os requisitos do circuito ao projetar o arranjo empilhado.
O design de empilhamento de PCB é um aspecto crucial para engenheiros e designers eletrônicos. A fim de produzir eletrônicos de alta qualidade, vários fatores devem ser levados em consideração. Sem um empilhamento de PCB bem projetado, a qualidade e o desempenho do produto final podem ficar muito comprometidos. Portanto, é importante que os designers tenham cuidado selecione os materiais de PCB apropriados e construção para ótimos resultados. Se você não tem experiência em design de empilhamento de PCB, considere trabalhar com um especialista em design de PCB. A equipe do PCB Tecnologia MOKO tem uma vasta experiência na concepção de empilhamentos complexos, incluindo multicamadas e empilhamentos HDI. Podemos ajudá-lo a projetar um empilhamento econômico e fabricável que atenda a todos os requisitos elétricos.
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