Возможности стека слоев печатных плат

Перейти к: Назначение стеков слоев печатной платы | цели при создании многослойного стека печатных плат | Другие факторы, которые необходимо учитывать при создании многослойного стека печатных плат | Общие типы стеков слоев печатной платы | MCL — ваш поставщик качественных многослойных печатных плат | Свяжитесь с MCL, чтобы получить бесплатное предложение сегодня

Печатные платы (PCBs) становятся все более сложными, и на одной плате помещается все больше функций и схем. Сами по себе однослойные печатные платы становятся все более сложными, но макеты печатных плат должны обеспечивать еще больше возможностей в условиях ограниченного пространства. В результате многие производители обращаются к многослойным печатным платам. Так что же такое стек печатной платы? Как это работает и нужно ли это для ваших приложений? Вот несколько важных моментов о стеках печатных плат, которые помогут вам принять обоснованное решение.

Назначение стеков слоев платы

Стек печатной платы относится к расположению медных и изоляционных слоев, составляющих печатную плату. Эти слои устроены таким образом, что на одном устройстве можно получить несколько печатных плат. По своей сути, многослойные печатные платы состоят как минимум из трех проводящих слоев. Нижний слой синтезируется с изоляционной платой, и каждый слой печатной платы соединяется со следующим.

В то время как многоуровневое размещение печатных плат создает более сложную и компактную плату, стеки печатных плат также предлагают следующие преимущества:

• Максимальная функциональность: Многослойные печатные платы могут увеличить скорость и функциональность устройства, делая плату более функциональной.
• Свести к минимуму уязвимость: Стеки слоев помогают защитить внутренние слои от внешних шумов, делая их менее уязвимыми для разрушительных внешних воздействий.
• Уменьшение радиации: Хорошо спроектированные стеки слоев печатной платы помогут минимизировать излучение от вашего устройства, особенно в высокоскоростных компоновках. Однако важно отметить, что плохие конструкции с несоответствием импеданса могут легко привести к большему излучению электромагнитных помех, чем обычная печатная плата.
• Снижение затрат: Хорошие стеки многослойных печатных плат также могут помочь снизить стоимость производства за счет размещения нескольких схем на одной плате. Одна плата означает оптимизированное производство платы, детали, в которой будет использоваться плата, и упаковки для всей установки.

Помимо этих преимуществ, стеки печатных плат также уменьшают несоответствие импеданса и проблемы с перекрестными помехами. Все эти преимущества делают сборку печатных плат весьма желательной.

Цели при создании многослойного стека печатных плат

Стеки многослойных печатных плат тщательно разрабатываются для удовлетворения определенных потребностей проектирования. Основные цели, которых должны достичь многослойные печатные платы, включают следующее:

1. Планы земли и питания соединены друг с другом настолько близко, насколько это возможно.
2. Сигнальные слои всегда примыкают к плоскостям.
3. Сигнальные слои максимально приближены к своим плоскостям.
4. Высокоскоростные сигналы направляются через скрытые слои между плоскостями для сдерживания излучения.
5. Включено несколько слоев заземления для снижения импеданса и излучения.

Хотя вы должны попытаться достичь как можно большего количества этих целей, важно отметить, что не каждый стек печатных плат соответствует всем этим целям — фактически только 8-слойные платы могут соответствовать всем пяти целям. Вам следует тесно сотрудничать со своей командой разработчиков печатных плат, чтобы определить, какие цели являются наивысшим приоритетом для вашего стека печатных плат.

Другие факторы, которые следует учитывать при создании многослойного стека печатных плат

Помимо вышеперечисленных целей, при разработке многослойного стека печатных плат необходимо учитывать и другие конструктивные факторы. Некоторые из основных проблем, которые необходимо решить, включают следующее:

• Смещение между слоями: Слои можно легко сместить при создании многослойного стека печатных плат. Чтобы предотвратить это, используйте метод горячего плавления и метод заклепок и дюбелей для оформления боковой стороны платы.
• Мизлинг в стеке: Расслоение в виде мизлинга распространено при штабелировании досок. Чтобы предотвратить это, добавьте прокладки с пластиной из эпоксидной смолы, укладывая платы вместе. Эти прокладки помогут сбалансировать давление, чтобы устранить корь.
• Основные материалы: Однослойные печатные платы могут изготавливаться со стандартными материалами подложки или алюминиевыми сердечниками. Однако важно отметить, что печатные платы с алюминиевым сердечником недоступны для многослойных стеков, поскольку многослойные алюминиевые печатные платы чрезвычайно сложны в производстве.
• Последовательность материалов: В многослойных печатных платах должны использоваться материалы одних и тех же производителей как для сердцевины, так и для препрега. Использование материалов разных производителей может привести к проблемам при ламинировании.
• Поклониться и повернуться: Проблемы с изгибом и скручиванием могут возникнуть, если медь неравномерно распределена в многослойных пакетах. По этой причине проектировщики печатных плат должны проектировать все многослойные печатные платы симметрично — вес меди, толщина препрега и толщина сердечника должны быть симметричными.

Помимо этих факторов, важно тщательно контролировать и проектировать выбросы ПХД. Обязательно оптимизируйте конструкцию, чтобы свести к минимуму выбросы и избежать распространенных проблем в конструкции, которые могут привести к обратным петлям.

Распространенные типы стеков слоев платы

Теперь, когда вы знаете основы проектирования многослойных стеков печатных плат, важно знать, какие типы стеков доступны и как выбрать правильный дизайн стеков для ваших нужд. Существует пять типов стеков слоев печатной платы — 2 слоя, 4 слоя, 6 слоев, 8 слоев и 10 слоев. Необходимое количество слоев в первую очередь определяется размером схемы, размером платы и требованиями ЭМС к плате. Оттуда вы можете определить макет доски.

Каждый тип доски описан ниже более подробно вместе с условиями, в которых они часто используются.

2-слойный

Часто называемые двухсторонними печатными платами, двухслойные печатные платы, вероятно, являются наиболее распространенными типами многослойных печатных плат, поскольку они могут вмещать межсоединения с обеих сторон. Эти печатные платы состоят из трех слоев материала, два из которых являются функциональными:

• Сигнальный слой: Этот верхний слой состоит из меди толщиной от 0,0014 (1 унции) дюйма до 0,0021 дюйма (2 унции).
• Сердечник из ламината: Сердцевина ламината разделяет верхний и нижний медные слои, сохраняя их изолированными. Переходные отверстия создают соединения между сторонами платы.
• Нижний слой: Этот второй слой меди подобен сигнальному слою и имеет приблизительную толщину от 0,0014 дюйма (1 унция) до 0,0021 дюйма (2 унции).

Эти печатные платы недороги и относительно просты в производстве, поэтому их часто предпочитают более дорогим конструкциям с 4, 6, 8 и 10 слоями и выше. Кроме того, они очень функциональны, так как не имеют задержек распространения и имеют меньше потенциальных проблем с дизайном по сравнению с другими вариантами стека.

4-слойный

С точки зрения стеков печатных плат, 4-слойные печатные платы являются вторым наиболее распространенным вариантом среди многослойных плат. Эти печатные платы имеют четыре слоя для маршрутизации электрических сигналов. Эти слои соединены вместе, причем верхний и нижний слои находятся снаружи, а два внутренних слоя находятся между ними. Верхний и нижний слои — это место, где размещаются компоненты и маршрутизация. Внутренние слои, однако, не могут создавать внешние соединения, поэтому они часто используются в качестве силовых плоскостей или для маршрутизации сигналов, что помогает улучшить качество сигналов трассировки и уменьшить электромагнитные помехи. Не рекомендуется делать внутренние слои сигнальными слоями — если вам нужно четыре сигнальных слоя, рекомендуется присмотреться к 6-слойной плате.

Два внутренних слоя отделены друг от друга сердцевинным слоем, а верхний и нижний слои отделены от внутренних слоев препрегом. В результате получается стек слоев, который выглядит следующим образом:

• Верхний слой
• Подготовка
• Внутренний слой 1
• Основной
• Внутренний слой 2
• Подготовка
• Нижний слой

Несмотря на то, что создание прототипа и производство дороже, чем двухслойные печатные платы, четырехслойные печатные платы в целом обеспечивают большую функциональность. Благодаря продуманному дизайну они также могут обеспечить превосходную целостность сигнала и возможности электромагнитной совместимости.

6-слойный

6-слойная печатная плата функционально является 4-слойной печатной платой с двумя дополнительными сигнальными слоями. Всего 6-слойные стеки включают четыре слоя маршрутизации — два внутренних и два внешних — и две внутренние плоскости для заземления и питания. В целом слои расположены следующим образом:

• Верхний слой
• Подготовка
• Земля
• Основной
• Слой маршрута
• Подготовка
• Слой маршрута
• Основной
• Плоскость питания
• Подготовка
• Нижний слой

Описанная выше конструкция является наиболее распространенной, поскольку она уравновешивает высокоскоростную передачу сигналов с контролем электромагнитных помех. В конструкции это достигается за счет пропускания высокоскоростных сигналов через два скрытых слоя и пропускания низкоскоростных сигналов через поверхностные слои.

Однако эта конструкция эффективна не для всех приложений. Например, высокоскоростные конструкции удерживают наземные и силовые самолеты рядом друг с другом. С другой стороны, конструкции, предназначенные для низкого уровня электромагнитных помех, имеют дополнительные заземляющие слои для экранирования. Если вам интересно, какой вариант конструкции лучше всего подойдет для вашего приложения, всегда тесно сотрудничайте со своим разработчиком печатной платы и поставщиком, чтобы определить наилучшие варианты.

8-слойный

8-слойный стек печатных плат предлагает даже больше возможностей, чем 6-слойная плата, за счет добавления еще двух слоев либо для маршрутизации, либо для производительности. Кроме того, это первая из перечисленных плат, которая соответствует всем пяти требованиям проектирования многослойных печатных плат.

Типичные 8-слойные печатные платы имеют слои питания и земли в центре, что обеспечивает хорошую емкость между слоями, а также разделение между второй и третьей сигнальными плоскостями для защиты целостности сигнала. В результате получается стандартный 8-слойный стек печатной платы, который выглядит следующим образом:

• Сигнальный уровень 1.
• Подготовка
• Земля
• Основной
• Сигнальный уровень 2.
• Подготовка
• Плоскость питания
• Основной
• Земля
• Подготовка
• Сигнальный уровень 3.
• Основной
• Плоскость питания
• Подготовка
• Сигнальный уровень 4.

Эти печатные платы не имеют более четырех сигнальных плоскостей — вместо дополнительных сигнальных плоскостей эти печатные платы имеют больше плоскостей заземления и питания для оптимизации характеристик электромагнитной совместимости. Хотя это может показаться менее чем оптимальным, учитывая дополнительные затраты на изготовление 8-слойной печатной платы по сравнению с 6-слойной, есть веская причина для выбора этого варианта. Хотя 8-слойные печатные платы дороже 2-, 4- и 6-слойных вариантов, процентное увеличение стоимости 8-слойной платы по сравнению с 6-слойной меньше, чем процентное увеличение стоимости 6-слойной платы. -слойная плата над 4-слойной платой. Меньшее увеличение упрощает обоснование увеличения затрат на улучшение показателей выбросов.

10-слойный

Если в вашем проекте требуется шесть слоев маршрутизации, вам следует рассмотреть 10-слойную плату. 10-слойный стек печатных плат включает шесть сигнальных слоев и четыре плоскости с жесткой связью между сигнальной и обратной плоскостями. Типичные 10-слойные конструкции организованы следующим образом:

• Сигнальный уровень 1.
• Земля
• Сигнальный уровень 2.
• Сигнальный уровень 3.
• Плоскость питания
• Земля
• Сигнальный уровень 4.
• Сигнальный уровень 5.
• Плоскость питания
• Сигнальный уровень 6.

При таком расположении высокоскоростные сигналы обычно направляются на внутренние сигнальные слои. При правильной компоновке и маршрутизации эта установка может обеспечить как превосходную целостность сигнала, так и отличные характеристики электромагнитной совместимости. Не рекомендуется заменять какие-либо плоскости заземления или питания дополнительными сигнальными слоями, так как это может привести к снижению производительности.

MCL — поставщик качественных многослойных печатных плат

Многослойные стеки печатных плат — отличный вариант, если вам нужна расширенная функциональность вашей печатной платы. В то время как производственные затраты и требования к проектированию увеличиваются с каждым дополнительным уровнем, компромисс между функциональностью и улучшением электромагнитной совместимости может легко оправдать затраты, особенно в условиях, когда мир становится все более компактным. Однако, независимо от количества необходимых слоев, вам также нужен опытный поставщик печатных плат. Схемы тысячелетия могут помочь.

Millennium Circuits Limited — лидер отрасли печатных плат из Пенсильвании, работающий с заказчиками в различных отраслях по всему миру. Мы постоянно поставляем нашим клиентам высококачественные печатные платы, опираясь на инновации, гарантию качества и многолетний опыт в этой области. Мы предлагаем гибко-жесткие платы, платы HDI и стеки, а также многие другие продукты, связанные с печатными платами. Независимо от того, сколько слоев вы ищете, вы можете доверять MCL, чтобы каждый раз поставлять качественные платы.

Вы также можете работать с MCL для оценки вашей печатной платы. Мы предлагаем бесплатную проверку файла печатной платы с каждым заказом, чтобы убедиться, что ваш проект не содержит ошибок. У нас также есть программа контроля качества, в которой участвует обученная команда, опирающаяся на самые современные испытательные и измерительные приборы, которые мы используем для обеспечения соответствия продукции стандартам IPC A-600 и любым дополнительным требованиям клиентов.

В довершение ко всему, MCL стремится предоставлять нашим клиентам лучший сервис. Для этого мы предлагаем бесплатную оценку наших услуг. Кроме того, мы можем дать вам цитату в течение одного рабочего дня. Наша цель — стать единственным поставщиком печатных плат, который вам когда-либо понадобится.

Свяжитесь с MCL, чтобы получить бесплатное предложение сегодня

Millennium Circuits Limited поставляет широкий спектр печатных плат и печатных плат, включая многослойные печатные платы. Для получения дополнительной информации о стеках печатных плат и вариантах, которые может предложить MCL, вы можете поговорить с командой специалистов MCL. Свяжитесь с Millennium Circuits сегодня, чтобы задать вопросы о многослойных стеках.