Профессиональные решения для структуры слоев печатных плат для передовых многослойных дизайнов

Быстрая навигация: Назначение структуры слоев печатных плат | Цели при создании многослойной структуры печатной платы | Другие факторы для рассмотрения при создании многослойной структуры печатной платы | Распространенные типы структур слоев печатных плат | MCL — ваш источник качественных многослойных печатных плат | Свяжитесь с MCL для бесплатной цитаты сегодня

Печатные платы (ПП) становятся все более сложными, с большим количеством функций и цепей, помещающихся в одну плату. Однослойные печатные платы сами по себе становятся все более сложными, но компоновки печатных плат должны обеспечивать еще больше функций в компактных пространствах. В результате многие производители обращаются к многослойным структурам слоев печатных плат. Итак, что такое структура слоев печатной платы? Как это работает, и нужно ли это для ваших применений? Вот некоторые основные моменты о структурах слоев печатных плат, которые помогут вам принять обоснованное решение.

Назначение структуры слоев печатных плат

Структура слоев печатной платы относится к расположению медных и изолирующих слоев, составляющих печатную плату. Эти слои расположены так, чтобы получить несколько печатных плат на одном устройстве. В их основе многослойные печатные платы состоят минимум из трех проводящих слоев. Нижний слой синтезирован с изолирующей платой, и каждый слой печатной платы соединен со следующим.

Хотя слоистость печатной платы создает более сложную и экономит пространство плату, структуры слоев печатных плат также предлагают следующие преимущества:

• Максимизация функциональности: Многослойные печатные платы могут умножать скорость и функциональность в устройстве, делая плату более функциональной.
• Минимизация уязвимости: Структуры слоев могут помочь защитить внутренние слои от внешнего шума, делая их менее уязвимыми к повреждающим внешним силам.
• Снижение излучения: Хорошо спроектированные структуры слоев печатных плат могут помочь минимизировать излучение от вашего устройства, особенно в высокоскоростных компоновках. Важно отметить, однако, что плохие дизайны с несоответствием импеданса могут легко привести к большему излучению EMI, чем обычная печатная плата.
• Снижение затрат: Хорошие структуры слоев печатных плат также могут помочь достичь более дешевого производства, размещая несколько цепей на одной плате. Одна плата означает оптимизированное производство для платы, детали, в которых плата будет использоваться, и упаковки для полной комплектации.

Помимо этих преимуществ, структуры слоев печатных плат также снижают несоответствие импеданса и проблемы с перекрестными помехами сигналов. Все эти преимущества делают создание структур слоев печатных плат высоко желательным.

Цели при создании многослойной структуры печатной платы

Многослойные структуры печатных плат тщательно проектируются для удовлетворения определенных дизайнерских потребностей. Основные цели, которые должны достигать многослойные печатные платы, включают следующее:

1. Плоскости заземления и питания сцеплены вместе максимально близко.
2. Сигнальные слои всегда смежны с плоскостями.
3. Сигнальные слои сцеплены максимально близко к своим плоскостям.
4. Высокоскоростные сигналы прокладываются через зарытые слои между плоскостями для содержания излучения.
5. Включены множественные плоскости заземления для снижения импеданса и излучения.

Хотя вы должны стараться достичь как можно большего количества этих целей, важно отметить, что не каждая структура слоев печатной платы выполнит все эти цели — на самом деле, только 8-слойные платы могут выполнить все пять целей. Вы должны тесно работать с вашей командой инженеров печатных плат, чтобы определить, какие цели являются наивысшим приоритетом для вашей структуры слоев печатной платы.

Другие факторы для рассмотрения при создании многослойной структуры печатной платы

Помимо вышеуказанных целей, есть другие дизайнерские факторы для рассмотрения при разработке многослойной структуры печатной платы. Некоторые из основных вопросов для разрешения включают следующее:

• Смежнослойное смещение: Слои могут легко смещаться при создании многослойной структуры печатной платы. Для предотвращения этого используйте метод горячего плавления и заклепка-шплинт для дизайна стороны платы.
• Меаслинг структуры слоев: Деламинация в форме меаслинга распространена при стопке плат. Для предотвращения добавьте площадки с эпоксидной пластиной при укладке плат вместе. Эти площадки помогут уравновесить давление для устранения меаслинга.
• Материалы ядра: Однослойные печатные платы могут быть сделаны со стандартными материалами подложки или алюминиевыми ядрами. Однако важно отметить, что печатные платы с алюминиевым ядром недоступны для многослойных структур, так как многослойные алюминиевые печатные платы крайне сложны в производстве.
• Последовательность материалов: Многослойные печатные платы должны использовать материалы одних и тех же производителей для ядра и препрега. Использование материалов от разных производителей может привести к проблемам при ламинации.
• Искривление и скручивание: Проблемы с искривлением и скручиванием могут возникнуть, если медь неравномерно распределена в многослойных структурах. По этой причине дизайнеры печатных плат должны проектировать все многослойные печатные платы симметрично — веса меди, толщина препрега и толщина ядра должны быть симметричными.

Помимо этих факторов, необходимо тщательно следить и проектировать для излучений печатной платы. Обязательно оптимизируйте дизайн для минимизации излучений и избегайте распространенных проблем в дизайнах, которые могут привести к петлям возврата.

Распространенные типы структур слоев печатных плат

Теперь, когда вы знаете основы дизайна для поиска в многослойных структурах слоев печатных плат, важно знать типы доступных структур и как выбрать правильный дизайн структуры для ваших потребностей. Существует пять типов структур слоев печатных плат — 2-слойные, 4-слойные, 6-слойные, 8-слойные и 10-слойные. Сколько слоев вам нужно определяется в первую очередь размером цепи, размером платы и требованиями ЭМС для платы. Оттуда вы можете определить компоновку платы.

Каждый тип платы описан более подробно ниже, вместе с условиями, при которых они часто используются.

2-слойные

Часто называемые двухсторонними печатными платами, 2-слойные печатные платы, вероятно, являются наиболее распространенными типами многослойных печатных плат, так как они могут размещать межсоединения на обеих сторонах. Эти печатные платы состоят из трех материальных слоев, два из которых функциональны:

• Сигнальный слой: Этот верхний слой состоит из меди с приблизительной толщиной 0,0014 (1 унция) дюйма до 0,0021 дюйма (2 унции).
• Ядро ламината: Ядро ламината разделяет верхние и нижние медные слои, держа их изолированными. Отверстия создают соединения между сторонами платы.
• Нижний слой: Этот второй слой меди похож на сигнальный слой с приблизительной толщиной 0,0014 дюйма (1 унция) до 0,0021 дюйма (2 унции).

Эти печатные платы недороги и относительно просты в производстве, поэтому они часто предпочтительнее более дорогих 4-, 6-, 8- и 10-слойных и выше дизайнов. Они также высокофункциональны, так как нет задержек распространения, и они склонны иметь меньше потенциальных дизайнерских проблем по сравнению с другими вариантами структуры слоев.

4-слойные

В терминах структур слоев печатных плат, 4-слойные печатные платы — второй по распространенности вариант в многослойных платах. Эти печатные платы имеют четыре слоя для прокладки электрических сигналов. Эти слои сшиты вместе, с верхним и нижним слоями снаружи и двумя внутренними слоями, содержащимися между ними. Верхний и нижний слои — это места, где размещаются компоненты и прокладка. Внутренние слои, однако, не могут делать внешние соединения, поэтому они часто используются как плоскости питания или для прокладки сигналов, что помогает улучшить качество трассировки сигналов и снизить излучения EMI. Не рекомендуется делать внутренние слои сигнальными — если вам нужно четыре сигнальных слоя, рекомендуется рассмотреть 6-слойную плату.

Два внутренних слоя разделены друг от друга ядровым слоем, а верхний и нижний слои разделены от внутренних слоев препрегом. Это приводит к структуре слоев, выглядящей следующим образом:

• Верхний слой
• Препрег
• Внутренний слой 1
• Ядро
• Внутренний слой 2
• Препрег
• Нижний слой

Хотя более дорогие в прототипировании и производстве, чем 2-слойные печатные платы, 4-слойные печатные платы обеспечивают большую функциональность в целом. При обдуманном дизайне они также могут обеспечить отличную целостность сигналов и возможности ЭМС.

6-слойные

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

• Верхний слой
• Препрег
• Плоскость заземления
• Ядро
• Слой прокладки
• Препрег
• Слой прокладки
• Ядро
• Плоскость питания
• Препрег
• Нижний слой

Описанный выше дизайн наиболее распространен, так как он балансирует высокоскоростную сигнализацию с контролем EMI. Дизайн достигает этого, проводя высокоскоростные сигналы через два зарытых слоя, в то время как низкоскоростные сигналы идут через поверхностные слои.

Однако этот дизайн не эффективен для всех применений. Высокоскоростные дизайны, например, держат плоскости заземления и питания рядом друг с другом. Дизайны, сделанные для низких излучений EMI, с другой стороны, имеют дополнительные плоскости заземления для помощи в экранировании. Если вы спрашиваетесь, какая вариация дизайна лучше всего сработает для вашего применения, всегда тесно работайте с вашим дизайнером печатных плат и поставщиком, чтобы определить лучшие варианты.

8-слойные

8-слойная структура слоев печатной платы предлагает еще больше вариантов, чем 6-слойная плата, добавляя два дополнительных слоя для прокладки или производительности. Это также первая перечисленная плата, которая может достичь всех пяти целей для многослойного дизайна печатной платы.

Типичные 8-слойные структуры слоев печатных плат имеют плоскости питания и заземления в центре, предлагая хорошую емкость между слоями, а также разделение между второй и третьей сигнальными плоскостями для защиты целостности сигнала. Это приводит к распространенной 8-слойной структуре слоев печатной платы, выглядящей следующим образом:

• Сигнальный слой 1
• Препрег
• Плоскость заземления
• Ядро
• Сигнальный слой 2
• Препрег
• Плоскость питания
• Ядро
• Плоскость заземления
• Препрег
• Сигнальный слой 3
• Ядро
• Плоскость питания
• Препрег
• Сигнальный слой 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 производительности ЭМС. Хотя это может показаться менее оптимальным с учетом дополнительной стоимости производства 8-слойной платы над 6-слойной, есть хорошая причина выбрать этот вариант. Хотя 8-слойные печатные платы дороже 2-, 4- и 6-слойных вариантов, процентный рост стоимости 8-слойной платы над 6-слойной платой меньше, чем процентный рост стоимости 6-слойной платы над 4-слойной платой. Меньший рост делает гораздо легче оправдать увеличение стоимости для улучшенной производительности излучений.

10-слойные

Если ваш дизайн требует шести слоев прокладки, вы должны рассмотреть 10-слойную плату. 10-слойная структура слоев печатной платы имеет шесть сигнальных слоев и четыре плоскости, с тесным сцеплением между сигнальными и возвратными плоскостями. Типичные 10-слойные дизайны расположены в следующее:

• Сигнальный слой 1
• Плоскость заземления
• Сигнальный слой 2
• Сигнальный слой 3
• Плоскость питания
• Плоскость заземления
• Сигнальный слой 4
• Сигнальный слой 5
• Плоскость питания
• Сигнальный слой 6

Для этого расположения высокоскоростные сигналы обычно прокладываются на внутренних сигнальных слоях. При правильной стопке и прокладке эта настройка может обеспечить как отличную целостность сигналов, так и отличную производительность ЭМС. Не рекомендуется заменять какие-либо из заземляющих или питания плоскостей дополнительными сигнальными слоями, так как это может привести к плохой производительности.

MCL — ваш источник качественных многослойных печатных плат

Многослойные структуры слоев печатных плат — отличный вариант, если вам нужна увеличенная функциональность на вашей печатной плате. Хотя производственные затраты и дизайнерские потребности растут с каждым дополнительным слоем, компромисс за функциональность и улучшения ЭМС легко может стоить затрат, особенно с миром, становящимся все более компактным. Независимо от количества слоев, которые вам нужны, однако, вам также нужен опытный поставщик печатных плат. Millennium Circuits может помочь.

Millennium Circuits Limited — промышленный лидер в печатных платах, базирующийся в Пенсильвании, с клиентами в ряде отраслей по всему миру. Мы последовательно поставляем высококачественные печатные платы нашим клиентам, подкрепленные инновациями, обеспечением качества и годами экспертизы в области. Мы предоставляем жестко-гибкие платы, HDI платы и структуры слоев, среди многих других продуктов, связанных с печатными платами. Независимо от того, сколько слоев вы ищете, вы можете доверять MCL поставлять качественные платы каждый раз.

Вы также можете работать с MCL для оценки вашей печатной платы. Мы предлагаем бесплатную проверку файла печатной платы с каждым заказом, убеждаясь, что ваш дизайн без ошибок. У нас также есть программа контроля качества, включающая обученную команду, подкрепленную современными тестовыми и измерительными инструментами, которые мы используем для обеспечения соответствия продукта стандартам IPC A-600 и любым дополнительным требованиям клиентов.

В завершение всего, MCL привержен доставке лучшего сервиса нашим клиентам. В этот конец мы предлагаем бесплатную оценку наших услуг. Кроме того, мы можем дать вам цитату в течение одного рабочего дня. Наша цель — быть единственным поставщиком печатных плат, который вам когда-либо понадобится.

Свяжитесь с MCL для бесплатной цитаты сегодня

Millennium Circuits Limited поставляет широкое разнообразие печатных плат и продуктов печатных плат, включая многослойные печатные платы. Для получения дополнительной информации о структурах слоев печатных плат и вариантах, которые MCL может предложить, вы можете поговорить с командой специалистов MCL. Свяжитесь с Millennium Circuits сегодня с вопросами, которые у вас могут быть о многослойных структурах слоев.