امروزه، روند فزاینده فشرده محصولات الکترونیکی نیازمند طراحی سه بعدی بردهای مدار چاپی چند لایه است. با این حال، انباشتن لایه ها مسائل جدیدی را در رابطه با این دیدگاه طراحی ایجاد می کند. یکی از مشکلات به دست آوردن یک ساخت لایه ای با کیفیت بالا برای پروژه است.

همانطور که مدارهای چاپی پیچیده تری که از چندین لایه تشکیل شده اند تولید می شوند، انباشته شدن PCB ها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است.

طراحی خوب پشته PCB برای کاهش تابش حلقه های PCB و مدارهای مرتبط ضروری است. در مقابل، تجمع بد ممکن است به طور قابل توجهی تشعشع را افزایش دهد که از نظر ایمنی مضر است.
PCB stackup چیست؟
قبل از تکمیل طراحی چیدمان نهایی، PCB stackup عایق و مس PCB را لایه لایه می کند. ایجاد انباشته موثر یک فرآیند پیچیده است. PCB برق و سیگنال ها را بین دستگاه های فیزیکی متصل می کند و لایه بندی صحیح مواد برد مدار مستقیماً بر عملکرد آن تأثیر می گذارد.

چرا باید PCB را لمینیت کنیم؟
توسعه stackup PCB برای طراحی بردهای مدار کارآمد ضروری است. نصب PCB مزایای زیادی دارد، زیرا ساختار چند لایه می تواند توزیع انرژی را بهبود بخشد، از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری کند، تداخل متقابل را محدود کند و از انتقال سیگنال با سرعت بالا پشتیبانی کند.

اگرچه هدف اصلی از انباشته کردن، قرار دادن چندین مدار الکترونیکی بر روی یک برد از طریق چندین لایه است، ساختار انباشته PCBها مزایای مهم دیگری را نیز فراهم می کند. این اقدامات شامل به حداقل رساندن آسیب پذیری بردهای مدار در برابر نویز خارجی و کاهش مشکلات تداخل و امپدانس در سیستم های پرسرعت است.

یک استک آپ خوب PCB همچنین می تواند به اطمینان از کاهش هزینه های تولید نهایی کمک کند. با به حداکثر رساندن کارایی و بهبود سازگاری الکترومغناطیسی کل پروژه، انباشتن PCB می تواند به طور موثر در زمان و هزینه صرفه جویی کند.

اقدامات احتیاطی و قوانین برای طراحی لمینت PCB
● تعداد لایه ها
انباشته شدن ساده ممکن است شامل PCBهای چهار لایه باشد، در حالی که بردهای پیچیده تر نیاز به لمینیت حرفه ای متوالی دارند. اگرچه پیچیده تر است، اما تعداد لایه ها بیشتر به طراحان اجازه می دهد تا فضای چیدمان بیشتری را بدون افزایش خطر مواجهه با راه حل های غیرممکن داشته باشند.

به طور کلی، هشت لایه یا بیشتر برای به دست آوردن بهترین آرایش و فاصله لایه ها برای به حداکثر رساندن عملکرد مورد نیاز است. استفاده از هواپیماهای با کیفیت و هواپیماهای قدرت بر روی تخته های چند لایه نیز می تواند تشعشعات را کاهش دهد.

● آرایش لایه ها
آرایش لایه مس و لایه عایق تشکیل دهنده مدار، عملیات همپوشانی PCB را تشکیل می دهد. برای جلوگیری از تاب برداشتن مدار چاپی، لازم است سطح مقطع برد در هنگام چیدمان لایه ها متقارن و متعادل باشد. برای مثال در یک تخته هشت لایه ضخامت لایه دوم و هفتم باید مشابه باشد تا بهترین تعادل حاصل شود.

لایه سیگنال باید همیشه در مجاورت هواپیما باشد، در حالی که صفحه قدرت و صفحه با کیفیت به شدت با هم جفت می شوند. بهتر است از چند صفحه زمین استفاده کنید، زیرا آنها به طور کلی تشعشع و امپدانس زمین را کاهش می دهند.

● نوع مواد لایه
خواص حرارتی، مکانیکی و الکتریکی هر بستر و نحوه تعامل آنها برای انتخاب مواد ورقه مدار چاپی بسیار مهم است.

برد مدار معمولا از یک هسته فیبر شیشه ای قوی تشکیل شده است که ضخامت و استحکام PCB را فراهم می کند. برخی از PCB های انعطاف پذیر ممکن است از پلاستیک های انعطاف پذیر با دمای بالا ساخته شوند.

لایه سطحی یک فویل نازک ساخته شده از فویل مسی است که به تخته متصل شده است. مس در هر دو طرف PCB دو طرفه وجود دارد و ضخامت مس با توجه به تعداد لایه های پشته PCB متفاوت است.

روی فویل مسی را با ماسک لحیم بپوشانید تا آثار مس با فلزات دیگر تماس پیدا کند. این ماده برای کمک به کاربران برای جلوگیری از لحیم کردن محل صحیح سیم های جامپر ضروری است.

یک لایه چاپ روی صفحه روی ماسک لحیم کاری اعمال می شود تا نمادها، اعداد و حروف اضافه شود تا مونتاژ آسان شود و به مردم اجازه دهد تا برد مدار را بهتر درک کنند.

● سیم کشی و سوراخ ها را تعیین کنید
طراحان باید سیگنال های پرسرعت را در لایه میانی بین لایه ها هدایت کنند. این به هواپیمای زمینی اجازه می دهد تا محافظی را فراهم کند که حاوی تشعشعات ساطع شده از مسیر با سرعت بالا باشد.

قرار دادن سطح سیگنال نزدیک به سطح صفحه اجازه می دهد تا جریان برگشتی در صفحه مجاور جریان یابد و در نتیجه اندوکتانس مسیر برگشت را به حداقل می رساند. ظرفیت کافی بین صفحات قدرت مجاور و زمین برای ایجاد جداسازی زیر 500 مگاهرتز با استفاده از تکنیک های استاندارد ساختمانی وجود ندارد.

● فاصله بین لایه ها
به دلیل کاهش ظرفیت، کوپلینگ محکم بین سیگنال و صفحه برگشت جریان حیاتی است. هواپیماهای قدرت و زمین نیز باید محکم با هم جفت شوند.

لایه های سیگنال باید همیشه نزدیک به هم باشند حتی اگر در صفحات مجاور قرار داشته باشند. اتصال محکم و فاصله بین لایه ها برای سیگنال های بدون وقفه و عملکرد کلی ضروری است.

برای جمع بندی
تعداد زیادی طرح بردهای PCB چندلایه در فناوری انباشتن PCB وجود دارد. هنگامی که چندین لایه درگیر هستند، یک رویکرد سه بعدی که ساختار داخلی و چیدمان سطح را در نظر می گیرد باید ترکیب شود. با سرعت های عملیاتی بالای مدارهای مدرن، طراحی دقیق PCB stack-up باید برای بهبود قابلیت های توزیع و محدود کردن تداخل انجام شود. یک PCB با طراحی ضعیف ممکن است انتقال سیگنال، قابلیت تولید، انتقال نیرو و قابلیت اطمینان طولانی مدت را کاهش دهد.