Al giorno d'oggi, la tendenza sempre più compatta dei prodotti elettronici richiede la progettazione tridimensionale di circuiti stampati multistrato. Tuttavia, l’impilamento dei livelli solleva nuove questioni relative a questa prospettiva progettuale. Uno dei problemi è ottenere una costruzione a strati di alta qualità per il progetto.

Con la produzione di circuiti stampati sempre più complessi composti da più strati, l'impilamento dei PCB è diventato particolarmente importante.

Una buona progettazione dello stack PCB è essenziale per ridurre la radiazione dei loop PCB e dei circuiti correlati. Al contrario, un cattivo accumulo può aumentare notevolmente le radiazioni, dannose dal punto di vista della sicurezza.
Cos'è lo stackup PCB?
Prima che la progettazione del layout finale sia completata, lo stackup del PCB sovrappone l'isolante e il rame del PCB. Sviluppare uno stacking efficace è un processo complesso. Il PCB collega alimentazione e segnali tra dispositivi fisici e la corretta stratificazione dei materiali del circuito influisce direttamente sulla sua funzione.

Perché abbiamo bisogno di laminare il PCB?
Lo sviluppo dello stackup PCB è essenziale per progettare circuiti stampati efficienti. Lo stackup PCB presenta numerosi vantaggi, poiché la struttura multistrato può migliorare la distribuzione dell'energia, prevenire le interferenze elettromagnetiche, limitare le interferenze incrociate e supportare la trasmissione del segnale ad alta velocità.

Sebbene lo scopo principale dello stacking sia quello di posizionare più circuiti elettronici su una scheda attraverso più strati, la struttura stacked dei PCB offre anche altri importanti vantaggi. Queste misure includono la minimizzazione della vulnerabilità dei circuiti stampati al rumore esterno e la riduzione dei problemi di diafonia e impedenza nei sistemi ad alta velocità.

Un buon stackup di PCB può anche contribuire a garantire costi di produzione finali inferiori. Massimizzando l'efficienza e migliorando la compatibilità elettromagnetica dell'intero progetto, lo stacking PCB può effettivamente far risparmiare tempo e denaro.

Precauzioni e regole per la progettazione di PCB laminati
● Numero di strati
L'impilamento semplice può includere PCB a quattro strati, mentre le schede più complesse richiedono una laminazione sequenziale professionale. Sebbene più complesso, il maggior numero di layer consente ai progettisti di avere più spazio di layout senza aumentare il rischio di imbattersi in soluzioni impossibili.

Generalmente, sono necessari otto o più strati per ottenere la migliore disposizione e spaziatura degli strati per massimizzare la funzionalità. Anche l'utilizzo di piani di qualità e piani di potenza su schede multistrato può ridurre le radiazioni.

● Disposizione dei livelli
La disposizione dello strato di rame e dello strato isolante costituenti il ​​circuito costituisce l'operazione di sovrapposizione del PCB. Per evitare deformazioni del PCB, è necessario rendere la sezione trasversale della scheda simmetrica ed equilibrata durante la disposizione degli strati. Ad esempio, in un pannello a otto strati, lo spessore del secondo e del settimo strato dovrebbe essere simile per ottenere il miglior equilibrio.

Lo strato del segnale dovrebbe essere sempre adiacente al piano, mentre il piano di potenza e il piano di qualità sono strettamente accoppiati tra loro. È meglio utilizzare più piani di terra, perché generalmente riducono la radiazione e abbassano l'impedenza di terra.

● Tipo di materiale dello strato
Le proprietà termiche, meccaniche ed elettriche di ciascun substrato e il modo in cui interagiscono sono fondamentali per la scelta dei materiali laminati PCB.

Il circuito stampato è solitamente composto da un robusto nucleo di substrato in fibra di vetro, che fornisce lo spessore e la rigidità del PCB. Alcuni PCB flessibili possono essere realizzati in plastica flessibile ad alta temperatura.

Lo strato superficiale è una sottile lamina di rame fissata al pannello. Il rame esiste su entrambi i lati di un PCB a doppia faccia e lo spessore del rame varia in base al numero di strati dello stack del PCB.

Copri la parte superiore del foglio di rame con una maschera di saldatura per fare in modo che le tracce di rame entrino in contatto con altri metalli. Questo materiale è essenziale per aiutare gli utenti a evitare di saldare la posizione corretta dei cavi dei ponticelli.

Sulla maschera di saldatura viene applicato uno strato serigrafato per aggiungere simboli, numeri e lettere per facilitare l'assemblaggio e consentire alle persone di comprendere meglio il circuito.

● Determinare il cablaggio e i fori passanti
I progettisti dovrebbero instradare i segnali ad alta velocità sullo strato intermedio tra gli strati. Ciò consente al piano terra di fornire una schermatura che contenga le radiazioni emesse dal binario ad alte velocità.

Il posizionamento del livello del segnale vicino al livello del piano consente alla corrente di ritorno di fluire nel piano adiacente, riducendo così al minimo l'induttanza del percorso di ritorno. Non c'è abbastanza capacità tra i piani di alimentazione e di terra adiacenti per fornire il disaccoppiamento al di sotto di 500 MHz utilizzando tecniche di costruzione standard.

● Spaziatura tra gli strati
A causa della capacità ridotta, è fondamentale un accoppiamento stretto tra il segnale e il piano di ritorno della corrente. Anche i piani di alimentazione e di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati tra loro.

Gli strati del segnale dovrebbero essere sempre vicini tra loro anche se si trovano su piani adiacenti. L'accoppiamento e la spaziatura stretti tra gli strati sono essenziali per segnali ininterrotti e funzionalità complessiva.

per riassumere
Esistono molti design diversi di schede PCB multistrato nella tecnologia di impilamento PCB. Quando sono coinvolti più strati, è necessario combinare un approccio tridimensionale che consideri la struttura interna e la disposizione della superficie. Con le elevate velocità operative dei circuiti moderni, è necessario eseguire un'attenta progettazione dello stack-up del PCB per migliorare le capacità di distribuzione e limitare le interferenze. Un PCB progettato in modo inadeguato può ridurre la trasmissione del segnale, la producibilità, la trasmissione di potenza e l'affidabilità a lungo termine.