現在、電子製品の小型化傾向により、多層プリント基板の三次元設計が必要となっています。ただし、レイヤーをスタッキングすると、この設計の観点に関連した新たな問題が生じます。問題の 1 つは、プロジェクト用の高品質のレイヤー化ビルドを取得することです。

複数の層で構成される複雑なプリント回路が製造されるにつれ、PCB の積層が特に重要になってきています。

PCB ループおよび関連回路の放射を低減するには、優れた PCB スタック設計が不可欠です。逆に、蓄積が悪いと放射線が大幅に増加する可能性があり、安全性の観点から有害です。
PCB スタックアップとは何ですか?
最終的なレイアウト設計が完了する前に、PCB スタックアップにより PCB の絶縁体と銅が積層されます。効果的なスタッキングを開発するのは複雑なプロセスです。 PCB は物理デバイス間の電力と信号を接続しており、回路基板材料の正しい積層はその機能に直接影響します。

なぜ PCB をラミネートする必要があるのですか?
PCB スタックアップの開発は、効率的な回路基板を設計するために不可欠です。 PCB スタックアップには、多層構造によってエネルギー分布が改善され、電磁干渉が防止され、相互干渉が制限され、高速信号伝送がサポートされるため、多くの利点があります。

スタッキングの主な目的は、複数の電子回路を複数の層を介して 1 つの基板上に配置することですが、PCB のスタック構造には他の重要な利点もあります。これらの対策には、外部ノイズに対する回路基板の脆弱性を最小限に抑え、高速システムにおけるクロストークとインピーダンスの問題を軽減することが含まれます。

優れた PCB スタックアップは、最終生産コストの削減にも役立ちます。効率を最大化し、プロジェクト全体の電磁適合性を向上させることで、PCB スタッキングにより時間とコストを効果的に節約できます。

PCB ラミネート設計の注意事項とルール
● レイヤー数
単純な積層には 4 層 PCB が含まれる場合がありますが、より複雑な基板には専門的な連続積層が必要です。複雑ではありますが、層の数が増えると、設計者は不可能な解決策に遭遇するリスクを高めることなく、より多くのレイアウト スペースを確保できるようになります。

一般に、機能を最大化する最適な層の配置と間隔を得るには、8 層以上の層が必要です。多層基板で高品質のプレーンと電源プレーンを使用すると、輻射を低減することもできます。

●レイヤー配置
回路を構成する銅層と絶縁層の配置は、PCB オーバーラップ操作を構成します。基板の反りを防ぐには、基板の断面を対称かつバランス良く積層配置する必要があります。たとえば、8 層基板の場合、最適なバランスを実現するには、2 層目と 7 層目の厚さを同じにする必要があります。

信号層は常にプレーンに隣接する必要がありますが、電源プレーンと品質プレーンは厳密に結合されます。一般に、複数のグランド プレーンを使用すると放射が減少し、グランド インピーダンスが低下するため、複数のグランド プレーンを使用することが最善です。

● レイヤー素材の種類
各基板の熱的、機械的、電気的特性と、それらがどのように相互作用するかは、PCB ラミネート材料の選択にとって重要です。

回路基板は通常、PCB の厚さと剛性を提供する強力なガラス繊維基板コアで構成されています。一部のフレキシブル PCB は、フレキシブルな高温プラスチックで作られている場合があります。

表面層は銅箔からなる薄い箔を基板に貼り付けたものです。銅は両面 PCB の両面に存在し、銅の厚さは PCB スタックの層数に応じて変化します。

銅箔の上部をはんだマスクで覆い、銅配線が他の金属と接触するようにします。この材料は、ユーザーがジャンパー線の正しい位置にはんだ付けを避けるために不可欠です。

ソルダーマスク上にスクリーン印刷層を適用して、記号、数字、文字を追加することで、組み立てを容易にし、回路基板をより深く理解できるようにします。

●配線とスルーホールの決定
設計者は、高速信号を層間の中間層に配線する必要があります。これにより、グランドプレーンは、高速でトラックから放出される放射線を含むシールドを提供できます。

信号レベルをプレーンレベルに近づけて配置すると、リターン電流が隣接するプレーンに流れることができるため、リターンパスのインダクタンスが最小限に抑えられます。標準的な構築技術を使用して 500 MHz 未満でデカップリングを提供するには、隣接する電源プレーンとグランド プレーンの間に十分な静電容量がありません。

● レイヤー間の間隔
静電容量が減少するため、信号と電流リターンプレーン間の緊密な結合が重要になります。電源プレーンとグランドプレーンもしっかりと結合する必要があります。

信号層は、隣接するプレーンに配置されている場合でも、常に互いに近くにある必要があります。信号と全体の機能が中断されないためには、層間の緊密な結合と間隔が不可欠です。

総括する
PCB スタッキング技術には、さまざまな多層 PCB 基板設計があります。複数の層が関与する場合、内部構造と表面レイアウトを考慮した 3 次元のアプローチを組み合わせる必要があります。最新の回路は動作速度が速いため、分配機能を向上させ、干渉を制限するには、慎重な PCB スタックアップ設計を行う必要があります。 PCB の設計が不十分だと、信号伝送、製造性、電力伝送、長期信頼性が低下する可能性があります。