Tegenwoordig vereist de steeds compactere trend van elektronische producten het driedimensionale ontwerp van meerlaagse printplaten. Het stapelen van lagen roept echter nieuwe problemen op die verband houden met dit ontwerpperspectief. Eén van de problemen is het verkrijgen van een hoogwaardige gelaagde opbouw voor het project.

Omdat er steeds meer complexe printplaten worden geproduceerd die uit meerdere lagen bestaan, is het stapelen van PCB's bijzonder belangrijk geworden.

Een goed PCB-stackontwerp is essentieel om de straling van PCB-lussen en gerelateerde circuits te verminderen. Integendeel, een slechte accumulatie kan de straling aanzienlijk doen toenemen, wat schadelijk is vanuit veiligheidsoogpunt.
Wat is PCB-stackup?
Voordat het definitieve lay-outontwerp is voltooid, legt de PCB-stapeling de isolator en het koper van de PCB in lagen. Het ontwikkelen van effectief stapelen is een complex proces. PCB verbindt stroom en signalen tussen fysieke apparaten, en de juiste gelaagdheid van printplaatmaterialen heeft rechtstreeks invloed op de functie ervan.

Waarom moeten we PCB's lamineren?
De ontwikkeling van PCB-stackup is essentieel voor het ontwerpen van efficiënte printplaten. PCB-stapeling heeft veel voordelen, omdat de meerlaagse structuur de energieverdeling kan verbeteren, elektromagnetische interferentie kan voorkomen, kruisinterferentie kan beperken en snelle signaaloverdracht kan ondersteunen.

Hoewel het hoofddoel van stapelen is om meerdere elektronische circuits via meerdere lagen op één bord te plaatsen, biedt de gestapelde structuur van PCB's ook andere belangrijke voordelen. Deze maatregelen omvatten het minimaliseren van de kwetsbaarheid van printplaten voor externe ruis en het verminderen van overspraak- en impedantieproblemen in hogesnelheidssystemen.

Een goede PCB-stapeling kan ook bijdragen aan lagere uiteindelijke productiekosten. Door de efficiëntie te maximaliseren en de elektromagnetische compatibiliteit van het hele project te verbeteren, kan het stapelen van PCB's effectief tijd en geld besparen.

Voorzorgsmaatregelen en regels voor het ontwerpen van PCB-laminaat
● Aantal lagen
Eenvoudig stapelen kan bestaan ​​uit vierlaagse PCB's, terwijl complexere platen professionele sequentiële laminering vereisen. Hoewel complexer, zorgt het hogere aantal lagen ervoor dat ontwerpers over meer lay-outruimte kunnen beschikken zonder het risico te vergroten dat ze op onmogelijke oplossingen stuiten.

Over het algemeen zijn acht of meer lagen nodig om de beste laagopstelling en -afstand te verkrijgen en de functionaliteit te maximaliseren. Het gebruik van kwaliteitsvlakken en stroomvlakken op meerlaagse platen kan ook de straling verminderen.

● Laagindeling
De opstelling van de koperlaag en de isolatielaag die het circuit vormen, vormt de PCB-overlapoperatie. Om het kromtrekken van de printplaat te voorkomen, is het noodzakelijk om de dwarsdoorsnede van de plaat symmetrisch en gebalanceerd te maken bij het leggen van de lagen. Bij een plaat met acht lagen moet de dikte van de tweede en zevende laag bijvoorbeeld vergelijkbaar zijn om de beste balans te bereiken.

De signaallaag moet altijd aangrenzend zijn aan het vlak, terwijl het vermogensvlak en het kwaliteitsvlak strikt aan elkaar zijn gekoppeld. Het is het beste om meerdere aardvlakken te gebruiken, omdat deze over het algemeen de straling verminderen en de aardimpedantie verlagen.

● Materiaaltype laag
De thermische, mechanische en elektrische eigenschappen van elk substraat en hoe deze op elkaar inwerken, zijn van cruciaal belang voor de keuze van PCB-laminaatmaterialen.

De printplaat bestaat meestal uit een sterke glasvezelsubstraatkern, die zorgt voor de dikte en stijfheid van de printplaat. Sommige flexibele PCB's kunnen gemaakt zijn van flexibele hogetemperatuurkunststoffen.

De oppervlaktelaag is een dunne folie van koperfolie die aan het bord is bevestigd. Koper bevindt zich aan beide zijden van een dubbelzijdige PCB en de dikte van koper varieert afhankelijk van het aantal lagen van de PCB-stapel.

Bedek de bovenkant van de koperfolie met een soldeermasker om de kopersporen in contact te laten komen met andere metalen. Dit materiaal is essentieel om gebruikers te helpen voorkomen dat de juiste locatie van verbindingsdraden wordt gesoldeerd.

Op het soldeermasker wordt een zeefdruklaag aangebracht om symbolen, cijfers en letters toe te voegen om de montage te vergemakkelijken en mensen de printplaat beter te laten begrijpen.

● Bepaal de bedrading en doorvoergaten
Ontwerpers moeten hogesnelheidssignalen op de middelste laag tussen de lagen routeren. Hierdoor kan het grondvlak een afscherming bieden die straling bevat die met hoge snelheden door het spoor wordt uitgezonden.

De plaatsing van het signaalniveau dicht bij het vlakniveau maakt het mogelijk dat de retourstroom in het aangrenzende vlak vloeit, waardoor de retourpadinductie wordt geminimaliseerd. Er is niet voldoende capaciteit tussen aangrenzende stroom- en grondvlakken om ontkoppeling onder 500 MHz te bewerkstelligen met behulp van standaard constructietechnieken.

● Afstand tussen de lagen
Vanwege de verminderde capaciteit is een nauwe koppeling tussen het signaal en het stroomretourvlak van cruciaal belang. De stroom- en grondvlakken moeten ook nauw met elkaar zijn gekoppeld.

De signaallagen moeten altijd dicht bij elkaar liggen, zelfs als ze zich in aangrenzende vlakken bevinden. Nauwe koppeling en afstand tussen de lagen is essentieel voor ononderbroken signalen en algehele functionaliteit.

samenvatten
Er zijn veel verschillende meerlaagse printplaatontwerpen in de PCB-stapeltechnologie. Als er meerdere lagen bij betrokken zijn, moet een driedimensionale benadering worden gecombineerd die rekening houdt met de interne structuur en de oppervlakte-indeling. Met de hoge bedrijfssnelheden van moderne circuits moet een zorgvuldig ontwerp van de PCB-stapeling worden uitgevoerd om de distributiemogelijkheden te verbeteren en interferentie te beperken. Een slecht ontworpen PCB kan de signaaloverdracht, de maakbaarheid, de krachtoverbrenging en de betrouwbaarheid op de lange termijn verminderen.