V súčasnosti čoraz kompaktnejší trend elektronických produktov vyžaduje trojrozmerný dizajn viacvrstvových dosiek plošných spojov. Ukladanie vrstiev však vyvoláva nové problémy súvisiace s touto perspektívou dizajnu. Jedným z problémov je získať pre projekt kvalitnú vrstvenú zostavu.

Keďže sa vyrába stále viac a viac komplexných plošných spojov zložených z viacerých vrstiev, stohovanie dosiek plošných spojov sa stalo obzvlášť dôležitým.

Dobrý návrh zásobníka PCB je nevyhnutný na zníženie žiarenia slučiek PCB a súvisiacich obvodov. Naopak, zlá akumulácia môže výrazne zvýšiť radiáciu, ktorá je z bezpečnostného hľadiska škodlivá.
Čo je to stackup PCB?
Pred dokončením konečného návrhu rozloženia navrství DPS vrstvenie izolátora a medi DPS. Vývoj efektívneho stohovania je zložitý proces. PCB spája napájanie a signály medzi fyzickými zariadeniami a správne vrstvenie materiálov dosky plošných spojov priamo ovplyvňuje jej funkciu.

Prečo potrebujeme laminovať PCB?
Vývoj stohovania PCB je nevyhnutný pre navrhovanie efektívnych dosiek plošných spojov. Stohovanie PCB má mnoho výhod, pretože viacvrstvová štruktúra môže zlepšiť distribúciu energie, zabrániť elektromagnetickému rušeniu, obmedziť krížové rušenie a podporovať vysokorýchlostný prenos signálu.

Hoci hlavným účelom stohovania je umiestniť viacero elektronických obvodov na jednu dosku cez viacero vrstiev, stohovaná štruktúra dosiek plošných spojov poskytuje aj ďalšie dôležité výhody. Tieto opatrenia zahŕňajú minimalizáciu zraniteľnosti dosiek plošných spojov voči vonkajšiemu hluku a zníženie problémov s presluchmi a impedanciou vo vysokorýchlostných systémoch.

Dobrá zostava PCB môže tiež pomôcť zabezpečiť nižšie konečné výrobné náklady. Maximalizáciou účinnosti a zlepšením elektromagnetickej kompatibility celého projektu môže stohovanie PCB efektívne ušetriť čas a peniaze.

Preventívne opatrenia a pravidlá pre návrh PCB laminátu
● Počet vrstiev
Jednoduché stohovanie môže zahŕňať štvorvrstvové PCB, zatiaľ čo zložitejšie dosky vyžadujú profesionálnu sekvenčnú lamináciu. Hoci je to zložitejšie, vyšší počet vrstiev umožňuje projektantom disponovať väčším priestorom na usporiadanie bez zvýšenia rizika, že narazia na nemožné riešenia.

Vo všeobecnosti je potrebných osem alebo viac vrstiev na získanie najlepšieho usporiadania vrstiev a rozmiestnenia, aby sa maximalizovala funkčnosť. Použitie kvalitných lietadiel a výkonových lietadiel na viacvrstvových doskách môže tiež znížiť žiarenie.

● Usporiadanie vrstiev
Usporiadanie medenej vrstvy a izolačnej vrstvy tvoriacej obvod predstavuje operáciu prekrývania DPS. Aby sa predišlo skrúteniu DPS, je potrebné pri ukladaní vrstiev urobiť prierez dosky symetrický a vyvážený. Napríklad pri osemvrstvovej doske by hrúbka druhej a siedmej vrstvy mala byť podobná, aby sa dosiahla najlepšia rovnováha.

Vrstva signálu by mala vždy susediť s rovinou, zatiaľ čo rovina napájania a rovina kvality sú spolu striktne spojené. Najlepšie je použiť viacero uzemňovacích plôch, pretože vo všeobecnosti znižujú vyžarovanie a znižujú impedanciu zeme.

● Typ materiálu vrstvy
Tepelné, mechanické a elektrické vlastnosti každého substrátu a ich vzájomné pôsobenie sú rozhodujúce pre výber laminátových materiálov PCB.

Doska plošných spojov sa zvyčajne skladá zo silného jadra substrátu zo sklenených vlákien, ktoré poskytuje hrúbku a tuhosť PCB. Niektoré flexibilné dosky plošných spojov môžu byť vyrobené z flexibilných vysokoteplotných plastov.

Povrchová vrstva je tenká fólia vyrobená z medenej fólie pripevnená k doske. Meď sa nachádza na oboch stranách obojstrannej dosky plošných spojov a hrúbka medi sa mení v závislosti od počtu vrstiev dosky plošných spojov.

Zakryte hornú časť medenej fólie spájkovacou maskou, aby sa medené stopy dostali do kontaktu s inými kovmi. Tento materiál je nevyhnutný na to, aby pomohol používateľom vyhnúť sa spájkovaniu správneho umiestnenia prepojovacích káblov.

Na spájkovaciu masku je nanesená sieťotlačová vrstva, ktorá pridáva symboly, čísla a písmená na uľahčenie montáže a umožňuje ľuďom lepšie porozumieť doske plošných spojov.

● Určite zapojenie a priechodné otvory
Dizajnéri by mali smerovať vysokorýchlostné signály na strednú vrstvu medzi vrstvami. To umožňuje, aby základná rovina poskytovala tienenie, ktoré obsahuje žiarenie vyžarované z trate pri vysokých rýchlostiach.

Umiestnenie úrovne signálu blízko rovinnej úrovne umožňuje, aby spätný prúd prúdil v susednej rovine, čím sa minimalizuje indukčnosť spätnej cesty. Medzi susednými napájacími a uzemňovacími plochami nie je dostatočná kapacita na zabezpečenie oddelenia pod 500 MHz pomocou štandardných konštrukčných techník.

● Vzdialenosť medzi vrstvami
Kvôli zníženej kapacite je kritické tesné spojenie medzi signálom a rovinou návratu prúdu. Napájacia a uzemňovacia rovina by mali byť tiež pevne spojené.

Vrstvy signálu by mali byť vždy blízko seba, aj keď sú umiestnené v susedných rovinách. Tesné spojenie a rozostup medzi vrstvami je nevyhnutný pre neprerušované signály a celkovú funkčnosť.

aby som to zhrnul
V technológii stohovania PCB existuje veľa rôznych návrhov viacvrstvových dosiek plošných spojov. Ak ide o viacero vrstiev, musí sa skombinovať trojrozmerný prístup, ktorý zohľadňuje vnútornú štruktúru a usporiadanie povrchu. S vysokými prevádzkovými rýchlosťami moderných obvodov je potrebné urobiť starostlivý návrh zostavenia dosiek plošných spojov, aby sa zlepšili možnosti distribúcie a obmedzili rušenie. Zle navrhnutá doska plošných spojov môže znížiť prenos signálu, vyrobiteľnosť, prenos energie a dlhodobú spoľahlivosť.