ในปัจจุบัน กระแสผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นจำเป็นต้องมีการออกแบบสามมิติของแผงวงจรพิมพ์หลายชั้น อย่างไรก็ตาม การซ้อนเลเยอร์ทำให้เกิดปัญหาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับมุมมองการออกแบบนี้ ปัญหาประการหนึ่งคือการได้รับโครงสร้างแบบเลเยอร์คุณภาพสูงสำหรับโครงการ

เนื่องจากมีการผลิตวงจรพิมพ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่ประกอบด้วยหลายชั้น การซ้อน PCB จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

การออกแบบสแต็ก PCB ที่ดีถือเป็นสิ่งสำคัญในการลดการแผ่รังสีของลูป PCB และวงจรที่เกี่ยวข้อง ในทางตรงกันข้าม การสะสมที่ไม่ดีอาจเพิ่มปริมาณรังสีอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นอันตรายจากมุมมองด้านความปลอดภัย
PCB stackup คืออะไร?
ก่อนที่การออกแบบเลย์เอาต์ขั้นสุดท้ายจะเสร็จสิ้น PCB ซ้อนชั้นฉนวนและทองแดงของ PCB การพัฒนาการวางซ้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน PCB เชื่อมต่อพลังงานและสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ทางกายภาพ และการแบ่งชั้นวัสดุแผงวงจรที่ถูกต้องส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของอุปกรณ์

ทำไมเราต้องเคลือบ PCB?
การพัฒนา PCB stackup ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบแผงวงจรที่มีประสิทธิภาพ PCB stackup มีประโยชน์มากมาย เนื่องจากโครงสร้างหลายชั้นสามารถปรับปรุงการกระจายพลังงาน ป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า จำกัดการรบกวนข้าม และรองรับการส่งสัญญาณความเร็วสูง

แม้ว่าจุดประสงค์หลักของการซ้อนวงจรคือเพื่อวางวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลายวงจรไว้บนบอร์ดเดียวผ่านหลายชั้น โครงสร้าง PCB แบบเรียงซ้อนยังให้ข้อดีที่สำคัญอื่นๆ อีกด้วย มาตรการเหล่านี้รวมถึงการลดความเสี่ยงของแผงวงจรต่อสัญญาณรบกวนภายนอก และลดปัญหาครอสทอล์คและอิมพีแดนซ์ในระบบความเร็วสูง

การรวม PCB ที่ดีสามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตขั้นสุดท้ายได้ ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดและปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของทั้งโครงการ การซ้อน PCB สามารถประหยัดเวลาและเงินได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อควรระวังและกฎเกณฑ์สำหรับการออกแบบลามิเนต PCB
● จำนวนชั้น
การซ้อนแบบธรรมดาอาจรวมถึง PCB สี่ชั้น ในขณะที่บอร์ดที่ซับซ้อนมากขึ้นจำเป็นต้องมีการเคลือบตามลำดับแบบมืออาชีพ แม้ว่าจะซับซ้อนกว่า แต่จำนวนเลเยอร์ที่มากขึ้นจะช่วยให้นักออกแบบมีพื้นที่เลย์เอาต์มากขึ้นโดยไม่เพิ่มความเสี่ยงในการเผชิญกับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปไม่ได้

โดยทั่วไปแล้ว ต้องมีเลเยอร์แปดชั้นขึ้นไปเพื่อให้ได้การจัดเรียงเลเยอร์และระยะห่างที่ดีที่สุดเพื่อเพิ่มฟังก์ชันการทำงานให้สูงสุด การใช้ระนาบที่มีคุณภาพและระนาบกำลังบนบอร์ดหลายชั้นสามารถลดรังสีได้เช่นกัน

● การจัดเรียงเลเยอร์
การจัดเรียงชั้นทองแดงและชั้นฉนวนที่ประกอบเป็นวงจรถือเป็นการดำเนินการที่ทับซ้อนกันของ PCB เพื่อป้องกันการบิดงอของ PCB จำเป็นต้องทำให้หน้าตัดของบอร์ดสมมาตรและสมดุลเมื่อวางเลเยอร์ ตัวอย่างเช่น ในกระดานแปดชั้น ความหนาของชั้นที่สองและเจ็ดควรจะใกล้เคียงกันเพื่อให้ได้ความสมดุลที่ดีที่สุด

ชั้นสัญญาณควรอยู่ติดกับระนาบเสมอ ในขณะที่ระนาบกำลังและระนาบคุณภาพจะเชื่อมโยงกันอย่างเคร่งครัด วิธีที่ดีที่สุดคือใช้ระนาบกราวด์หลายอัน เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะลดการแผ่รังสีและอิมพีแดนซ์ของกราวด์ที่ต่ำกว่า

● ประเภทวัสดุชั้น
คุณสมบัติทางความร้อน ทางกล และทางไฟฟ้าของซับสเตรตแต่ละชนิดและปฏิกิริยาโต้ตอบของซับสเตรตแต่ละชนิดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเลือกใช้วัสดุลามิเนต PCB

โดยทั่วไปแผงวงจรจะประกอบด้วยแกนซับสเตรตใยแก้วที่แข็งแกร่ง ซึ่งให้ความหนาและความแข็งแกร่งของ PCB PCB ที่ยืดหยุ่นบางชนิดอาจทำจากพลาสติกที่มีอุณหภูมิสูงและยืดหยุ่นได้

ชั้นผิวเป็นฟอยล์บาง ๆ ทำจากฟอยล์ทองแดงติดกับบอร์ด ทองแดงมีอยู่ทั้งสองด้านของ PCB สองด้าน และความหนาของทองแดงจะแตกต่างกันไปตามจำนวนชั้นของสแต็ก PCB

ปิดด้านบนของฟอยล์ทองแดงด้วยหน้ากากประสานเพื่อให้รอยทองแดงสัมผัสกับโลหะอื่นๆ วัสดุนี้มีความจำเป็นในการช่วยให้ผู้ใช้หลีกเลี่ยงการบัดกรีตำแหน่งที่ถูกต้องของสายจัมเปอร์

มีการใช้เลเยอร์การพิมพ์สกรีนบนหน้ากากประสานเพื่อเพิ่มสัญลักษณ์ ตัวเลข และตัวอักษร เพื่อความสะดวกในการประกอบ และช่วยให้ผู้คนเข้าใจแผงวงจรได้ดีขึ้น

● กำหนดสายไฟและรูทะลุ
ผู้ออกแบบควรกำหนดเส้นทางสัญญาณความเร็วสูงบนชั้นกลางระหว่างชั้นต่างๆ ซึ่งช่วยให้ระนาบกราวด์สามารถป้องกันรังสีที่ปล่อยออกมาจากรางด้วยความเร็วสูงได้

การวางตำแหน่งระดับสัญญาณใกล้กับระดับระนาบช่วยให้กระแสไหลกลับไหลในระนาบที่อยู่ติดกัน ซึ่งช่วยลดความเหนี่ยวนำของเส้นทางย้อนกลับให้เหลือน้อยที่สุด มีความจุไฟฟ้าไม่เพียงพอที่จะแยกกำลังไฟฟ้าที่อยู่ติดกันและระนาบกราวด์เพื่อแยกการเชื่อมต่อที่ความถี่ต่ำกว่า 500 MHz โดยใช้เทคนิคการก่อสร้างมาตรฐาน

● ระยะห่างระหว่างเลเยอร์
เนื่องจากความจุที่ลดลง การมีเพศสัมพันธ์ที่แน่นหนาระหว่างสัญญาณและระนาบส่งคืนในปัจจุบันจึงมีความสำคัญ ระนาบกำลังและกราวด์ควรเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา

ชั้นสัญญาณควรอยู่ใกล้กันเสมอแม้ว่าจะอยู่ในระนาบที่อยู่ติดกันก็ตาม การมีเพศสัมพันธ์และการเว้นระยะห่างระหว่างชั้นที่แน่นหนาถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสัญญาณและการทำงานโดยรวมที่ไม่หยุดชะงัก

เพื่อสรุป
มีการออกแบบบอร์ด PCB หลายชั้นที่แตกต่างกันมากมายในเทคโนโลยีการซ้อน PCB เมื่อมีหลายเลเยอร์ จะต้องผสมผสานแนวทางสามมิติที่คำนึงถึงโครงสร้างภายในและเค้าโครงพื้นผิวเข้าด้วยกัน ด้วยความเร็วในการทำงานที่สูงของวงจรสมัยใหม่ จึงต้องออกแบบ PCB ซ้อนกันอย่างระมัดระวัง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกระจายและจำกัดสัญญาณรบกวน PCB ที่ออกแบบมาไม่ดีอาจลดการส่งสัญญาณ ความสามารถในการผลิต การส่งกำลัง และความน่าเชื่อถือในระยะยาว