Ngày nay, xu hướng ngày càng nhỏ gọn của các sản phẩm điện tử đòi hỏi thiết kế ba chiều của bảng mạch in nhiều lớp. Tuy nhiên, việc xếp chồng các lớp đặt ra các vấn đề mới liên quan đến quan điểm thiết kế này. Một trong những vấn đề là có được một bản dựng lớp chất lượng cao cho dự án.

Khi ngày càng có nhiều mạch in phức tạp bao gồm nhiều lớp được sản xuất, việc xếp chồng PCB trở nên đặc biệt quan trọng.

Một thiết kế ngăn xếp PCB tốt là điều cần thiết để giảm bức xạ của các vòng PCB và các mạch liên quan. Ngược lại, sự tích tụ xấu có thể làm tăng đáng kể bức xạ, có hại về mặt an toàn.
Xếp chồng PCB là gì?
Trước khi hoàn thành thiết kế bố trí cuối cùng, việc xếp chồng PCB sẽ xếp lớp chất cách điện và đồng của PCB. Phát triển việc xếp chồng hiệu quả là một quá trình phức tạp. PCB kết nối nguồn và tín hiệu giữa các thiết bị vật lý và việc phân lớp chính xác của vật liệu bảng mạch sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng của nó.

Tại sao chúng ta cần cán mỏng PCB?
Sự phát triển của PCB stackup là điều cần thiết để thiết kế các bảng mạch hiệu quả. Việc xếp chồng PCB có nhiều lợi ích vì cấu trúc đa lớp có thể cải thiện sự phân bổ năng lượng, ngăn ngừa nhiễu điện từ, hạn chế nhiễu chéo và hỗ trợ truyền tín hiệu tốc độ cao.

Mặc dù mục đích chính của việc xếp chồng là đặt nhiều mạch điện tử trên một bảng thông qua nhiều lớp, nhưng cấu trúc xếp chồng của PCB cũng mang lại những lợi ích quan trọng khác. Các biện pháp này bao gồm giảm thiểu tính dễ bị tổn thương của bảng mạch trước tiếng ồn bên ngoài và giảm các vấn đề xuyên âm và trở kháng trong các hệ thống tốc độ cao.

Việc sắp xếp PCB tốt cũng có thể giúp đảm bảo chi phí sản xuất cuối cùng thấp hơn. Bằng cách tối đa hóa hiệu quả và cải thiện khả năng tương thích điện từ của toàn bộ dự án, việc xếp chồng PCB có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc một cách hiệu quả.

Các biện pháp phòng ngừa và quy tắc cho thiết kế tấm PCB
● Số lớp
Xếp chồng đơn giản có thể bao gồm PCB bốn lớp, trong khi các bo mạch phức tạp hơn yêu cầu cán màng tuần tự chuyên nghiệp. Mặc dù phức tạp hơn nhưng số lớp cao hơn cho phép các nhà thiết kế có nhiều không gian bố cục hơn mà không làm tăng nguy cơ gặp phải các giải pháp bất khả thi.

Nói chung, cần có tám lớp trở lên để có được sự sắp xếp và khoảng cách lớp tốt nhất nhằm tối đa hóa chức năng. Sử dụng các mặt phẳng chất lượng và mặt phẳng điện trên bo mạch nhiều lớp cũng có thể làm giảm bức xạ.

● Sắp xếp lớp
Sự sắp xếp của lớp đồng và lớp cách điện tạo thành mạch tạo thành hoạt động chồng chéo PCB. Để tránh hiện tượng cong vênh PCB, cần làm cho mặt cắt ngang của bo mạch đối xứng và cân đối khi bố trí các lớp. Ví dụ, trong một tấm ván tám lớp, độ dày của lớp thứ hai và thứ bảy phải tương tự nhau để đạt được sự cân bằng tốt nhất.

Lớp tín hiệu phải luôn liền kề với mặt phẳng, trong khi mặt phẳng công suất và mặt phẳng chất lượng được liên kết chặt chẽ với nhau. Tốt nhất nên sử dụng nhiều mặt đất vì chúng thường làm giảm bức xạ và trở kháng mặt đất thấp hơn.

● Loại vật liệu lớp
Các đặc tính nhiệt, cơ và điện của từng chất nền và cách chúng tương tác rất quan trọng đối với việc lựa chọn vật liệu cán mỏng PCB.

Bảng mạch thường bao gồm lõi nền sợi thủy tinh chắc chắn, mang lại độ dày và độ cứng cho PCB. Một số PCB linh hoạt có thể được làm bằng nhựa dẻo có nhiệt độ cao.

Lớp bề mặt là một lá mỏng làm bằng lá đồng gắn vào bảng. Đồng tồn tại ở cả hai mặt của PCB hai mặt và độ dày của đồng thay đổi tùy theo số lớp của ngăn xếp PCB.

Che phần trên của lá đồng bằng mặt nạ hàn để làm cho vết đồng tiếp xúc với các kim loại khác. Chất liệu này rất cần thiết để giúp người dùng tránh việc hàn đúng vị trí của dây nhảy.

Một lớp in lụa được áp dụng trên mặt nạ hàn để thêm các ký hiệu, số và chữ cái nhằm thuận tiện cho việc lắp ráp và giúp mọi người hiểu rõ hơn về bảng mạch.

● Xác định dây dẫn và lỗ xuyên
Người thiết kế nên định tuyến tín hiệu tốc độ cao ở lớp giữa giữa các lớp. Điều này cho phép mặt đất cung cấp tấm chắn có chứa bức xạ phát ra từ đường ray ở tốc độ cao.

Việc đặt mức tín hiệu gần với mức mặt phẳng cho phép dòng phản hồi chạy trong mặt phẳng liền kề, do đó giảm thiểu độ tự cảm của đường phản hồi. Không có đủ điện dung giữa nguồn điện liền kề và mặt đất để cung cấp khả năng tách tần số dưới 500 MHz bằng cách sử dụng các kỹ thuật xây dựng tiêu chuẩn.

● Khoảng cách giữa các lớp
Do điện dung giảm nên việc ghép chặt giữa tín hiệu và mặt phẳng phản hồi dòng điện là rất quan trọng. Các mặt phẳng điện và mặt đất cũng phải được kết hợp chặt chẽ với nhau.

Các lớp tín hiệu phải luôn ở gần nhau ngay cả khi chúng nằm trong các mặt phẳng liền kề. Sự kết nối và khoảng cách chặt chẽ giữa các lớp là điều cần thiết để tín hiệu không bị gián đoạn và chức năng tổng thể.

tóm lại
Có rất nhiều thiết kế bo mạch PCB nhiều lớp khác nhau trong công nghệ xếp chồng PCB. Khi có nhiều lớp, phải kết hợp cách tiếp cận ba chiều xem xét cấu trúc bên trong và bố cục bề mặt. Với tốc độ hoạt động cao của các mạch hiện đại, việc thiết kế xếp chồng PCB cẩn thận phải được thực hiện để cải thiện khả năng phân phối và hạn chế nhiễu. PCB được thiết kế kém có thể làm giảm khả năng truyền tín hiệu, khả năng sản xuất, truyền tải điện và độ tin cậy lâu dài.