A 16 rétegű PCB-k biztosítják a modern elektronikai eszközök által megkövetelt komplexitást és rugalmasságot. A képzett tervezés és a halmozási sorrendek és a rétegek közötti csatlakozási módszerek kiválasztása kritikus fontosságú az optimális táblateljesítmény eléréséhez. Ebben a cikkben megfontolásokat, irányelveket és bevált gyakorlatokat tárunk fel, amelyek segítségével a tervezők és mérnökök hatékony és megbízható 16 rétegű áramköri lapokat hozhatnak létre.

1. A 16 rétegű PCB-k halmozási sorrendjének alapjainak megértése

1.1 A halmozási sorrend meghatározása és célja

A halmozási sorrend arra az elrendezésre és sorrendre vonatkozik, amelyben az anyagok, például a réz és a szigetelőrétegek egymáshoz laminálva többrétegű áramköri lapot képeznek. A halmozási sorrend határozza meg a jelrétegek, a teljesítményrétegek, a talajrétegek és más fontos alkatrészek elhelyezését a verem.
A halmozási sorrend fő célja a tábla szükséges elektromos és mechanikai tulajdonságainak elérése. Létfontosságú szerepet játszik az áramköri lap impedanciájának, a jel integritásának, az energiaelosztásnak, a hőkezelésnek és a gyártás megvalósíthatóságának meghatározásában. A halmozási sorrend befolyásolja a tábla általános teljesítményét, megbízhatóságát és gyárthatóságát is.

1.2 A halmozási sorrend tervezését befolyásoló tényezők: Számos tényezőt kell figyelembe venni a halmozási sorrend tervezésekor

16 rétegű PCB:

a) Elektromos megfontolások:A jel-, teljesítmény- és földsíkok elrendezését optimalizálni kell a megfelelő jelintegritás, impedanciaszabályozás és az elektromágneses interferencia csökkentése érdekében.
b) Termikus megfontolások:A teljesítmény- és alapsíkok elhelyezése, valamint a termikus átvezetések beépítése segíti a hatékony hőelvezetést és az alkatrész optimális üzemi hőmérsékletének fenntartását.
c) Gyártási korlátok:A kiválasztott halmozási sorrendnek figyelembe kell vennie a nyomtatott áramköri lapok gyártási folyamatának lehetőségeit és korlátait, például az anyagok rendelkezésre állását, a rétegek számát, a fúró méretarányát,és az igazítási pontosság.
d) Költségoptimalizálás:Az anyagok kiválasztásának, a rétegek számának és a felhalmozás bonyolultságának összhangban kell lennie a projekt költségvetésével, miközben biztosítja a szükséges teljesítményt és megbízhatóságot.

1.3 A 16 rétegű áramköri lapok egymásra helyezésének általános típusai: A 16 rétegű áramköri lapok egymásra helyezéséhez számos gyakori halmozási szekvencia létezik

PCB, a kívánt teljesítménytől és követelményektől függően. Néhány gyakori példa:

a) Szimmetrikus halmozási sorrend:Ez a szekvencia magában foglalja a jelrétegek szimmetrikus elhelyezését a táp- és a földréteg között a jó jelintegritás, a minimális áthallás és a kiegyensúlyozott hőelvezetés elérése érdekében.
b) Sorozatos halmozási sorrend:Ebben a sorrendben a jelrétegek egymás után a teljesítmény- és a földréteg között vannak. Nagyobb ellenőrzést biztosít a rétegelrendezés felett, és előnyös a jelintegritási követelmények teljesítéséhez.
c) Vegyes halmozási sorrend:Ez szimmetrikus és szekvenciális halmozási sorrend kombinációját foglalja magában. Lehetővé teszi az elrendezés testreszabását és optimalizálását a tábla bizonyos részeihez.
d) Jelérzékeny halmozási sorrend:Ez a szekvencia az érzékeny jelrétegeket közelebb helyezi az alapsíkhoz a jobb zajvédelem és -szigetelés érdekében.

2. Főbb szempontok a 16 rétegű PCB halmozási sorrend kiválasztásához:

2.1 A jel integritásával és a tápellátás integritásával kapcsolatos megfontolások:

A halmozási sorrend jelentős hatással van a kártya jelintegritására és teljesítményintegritására. A jel- és táp-/földsíkok megfelelő elhelyezése kritikus fontosságú a jeltorzítás, a zaj és az elektromágneses interferencia kockázatának minimalizálása érdekében. A legfontosabb szempontok a következők:

a) Jelréteg elhelyezése:A nagy sebességű jelrétegeket az alaplaphoz közel kell elhelyezni, hogy alacsony induktivitású visszatérési utat biztosítsanak, és minimalizálják a zajcsatolást. A jelrétegeket is gondosan kell elhelyezni, hogy minimalizáljuk a jel torzulását és a hosszillesztést.
b) Erősík elosztása:A halmozási sorrendnek megfelelő teljesítménysík-elosztást kell biztosítania az áramellátás integritásának támogatásához. Elegendő teljesítményt és földelési síkot kell stratégiailag elhelyezni, hogy minimalizáljuk a feszültségesést, az impedancia megszakadásait és a zajcsatolást.
c) Leválasztó kondenzátorok:A szétválasztó kondenzátorok megfelelő elhelyezése kritikus fontosságú a megfelelő teljesítményátvitel biztosításához és a tápegység zajának minimalizálásához. A halmozási sorrendnek biztosítania kell a leválasztó kondenzátorok közelségét és közelségét a teljesítmény- és a földsíkhoz.

2.2 Hőgazdálkodás és hőelvezetés:

A hatékony hőkezelés kritikus fontosságú az áramköri lap megbízhatóságának és teljesítményének biztosításához. A halmozási sorrendnek figyelembe kell vennie a táp- és alapsíkok, a hőátmenetek és egyéb hűtőmechanizmusok megfelelő elhelyezését. A fontos szempontok közé tartozik:

a) Erősík elosztása:A teljesítmény és a földelési síkok megfelelő elosztása a veremben segít elvezetni a hőt az érzékeny alkatrészektől, és egyenletes hőmérséklet-eloszlást biztosít az egész lapon.
b) Termikus átvezetések:A halmozási sorrendnek lehetővé kell tennie a hatékony hőelhelyezést, hogy megkönnyítse a hőelvezetést a belső rétegből a külső rétegbe vagy a hűtőbordába. Ez segít megelőzni a helyi forró pontokat, és biztosítja a hatékony hőelvezetést.
c) Alkatrészek elhelyezése:A halmozási sorrendben figyelembe kell venni a fűtőelemek elrendezését és közelségét a túlmelegedés elkerülése érdekében. Meg kell fontolni az alkatrészek megfelelő összehangolását a hűtőberendezésekkel, például a hűtőbordákkal vagy a ventilátorokkal.

2.3 Gyártási korlátok és költségoptimalizálás:

A halmozási sorrendben figyelembe kell venni a gyártási korlátokat és a költségoptimalizálást, mivel ezek fontos szerepet játszanak a tábla megvalósíthatóságában és megfizethetőségében. A megfontolások közé tartozik:

a) Anyag elérhetősége:A kiválasztott halmozási sorrendnek összhangban kell lennie az anyagok elérhetőségével és kompatibilitásával a kiválasztott PCB gyártási folyamattal.
b) Rétegek száma és összetettsége:A halmozási sorrendet a kiválasztott NYÁK-gyártási folyamat korlátai között kell megtervezni, figyelembe véve olyan tényezőket, mint a rétegek száma, a fúró méretaránya és az igazítási pontosság.
c) Költségoptimalizálás:A halmozási sorrendnek optimalizálnia kell az anyagok felhasználását, és csökkentenie kell a gyártás bonyolultságát anélkül, hogy a szükséges teljesítményt és megbízhatóságot veszélyeztetné. Arra kell törekednie, hogy minimalizálja az anyaghulladékkal, a folyamat bonyolultságával és az összeszereléssel kapcsolatos költségeket.

2.4 Rétegigazítás és jeláthallás:

A halmozási szekvenciának foglalkoznia kell a rétegigazítási problémákkal, és minimálisra kell csökkentenie a jelek áthallásait, amelyek negatívan befolyásolhatják a jel integritását. A fontos szempontok közé tartozik:

a) Szimmetrikus halmozás:A jelrétegek szimmetrikus halmozása a táp- és a földrétegek között segít minimalizálni a csatolást és csökkenteni az áthallást.
b) Differenciálpár útválasztás:A halmozási sorrendnek lehetővé kell tennie a jelrétegek megfelelő összehangolását a nagy sebességű differenciáljelek hatékony irányítása érdekében. Ez segít megőrizni a jel integritását és minimalizálni az áthallást.
c) Jelelválasztás:A halmozási sorrendnek figyelembe kell vennie az érzékeny analóg és digitális jelek elkülönítését az áthallás és az interferencia csökkentése érdekében.

2.5 Impedanciaszabályozás és RF/mikrohullámú integráció:

RF/mikrohullámú alkalmazásoknál a halmozási sorrend kritikus a megfelelő impedanciaszabályozás és integráció eléréséhez. A legfontosabb szempontok a következők:

a) Szabályozott impedancia:A halmozási sorrendnek lehetővé kell tennie a szabályozott impedancia tervezést, figyelembe véve az olyan tényezőket, mint a nyomvonal szélessége, a dielektromos vastagság és a rétegelrendezés. Ez biztosítja a megfelelő jelterjedést és impedanciaillesztést az RF/mikrohullámú jelekhez.
b) Jelréteg elhelyezése:Az RF/mikrohullámú jeleket stratégiailag a külső réteg közelében kell elhelyezni, hogy minimálisra csökkentsék az egyéb jelekből származó interferenciát és jobb jelterjedést biztosítsanak.
c) RF árnyékolás:A halmozási sorrendnek tartalmaznia kell a földelő és árnyékoló rétegek megfelelő elhelyezését az RF/mikrohullámú jelek interferencia elleni izolálása és védelme érdekében.

3. Rétegközi csatlakozási módok

3.1 Átmenő lyukak, zsákfuratok és eltemetett lyukak:

Az átmeneteket széles körben használják a nyomtatott áramköri lapok (PCB) tervezésében a különböző rétegek összekapcsolásának eszközeként. A NYÁK minden rétegén lyukakat fúrnak, és az elektromos folytonosságot biztosító bevonattal vannak ellátva. Az átmenő furatok erős elektromos csatlakozást biztosítanak, és viszonylag könnyen elkészíthetők és javíthatók. Azonban nagyobb méretű fúrószárakat igényelnek, amelyek értékes helyet foglalnak el a PCB-n, és korlátozzák az útválasztási lehetőségeket.
A vak és eltemetett átmenőnyílások alternatív rétegközi csatlakozási módszerek, amelyek előnyt jelentenek a helykihasználás és az útválasztási rugalmasság terén.
A vak átmenőnyílások a NYÁK felületéről vannak kifúrva, és a belső rétegekben végződnek anélkül, hogy az összes rétegen áthaladnának. Lehetővé teszik a szomszédos rétegek közötti kapcsolatokat, miközben a mélyebb rétegeket érintetlenül hagyják. Ez lehetővé teszi a táblaterület hatékonyabb kihasználását és csökkenti a furatok számát. Az eltemetett átjárók viszont olyan lyukak, amelyek teljesen be vannak zárva a PCB belső rétegeibe, és nem terjednek ki a külső rétegekre. Kapcsolatokat biztosítanak a belső rétegek között anélkül, hogy a külső rétegeket befolyásolnák. Az eltemetett átmenetek nagyobb helytakarékossággal rendelkeznek, mint az átmenő lyukak és a vak átmenők, mivel nem foglalnak helyet a külső rétegben.
Az átmenő furatok, a vak átmenőnyílások és az eltemetett átmenők kiválasztása a nyomtatott áramköri lap tervezésének sajátos követelményeitől függ. Az átmenő lyukakat jellemzően egyszerűbb kiviteleknél használják, vagy ahol a robusztusság és a javíthatóság az elsődleges szempont. A nagy sűrűségű tervekben, ahol a hely kritikus tényező, mint például a kézi eszközök, okostelefonok és laptopok, a vak és az eltemetett átmeneteket részesítik előnyben.

3.2 Micropore ésHDI technológia:

A mikronyílások kis átmérőjű (általában 150 mikronnál kisebb) lyukak, amelyek nagy sűrűségű rétegközi csatlakozást biztosítanak a PCB-kben. Jelentős előnyöket kínálnak a miniatürizálás, a jelintegritás és az útválasztási rugalmasság terén.
A mikroviák két típusra oszthatók: átmenő lyukú mikroviákra és vak mikroviákra. A mikroviákat úgy készítik el, hogy lyukakat fúrnak a NYÁK felső felületéből, és átnyúlnak minden rétegen. A vak mikroviák, ahogy a neve is sugallja, csak meghatározott belső rétegekre terjednek ki, és nem hatolnak át minden rétegen.
A High-density interconnect (HDI) egy olyan technológia, amely microvia-kat és fejlett gyártási technikákat használ a nagyobb áramkörsűrűség és -teljesítmény elérése érdekében. A HDI technológia lehetővé teszi a kisebb komponensek elhelyezését és a szűkebb útválasztást, ami kisebb alaktényezőket és nagyobb jelintegritást eredményez. A HDI technológia számos előnnyel rendelkezik a hagyományos PCB technológiához képest a miniatürizálás, a jobb jelterjedés, a csökkentett jeltorzítás és a fokozott funkcionalitás tekintetében. Lehetővé teszi a többrétegű kialakítást több mikroátmenettel, ezáltal lerövidíti az összeköttetések hosszát és csökkenti a parazita kapacitást és induktivitást.
A HDI technológia olyan fejlett anyagok használatát is lehetővé teszi, mint a nagyfrekvenciás laminátumok és vékony dielektromos rétegek, amelyek kritikusak az RF/mikrohullámú alkalmazásokban. Jobb impedanciaszabályozást biztosít, csökkenti a jelveszteséget és megbízható, nagy sebességű jelátvitelt biztosít.

3.3 Rétegközi csatlakozási anyagok és eljárások:

A rétegközi csatlakozási anyagok és technikák kiválasztása kritikus fontosságú a PCB-k jó elektromos teljesítménye, mechanikai megbízhatósága és gyárthatósága szempontjából. Néhány gyakran használt rétegközi összekötő anyag és technika a következő:

a) Réz:A rezet széles körben használják PCB-k vezető rétegeiben és átmenőnyílásaiban kiváló vezetőképessége és forraszthatósága miatt. Általában a furatba van bevonva, hogy megbízható elektromos csatlakozást biztosítson.
b) Forrasztás:A forrasztási technikákat, például a hullámforrasztást vagy az újrafolyós forrasztást gyakran használják a nyomtatott áramköri lapokon lévő átmenő lyukak és más alkatrészek közötti elektromos összeköttetések létrehozására. Vigyen fel forrasztópasztát a nyílásra, és melegítse fel a forrasztóanyag megolvadásához és megbízható csatlakozás kialakításához.
c) Galvanizálás:Galvanizálási technikákat, például elektrolit nélküli rézbevonatot vagy elektrolitikus rézt használnak az átmenőnyílások bevonására a vezetőképesség növelése és a jó elektromos csatlakozások biztosítása érdekében.
d) Ragasztás:Ragasztási technikákat, például ragasztást vagy hőkompressziós kötést alkalmaznak a réteges szerkezetek összekapcsolására és megbízható összekapcsolások létrehozására.
e) Dielektromos anyag:A dielektromos anyag kiválasztása a nyomtatott áramköri lapok összeszereléséhez kritikus fontosságú a rétegközi csatlakozásoknál. A nagyfrekvenciás laminátumokat, például az FR-4 vagy Rogers laminátumokat gyakran használják a jó jelintegritás biztosítására és a jelveszteség minimalizálására.

3.4 Keresztmetszeti kialakítás és jelentés:

A NYÁK-verem keresztmetszeti kialakítása határozza meg a rétegek közötti kapcsolatok elektromos és mechanikai tulajdonságait. A keresztmetszet tervezésének fő szempontjai a következők:

a) Réteg elrendezés:A jel-, táp- és földsíkok elrendezése a NYÁK-ban befolyásolja a jel integritását, a tápellátás integritását és az elektromágneses interferenciát (EMI). A jelrétegek megfelelő elhelyezése és összehangolása a teljesítmény- és a földsíkkal segít minimalizálni a zajcsatolást és biztosítja az alacsony induktivitású visszatérési útvonalakat.
b) Impedancia szabályozás:A keresztmetszet tervezésénél figyelembe kell venni a szabályozott impedancia követelményeket, különösen a nagy sebességű digitális vagy RF/mikrohullámú jelek esetében. Ez magában foglalja a dielektromos anyagok és vastagságok megfelelő kiválasztását a kívánt jellemző impedancia elérése érdekében.
c) Hőgazdálkodás:A keresztmetszet tervezésénél figyelembe kell venni a hatékony hőelvezetést és a hőkezelést. A táp- és alapsíkok, a hőátmenetek és a hűtőmechanizmussal rendelkező alkatrészek (például hűtőbordák) megfelelő elhelyezése elősegíti a hő elvezetését és az optimális működési hőmérséklet fenntartását.
d) Mechanikai megbízhatóság:A metszet tervezésénél figyelembe kell venni a mechanikai megbízhatóságot, különösen azokban az alkalmazásokban, amelyek hőciklusnak vagy mechanikai igénybevételnek lehetnek kitéve. Az anyagok, a ragasztási technikák és a halmozási konfiguráció megfelelő kiválasztása hozzájárul a PCB szerkezeti integritásának és tartósságának biztosításához.

4. Tervezési irányelvek 16 rétegű PCB-hez

4.1 Rétegkiosztás és -elosztás:

A 16 rétegű áramköri kártya tervezésekor fontos a rétegek gondos kiosztása és elosztása a teljesítmény és a jelintegritás optimalizálása érdekében. Íme néhány irányelv a szintek elosztásához
és elosztása:

Határozza meg a szükséges jelrétegek számát:
Vegye figyelembe az áramkör kialakításának összetettségét és az irányítandó jelek számát. Rendeljen el elegendő jelréteget az összes szükséges jel befogadásához, biztosítva a megfelelő útválasztási teret és elkerülve a túlzásttorlódás. Földi és energiasíkok hozzárendelése:
Rendeljen legalább két belső réteget a földi és tápsíkhoz. Az alaplap segít stabil referenciaként szolgálni a jelekhez, és minimalizálja az elektromágneses interferenciát (EMI). A teljesítménysík alacsony impedanciájú áramelosztó hálózatot biztosít, amely segít minimalizálni a feszültségesést.
Külön érzékeny jelrétegek:
Az alkalmazástól függően szükség lehet az érzékeny vagy nagy sebességű jelrétegek elkülönítésére a zajos vagy nagy teljesítményű rétegektől az interferencia és az áthallás elkerülése érdekében. Ezt úgy lehet megtenni, hogy dedikált földelési vagy tápsíkokat helyeznek el közéjük, vagy szigetelő rétegeket használnak.
A jelrétegek egyenletes elosztása:
A jelrétegeket egyenletesen ossza el a kártyacsomagban a szomszédos jelek közötti csatolás minimalizálása és a jel integritásának megőrzése érdekében. A rétegek közötti áthallás minimalizálása érdekében kerülje a jelrétegek egymás melletti elhelyezését ugyanazon a halmozási területen.
Vegye figyelembe a nagyfrekvenciás jeleket:
Ha a tervezés nagyfrekvenciás jeleket tartalmaz, fontolja meg a nagyfrekvenciás jelrétegek közelebbi elhelyezését a külső rétegekhez az átviteli vonal hatásainak minimalizálása és a terjedési késések csökkentése érdekében.

4.2 Útválasztás és jeltovábbítás:

Az útválasztás és a jelkövetés kialakítása kritikus fontosságú a megfelelő jelintegritás és az interferencia minimalizálása érdekében. Íme néhány irányelv a 16 rétegű áramköri kártyák elrendezéséhez és jeltovábbításához:

Használjon szélesebb nyomvonalakat nagyáramú jelekhez:
A nagy áramot továbbító jelek, például a táp- és földelési csatlakozások esetén használjon szélesebb nyomvonalakat az ellenállás és a feszültségesés minimalizálása érdekében.
Megfelelő impedancia a nagy sebességű jelekhez:
Nagy sebességű jelek esetén győződjön meg arról, hogy a nyomkövetési impedancia megegyezik az átviteli vonal karakterisztikus impedanciájával, hogy elkerülje a visszaverődést és a jelgyengülést. Használjon ellenőrzött impedancia tervezési technikákat és helyes nyomszélesség-számításokat.
Minimalizálja a nyomvonalhosszakat és a keresztezési pontokat:
Tartsa a nyomvonalat a lehető legrövidebbre, és csökkentse a keresztezési pontok számát a parazita kapacitás, induktivitás és interferencia csökkentése érdekében. Optimalizálja az alkatrészek elhelyezését, és használjon dedikált útválasztási rétegeket a hosszú, összetett nyomok elkerülése érdekében.
Külön nagy sebességű és kis sebességű jelek:
Külön a nagy sebességű és a kis sebességű jeleket, hogy minimalizálja a zaj hatását a nagy sebességű jelekre. Helyezze a nagy sebességű jeleket dedikált jelrétegekre, és tartsa távol azokat a nagy teljesítményű vagy zajos alkatrészektől.
Használjon differenciálpárokat nagy sebességű jelekhez:
A zaj minimalizálása és a nagy sebességű differenciáljelek jelintegritásának megőrzése érdekében használjon differenciálpár-útválasztási technikákat. Tartsa a differenciálpárok impedanciáját és hosszát egybe, hogy elkerülje a jel torzulását és az áthallást.

4.3 A talajréteg és a teljesítményréteg elosztása:

A földi és tápsíkok megfelelő elosztása kritikus fontosságú a jó energiaintegritás eléréséhez és az elektromágneses interferencia csökkentéséhez. Íme néhány irányelv a 16 rétegű áramköri kártyákon történő földelési és tápsík-kiosztáshoz:

Dedikált földi és energiasíkok kiosztása:
Rendeljen legalább két belső réteget a dedikált földi és tápsíkok számára. Ez segít minimalizálni a földhurkokat, csökkenteni az EMI-t, és alacsony impedanciájú visszatérési útvonalat biztosít a nagyfrekvenciás jelek számára.
Külön digitális és analóg földelőlapok:
Ha a kialakítás digitális és analóg szakaszokat tartalmaz, akkor ajánlatos minden szakaszhoz külön földelési síkot használni. Ez segít minimalizálni a zajcsatolást a digitális és analóg részek között, és javítja a jel integritását.
Helyezze a földi és tápsíkokat a jelsíkok közelébe:
Helyezze a földelési és tápsíkokat az általuk táplált jelsíkok közelébe, hogy minimalizálja a hurokterületet és csökkentse a zajfelvételt.
Használjon több átmenetet teljesítménysíkokhoz:
Használjon több átmenőt a teljesítménysíkok csatlakoztatásához, hogy egyenletesen ossza el a teljesítményt és csökkentse a teljesítménysík impedanciáját. Ez segít minimalizálni a tápfeszültség esést és javítja az áramellátást.
Kerülje a keskeny nyakakat az erősíkokban:
Kerülje a keskeny nyakakat az erőátviteli síkokban, mivel ezek áramtorlódást okozhatnak, és növelhetik az ellenállást, ami feszültségesést és a teljesítménysík hatékonyságának csökkenését eredményezheti. Használjon erős kapcsolatokat a különböző teljesítménysík területek között.

4.4 Hőpárna és elhelyezése:

A hőpárnák és átmenetek megfelelő elhelyezése kritikus fontosságú a hő hatékony elvezetéséhez és az alkatrészek túlmelegedésének megakadályozásához. Íme néhány irányelv a hőpárnára és a 16 rétegű áramköri lapokon történő elhelyezésre vonatkozóan:

Helyezzen hőpárnát a hőt termelő alkatrészek alá:
Határozza meg a hőtermelő alkatrészt (például teljesítményerősítőt vagy nagy teljesítményű IC-t), és helyezze a hőpárnát közvetlenül alá. Ezek a hőpárnák közvetlen hőutat biztosítanak a hő átadásához a belső hőrétegnek.
Használjon több termikus átmenetet a hőelvezetéshez:
Használjon több hőátvezetőt a hőréteg és a külső réteg összekapcsolásához a hatékony hőelvezetés érdekében. Ezek a nyílások lépcsőzetesen elhelyezhetők a hőpárna körül az egyenletes hőeloszlás érdekében.
Tekintsük a hőimpedanciát és a rétegfelhalmozást:
A hőátmenetek tervezésekor vegye figyelembe a tábla anyagának és a rétegfelépítésnek a hőimpedanciáját. Optimalizálja az átmenő méretét és távolságát, hogy minimalizálja a hőellenállást és maximalizálja a hőelvezetést.

4.5 Az alkatrészek elhelyezése és a jel integritása:

Az alkatrészek megfelelő elhelyezése elengedhetetlen a jel integritásának megőrzéséhez és az interferencia minimalizálásához. Íme néhány irányelv az alkatrészek 16 rétegű áramköri lapra való elhelyezéséhez:

Csoporthoz kapcsolódó összetevők:
Csoportosítsa a kapcsolódó alkatrészeket, amelyek ugyanannak az alrendszernek a részét képezik, vagy erős elektromos kölcsönhatásokkal rendelkeznek. Ez csökkenti a nyomvonal hosszát és minimálisra csökkenti a jel csillapítását.
Tartsa közel a nagy sebességű alkatrészeket:
Helyezze a nagy sebességű alkatrészeket, például a nagyfrekvenciás oszcillátorokat vagy mikrokontrollereket egymás közelébe, hogy minimalizálja a nyomvonalak hosszát és biztosítsa a megfelelő jelintegritást.
Minimalizálja a kritikus jelek nyomhosszát:
Minimalizálja a kritikus jelek nyomkövetési hosszát a terjedési késleltetés és a jelgyengülés csökkentése érdekében. Helyezze ezeket az alkatrészeket a lehető legközelebb.
Külön érzékeny komponensek:
Az interferencia minimalizálása és a jel integritásának megőrzése érdekében válassza szét a zajérzékeny alkatrészeket, például analóg alkatrészeket vagy alacsony szintű érzékelőket a nagy teljesítményű vagy zajos alkatrészektől.
Fontolja meg a kondenzátorok leválasztását:
Helyezze a leválasztó kondenzátorokat a lehető legközelebb az egyes alkatrészek tápcsatlakozóihoz, hogy tiszta áramot biztosítson és minimalizálja a feszültségingadozásokat. Ezek a kondenzátorok segítenek stabilizálni az áramellátást és csökkentik a zajcsatolást.

5. Szimulációs és elemzési eszközök az egymásra épülő tervezéshez

5.1 3D modellező és szimulációs szoftver:

A 3D-s modellező és szimulációs szoftver fontos eszköze a halmozási tervezésnek, mivel lehetővé teszi a tervezők számára, hogy virtuális ábrázolásokat hozzanak létre a nyomtatott áramköri lapokról. A szoftver képes megjeleníteni a rétegeket, összetevőket és azok fizikai kölcsönhatásait. A halmozás szimulálásával a tervezők azonosíthatják a lehetséges problémákat, például a jeláthallást, az EMI-t és a mechanikai korlátokat. Ezenkívül segít ellenőrizni az alkatrészek elrendezését és optimalizálni a teljes PCB-tervezést.

5.2 Jelintegritás-elemző eszközök:

A jelintegritás-elemző eszközök kritikusak a NYÁK-veremek elektromos teljesítményének elemzéséhez és optimalizálásához. Ezek az eszközök matematikai algoritmusokat használnak a jel viselkedésének szimulálására és elemzésére, beleértve az impedancia szabályozást, a jelvisszaverődést és a zajcsatolást. A szimuláció és elemzés végrehajtásával a tervezők a tervezési folyamat korai szakaszában azonosíthatják a lehetséges jelintegritási problémákat, és elvégezhetik a szükséges módosításokat a megbízható jelátvitel biztosítása érdekében.

5.3 Hőelemző eszközök:

A hőelemző eszközök fontos szerepet játszanak a stackup tervezésben a PCB-k hőkezelésének elemzésével és optimalizálásával. Ezek az eszközök a hőeloszlást és a hőmérséklet-eloszlást szimulálják a köteg minden rétegében. Az energiadisszipáció és a hőátadási útvonalak pontos modellezésével a tervezők azonosíthatják a forró pontokat, optimalizálhatják a rézrétegek és hőátmenetek elhelyezését, és biztosíthatják a kritikus alkatrészek megfelelő hűtését.

5.4 Gyárthatósági tervezés:

A gyárthatóság szempontjait figyelembe vevő tervezés fontos szempont az egymásra épülő tervezésben. Különféle szoftvereszközök állnak rendelkezésre, amelyek biztosítják, hogy a kiválasztott köteg hatékonyan legyártható legyen. Ezek az eszközök visszajelzést adnak a kívánt halmozás megvalósíthatóságáról, figyelembe véve olyan tényezőket, mint az anyag rendelkezésre állása, a rétegvastagság, a gyártási folyamat és a gyártási költség. Segítik a tervezőket tájékozott döntések meghozatalában a halmozás optimalizálása érdekében a gyártás egyszerűsítése, a késések kockázatának csökkentése és a hozamok növelése érdekében.

6. Lépésről lépésre tervezési folyamat 16 rétegű nyomtatott áramköri lapokhoz

6.1 Kezdeti követelmények begyűjtése:

Ebben a lépésben gyűjtse össze a 16 rétegű PCB tervezéshez szükséges összes követelményt. Ismerje meg a NYÁK funkcionalitását, a szükséges elektromos teljesítményt, a mechanikai korlátokat és minden konkrét tervezési irányelvet vagy szabványt, amelyet követni kell.

6.2 Alkatrészek kiosztása és elrendezése:

A követelményeknek megfelelően jelölje ki az alkatrészeket a PCB-n, és határozza meg azok elrendezését. Vegye figyelembe az olyan tényezőket, mint a jel integritása, a termikus megfontolások és a mechanikai korlátok. Csoportosítsa az alkatrészeket elektromos jellemzők alapján, és stratégiailag helyezze el őket a táblán az interferencia minimalizálása és a jeláramlás optimalizálása érdekében.

6.3 Felhalmozott tervezés és rétegelosztás:

Határozza meg a 16 rétegű nyomtatott áramköri lap felépítését. A megfelelő anyag kiválasztásához vegye figyelembe az olyan tényezőket, mint a dielektromos állandó, a hővezető képesség és a költségek. Jelölje ki a jel-, táp- és földelési síkokat az elektromos követelményeknek megfelelően. Helyezze el szimmetrikusan a földelési és tápsíkokat a kiegyensúlyozott köteg biztosítása és a jel integritásának javítása érdekében.

6.4 Jeltovábbítás és útválasztás optimalizálása:

Ebben a lépésben a jelnyomokat az alkatrészek között irányítják, hogy biztosítsák a megfelelő impedanciaszabályozást, a jel integritását és minimalizálják a jel áthallását. Optimalizálja az útválasztást, hogy minimalizálja a kritikus jelek hosszát, elkerülje az érzékeny nyomvonalak keresztezését, és fenntartsa a nagy sebességű és a kis sebességű jelek elkülönítését. Szükség esetén használjon differenciálpárokat és szabályozott impedanciaútválasztási technikákat.

6.5 Rétegközi csatlakozások és elhelyezés:

Tervezze meg a rétegek közötti összekötő nyílások elhelyezését. Határozza meg a megfelelő átmenő típust, például átmenő furat vagy zsákfurat, a rétegátmenetek és az alkatrészek csatlakozásai alapján. Optimalizálja az elrendezést a jelvisszaverődések, az impedancia szakadások minimalizálása és az egyenletes eloszlás fenntartása érdekében a PCB-n.

6.6 Tervezés végső ellenőrzése és szimulációja:

A gyártás előtt végső tervezési ellenőrzést és szimulációkat végeznek. Használjon szimulációs eszközöket a NYÁK-tervek jelintegritásának, teljesítményintegritásának, termikus viselkedésének és gyárthatóságának elemzéséhez. Ellenőrizze a tervezést a kezdeti követelményeknek megfelelően, és végezze el a szükséges módosításokat a teljesítmény optimalizálása és a gyárthatóság biztosítása érdekében.
Együttműködjön és kommunikáljon más érdekelt felekkel, például villamosmérnökökkel, gépészmérnökökkel és gyártócsapatokkal a tervezési folyamat során, hogy biztosítsa az összes követelmény teljesülését és a lehetséges problémák megoldását. Rendszeresen tekintse át és iterálja a terveket a visszajelzések és a fejlesztések beépítése érdekében.

7. Az iparág legjobb gyakorlatai és esettanulmányok

7.1 A 16 rétegű PCB tervezés sikeres esetei:

1. esettanulmány:A Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. sikeresen tervezett egy 16 rétegű PCB-t nagy sebességű hálózati berendezésekhez. A jelintegritás és az energiaelosztás gondos mérlegelésével kiváló teljesítményt érnek el, és minimalizálják az elektromágneses interferenciát. Sikerük kulcsa az ellenőrzött impedancia-útválasztási technológiát alkalmazó, teljesen optimalizált egymásra épülő kialakítás.

2. esettanulmány:A Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. 16 rétegű PCB-t tervezett egy komplex orvosi eszközhöz. A felületre szerelhető és az átmenő furatú alkatrészek kombinációjával kompakt, de erőteljes kialakítást értek el. Az alkatrészek gondos elhelyezése és a hatékony útválasztás kiváló jelintegritást és megbízhatóságot biztosít.

7.2 Tanuljon a kudarcokból és kerülje el a buktatókat:

1. esettanulmány:Egyes NYÁK-gyártók jelintegritási problémákkal találkoztak a kommunikációs berendezések 16 rétegű PCB-tervezése során. A meghibásodás oka az impedanciaszabályozás elégtelen figyelembevétele és a megfelelő alaplapelosztás hiánya volt. A tanulság az, hogy gondosan elemezni kell a jelintegritási követelményeket, és be kell tartani a szigorú impedanciaszabályozás tervezési irányelveit.

2. esettanulmány:Egyes NYÁK-gyártók gyártási kihívásokkal szembesültek a 16 rétegű PCB-vel a tervezés bonyolultsága miatt. A vak nyílások és a sűrűn csomagolt alkatrészek túlzott használata gyártási és összeszerelési nehézségekhez vezet. A tanulság az, hogy egyensúlyt kell találni a tervezés bonyolultsága és a gyárthatóság között, figyelembe véve a kiválasztott NYÁK-gyártó képességeit.

A 16 rétegű PCB tervezés során előforduló buktatók és buktatók elkerülése érdekében elengedhetetlen, hogy:

a.Alaposan ismerje meg a tervezés követelményeit és korlátait.
b. Halmozott konfigurációk, amelyek optimalizálják a jel integritását és az energiaelosztást. c. A teljesítmény optimalizálása és a gyártás egyszerűsítése érdekében gondosan osztja el és rendezze el az alkatrészeket.
d. Gondoskodjon a megfelelő útválasztási technikákról, például az impedancia szabályozásáról és a vak átmenők túlzott használatának elkerüléséről.
e.Együttműködjön és hatékonyan kommunikáljon a tervezési folyamatban részt vevő összes érdekelt féllel, beleértve az elektromos és gépészmérnököket és a gyártó csapatokat.
f. Végezzen átfogó tervezési ellenőrzést és szimulációt a lehetséges problémák azonosítása és kijavítása érdekében a gyártás előtt.