Multilayer-Pool – Der umfassendste Leitfaden zum Kennenlernen von PCB-Layern

Auf Multilayer-Pool haben Leiterplatten eine Vielzahl von verschiedenen Schichten. Die Schichten können diejenigen verwirren, die in der Nische nicht ganz begeistert und versiert sind.

Die meisten der schnell hergestellten PCB-Prototypen bestehen aus 2 Schichten. Viele elektronische Geräte sind jedoch nicht auf Doppelschichtplatinen beschränkt. Sie erfordern höhere und feinere Bretter.

Dieser Artikel wird Ihnen dabei helfen, PCB-Schichten und ihre Funktionsweise besser zu verstehen.

Was sind die PCB-Schichten

1.1 PCB-Layer-Definition

Leiterplatten haben je nach zu übermittelnder Nachricht unterschiedliche Bedeutungen. Bei PCB-Schichten auch als Kupferschichten in bestimmter Menge und Reihenfolge bezeichnen.

Die Kupferschichten können als Signalschichten oder einfach als Schichten bezeichnet werden. Leiterplattenschichten werden nach ihrer Positionierung und den Funktionen, die sie erfüllen, benannt. Rang der Leiterplatte nach der Anzahl der Kupferschichten.

Die ein- oder zweischichtigen Leiterplatten können beispielsweise als 1-Lagen-Leiterplatte oder einseitige Leiterplatte bzw. als 2-seitige Lagen-Leiterplatte oder einfach als doppelseitige Leiterplatte bezeichnet werden.

Es gibt verschiedene Arten von PCB-Schichten, und die folgenden sind die häufigsten:

1. Mechanische Schicht

2. Overlay / Siebdruckschichten

3. Routing-Schichten

4. Lötmaskenschichten

5. Lötpastenschichten

6. Schicht ausschließen

7. Ground Planes und Power Planes

8. Geteilte Ebenen

Denken Sie daran, dass nicht jede Leiterplatte aus allen oben aufgezählten Schichten besteht. Die Besonderheiten Ihres Designs bestimmen den Bedarf an verschiedenen Schichttypen. Single-Layer-Boards bestehen in der Regel aus Sechs-Layer-Typen.

Dazu gehören ein mechanischer, ein Keep-Out, ein Routing, ein Overlay, eine Lötstoppmaske sowie eine Lötpastenschicht.

Wenn es um Multilayer-Leiterplatten geht, bestehen sie aus sechs Schichten plus einer Kombination aus anderen Kraftwerken und Masseebenen und zusätzlichen Routing-Schichten.

Die zweilagigen, vierlagigen und sechslagigen PCBs sind die gebräuchlichsten Platinen, und es ist nicht ungewöhnlich, dass PCBs mehr als 12 Lagen haben.

1.2 Mechanische Schicht

Während Sie möglicherweise mehrere mechanische Schichten haben, benötigen Sie dennoch – zumindest – eine, um Ihr Board zu konstruieren. Die grundlegendste mechanische Schicht definiert die physikalischen Abmessungen Ihres Boards.

Die mechanische Schicht wird auch als Mechanisch 1 bezeichnet. Die Schicht, die der Hersteller beim Ausschneiden der Leiterplatte aus seinem Material verwendet.

Leiterplatten können so einfach sein wie nur eine einzelne Routing-Schicht, die die physischen Abmessungen Ihrer Platine umreißt, oder so komplex wie eine Platine mit vielen Schichten, einschließlich aller in diesem Artikel erwähnten Schichten.

Andererseits hat jede einzelne Schicht einzeln betrachtet eine bestimmte und lediglich eine Funktion. Es ist wichtig, den Zweck jeder Schicht zu verstehen, denn in dem Moment, in dem Sie dies tun, wird die PCB-Konstruktion extrem einfach, unabhängig davon, wie kompliziert die Platine ist.

Dieser Rahmen kann entweder ein einfaches Rechteck oder eine komplizierte Form mit kurvigen Ecken und/oder Ausschnitten sein.

Obwohl dies selten vorkommt, sind mehr mechanische Ebenen enthalten, die Werkzeugspezifikationen und zusätzliche verschiedene automatische Informationen angeben. Diese zusätzlichen mechanischen Schichten sind jedoch für die meisten Leiterplatten nicht erforderlich.

Layer Stack Up (Unterscheidung mit PCB-Layern)

2.1 Was ist Layer Stack Up?

Ein Schichtstapel ist die richtige Platzierung eines Schichttyps. Leiterplatten werden im Allgemeinen in drei Kategorien eingeteilt:

• Einzelschichten.
• Doppelschichten.
• Mehrschichtig.

Die obigen Begriffe beschreiben die Anzahl der Kupferlagen in einer Leiterplatte. Die mehrschichtige Leiterplatte beschreibt diejenigen mit mehr als zwei Schichten im Bereich von 4, 6 und 8.

Bei einem Multilayer werden die obere und die untere Schicht als äußere Schichten bezeichnet, während die dazwischen liegenden als innere Schichten bezeichnet werden. Die Komplexität bei der Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten macht sie im Vergleich zu zwei- und einschichtigen Leiterplatten recht kostspielig.

Beim Stapeln von Ebenen gibt es einige Dinge, die Sie berücksichtigen können, darunter die folgenden:

• Das Substratmaterial.
• Die Reihenfolge der PCB-Schichten.
• Die Kupferdicke.

Unterschiedliche Schaltungsdesigns haben unterschiedliche Schichtaufbauten, die für sie geeignet sind. Der Lagenaufbau ist für das Funktionieren der Leiterplatten wesentlich.

Wenn ein Schichtaufbau nicht gut geplant ist, können verschiedene Probleme auftreten, darunter:

• Signalübersprechen.
• Kupplung.
• Überschreitung.
• Unterschreitung.
• Elektromagnetische Störungen.
• Signalverlust.

Um die oben genannten Probleme und noch mehr zu vermeiden, ist es wichtig, einen gut geplanten PCB-Schichtaufbau zu haben. Sie können viel sparen, indem Sie einen effizienten PCB-Schichtaufbau entwerfen, der einen großen Beitrag zur Vermeidung möglicher Probleme leisten kann, die aufgrund eines unsachgemäßen Designs auftreten können.

Beim Schichtaufbau werden neben der Reihenfolge der Leiterplattenschichten auch Substratmaterial und Kupferdicken berücksichtigt.

Es gibt verschiedene Schichtstapel für verschiedene Arten von Schaltungsdesigns. Ein gut geplanter PCB-Layer-Stack gewährleistet die beste Leistung der PCB, z. B. Verringerung der elektromagnetischen Interferenzen, Signalübersprechen, Kopplung, Über- und Unterschwingen und Signalverlust.

Das zu vervollständigende Design und das qualifizierte erste Mal können die Kosten und die Designzykluszeit erheblich reduzieren. Es ist möglich, wenn die Probleme mit der Signalintegrität beseitigt werden, bevor sie auftreten.

In Abbildung 1 unten sind zwei 8-Schicht-Stapelschemata gezeigt, die die wechselnde Reihenfolge der Schichten betonen.

Abgesehen von Signalschichten spielen auch Stromversorgungsebenen eine entscheidende Rolle bei der erfolgreichen Produktentwicklung.

Die Signale, entweder digital oder analog, können durch Mikrostreifenleitungen oder Streifenleitungen geleitet werden, die das Übersprechen reduzieren und folglich die Signalintegrität verbessern.

Die niederfrequenten Signale werden auf den inneren Schichten geführt, während die hochfrequenten Signale auf den äußeren Schichten geführt werden.

Es hat sich bewährt, neben jeder Signalschicht eine Masseebene zu platzieren; Um jedoch den Schichtaufbau und die Herstellungskosten zu reduzieren, wird die Erdungsschicht nach jeweils zwei Signalschichten angeordnet. Die Stromversorgungsebenen sollten auch neben den Masseebenen liegen, die die enge Kopplung herstellen.

Bei mehreren Stromversorgungsschienen sind die Stromversorgungsebenen in mehr als einen Teil aufgeteilt. Normalerweise beträgt die PCB-Dicke 1,6 mm, aber es ist schwierig, eine Dicke von 1,6 mm bei mehr als 12 Schichten beizubehalten.

In Abbildung 1 unten sind zwei 8-Schicht-Stapelschemata gezeigt, die die wechselnde Reihenfolge der Schichten betonen.

In Abbildung 2 ist ein 10-Layer-PCB-Stackup-Schema beschrieben.

2.2 Unterscheiden von PCB-Schichten vom Schichtaufbau

So sehr diese beiden Begriffe dasselbe zu bedeuten scheinen, ist dies absolut nicht der Fall. Ein Lagenaufbau, wie oben definiert, ist die richtige Platzierung eines Lagentyps.

Auf der anderen Seite beziehen sich Leiterplattenschichten auf Kupferschichten, die in einer bestimmten Menge und Reihenfolge gegeben sind. Während Layer Stack up die Planung von Layern betrifft, geht es beim PCB Layer um die Anzahl und Reihenfolge der Layer.

PCB-Schichttypen

3.1 1-Layer-Leiterplatte

Oft als einlagige PCB bezeichnet, wird die einlagige PCB von einer Seite bedruckt; dies bedeutet, dass die PCB-Folie auf der einen Seite mit einem leitfähigen Material zusammen ist, während auf der anderen Seite elektronische Komponenten angeschlossen sind.

Anfangs wurden alle PCBs manuell entworfen, aber sie können jetzt aufgrund des technologischen Fortschritts mit spezialisierter Software wie Eagle PCB Software erstellt werden. Dies geschieht durch die Verwendung von Computern, die über dieses Programm verfügen.

Einlagige Leiterplatten gibt es in verschiedenen Ausführungen. Einige davon beinhalten Folgendes:

• Flexible Leiterplatten. Diese einlagigen Leiterplatten bestehen aus flexiblem Material anstelle von starren. Zu den Materialien, die es in diesem Fall verwenden kann, gehören Kunststoffe. Die Produktionskosten für diese Art von Single-Layer-PCB sind ziemlich hoch, was sie unwirtschaftlich macht.

• Starre Leiterplatten. Diese einlagigen Leiterplatten bestehen aus starren Materialien wie Glasfaser. Sie sind nicht flexibel und können daher keine Biegung der Schaltung zulassen. Sie werden üblicherweise in den meisten Geräten wie Taschenrechnern, Netzteilen usw. verwendet.

• Hochfrequenz-Leiterplatten. Diese einlagigen Leiterplatten werden in Schaltungen verwendet, die zum Betrieb sehr hohe Frequenzen erfordern. Bei der Auswahl des richtigen Materials für solche PCBs sind Wärmeausdehnung, Wasseraufnahme und dielektrischer Verlust einige der zu berücksichtigenden Faktoren

• Starrflex-Leiterplatten. Diese einlagigen Leiterplatten bestehen aus einer Kombination aus Kunststoff und Glasfaser. Beide Materialien werden zu einer einzigen Schicht kombiniert. Diese Kombination reduziert die Größe und das Gewicht der Leiterplatte konsequent.

• Leiterplatten mit Aluminiumrückseite. Diese einlagigen Leiterplatten bestehen aus Aluminiummaterial. Das Design dieser Platine ähnelt fast dem der Kupferplatine, nur dass der Unterschied in dem verwendeten Artikel auftritt.

Lagenleiterplatten sind ganz einfach, wie Sie sehen können. Lassen Sie sich jedoch nicht von ihrer Einfachheit täuschen, was sie erreichen können. Sie mögen einfach sein, aber sie produzieren viel über die Arbeit in komplexen Geräten. Es gibt einige Funktionen, die sie ausführen, und einige von ihnen beinhalten die folgenden:

• 1.Sie werden in Schaltkreisen von Radio- und Stereoanlagen verwendet.
• 2.Sie werden in Digitalkameras verwendet.
• 3.Sie werden in Fotokopier- und Druckmaschinen verwendet.
• 4.Sie werden in digitalen Taschenrechnern verwendet.
• 5.Sie werden in Verkaufsautomaten verwendet.

Die einlagigen Leiterplatten haben zum Beispiel einige Vorteile:

• Einfach zu entwickeln und zu gestalten.
• Einfach zu installieren.
• Kostengünstig.
• Es ist leicht verständlich.
• Es besteht eine geringe Kurzschlusswahrscheinlichkeit.
• Zuverlässiger und effizienter.

3.2 2-Lagen-Leiterplatte

Eine zweilagige Leiterplatte wird auch als zweilagige oder doppelseitige Leiterplatte bezeichnet. Es besteht hauptsächlich aus einem FR-4-Glas-Epoxy-Substrat, das auf beiden Seiten mit einem dünnen Kupferfilm oder -schichten laminiert ist. Es ist die einfachste und wirtschaftlichste zu entwerfende Leiterplatte.

Eine zweilagige Leiterplatte kann leicht von einer professionellen PCB-Prototyping-Fabrik (z. B. wellpcb.com) hergestellt und zu Hause hergestellt werden. Zweischichtige Leiterplatten haben nur die obere und die untere Kupferschicht.

Es ist ein einfaches Design, nicht zu vergessen, wie wirtschaftlich es ist. Dieses PCB-Design kann mit der richtigen Software einfach zu Hause hergestellt werden. Es wird meistens nur von PCB-Prototyping-Unternehmen hergestellt.

Die PCB-Schichten in diesem Design sind hauptsächlich die Signalschicht, die die obere Schicht bildet, und die untere Schicht, die aus elektrischen Komponenten besteht. Alle Komponenten einer Doppelschicht-Leiterplatte sind wie folgt:

• Verfolgen.
• Pads.
• PCB-Schichten, die die Seidenschicht, die obere und die untere Schicht umfassen.
• Lötmaske.

Es gibt einige Stellen, an denen Double-Layer-Leiterplatten verwendet werden. Einige der Anwendungsbereiche umfassen die folgenden:

• In der Beleuchtung. Die Double-Layer-Leiterplatten werden in LED-Leuchten verwendet und haben daher die Leistung, die sie haben.

• In medizinischen Geräten. Doppellagige Leiterplatten werden in medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern und CAT-Check-Geräten verwendet.

• Automobil- und Luftfahrtindustrie. Sowohl in der Automobilindustrie als auch in der Luftfahrt werden Leiterplatten in großem Umfang eingesetzt. Die doppelseitigen Leiterplatten, um genauer zu sein, werden hauptsächlich in diesen beiden Branchen verwendet.

Doppellagige Leiterplatten bieten eine Vielzahl von Vorteilen. Nachfolgend können Sie sich einige davon ansehen:

• Sie erleichtern das Verlegen von Gleisen.
• Teilweise höhere Dicke zulassen.
• Bieten erweiterte Wärmestreuung.

3.3 4-Schicht-Leiterplatte

Eine vierlagige Leiterplatte hat vier Kupferlagen. Die obere und die untere Schicht sind die Routing-Schichten, während die beiden Schichten dazwischen die Stromversorgungs- und Masseebene sind.

Zwischen den vierschichtigen PCB-Kupferschichten befinden sich der Kern und das Prepreg. Während der Herstellung werden all diese Elemente durch ein Laminat unter hoher Hitze und hohem Druck zusammengebracht (sandwiched), um sicherzustellen, dass der gesamte Stapel zusammengehalten wird.

Die vierschichtige Leiterplatte kann durchgehende Vias, blinde Vias und vergrabene Vias enthalten. Bei einer vierschichtigen Leiterplatte können vergrabene Durchkontaktierungen nur zwischen der zweiten und der dritten Schicht liegen, und die blinden Durchkontaktierungen können zwischen der oberen (ersten) und der zweiten Schicht oder zwischen der unteren (vierten) und der dritten Schicht liegen. P>

Der typische Aufbau für eine vierlagige Platine wäre Power &Ground für die inneren zwei Lagen und dann die Signale auf den äußeren zwei Lagen. Normalerweise würde man die beiden Signalschichten senkrecht führen.

Es ist nicht so kritisch, wenn die Schichten durch Strom und Erde getrennt sind, aber wenn Sie Signale auf benachbarten Schichten haben, wird es wichtiger, das Übersprechen zu minimieren.

Was die Nummerierung betrifft, geht man normalerweise von 1 bis n, beginnend oben nach unten. Dies ist die einzige Konvention; Sie können tun, was Sie möchten, da Sie die Stapelinformationen bereitstellen, wenn Sie die Dateien zur Produktion senden.

Bei der Herstellung einer vierlagigen Leiterplatte können die Kosten sehr nützlich sein, falls Sie über eine Produktionsstätte verfügen.

3.4 6-Schicht-Leiterplatte

Das Design der sechsschichtigen Leiterplatte ist immun und leise. Es gibt einige Gründe, warum die sechslagige Leiterplatte im Vergleich zu den anderen vorteilhaft ist. Einige der Ideen umfassen Folgendes:

• Die Durchzeichnung zwischen der dritten und der ersten Schicht erfordert keine besondere Behandlung.

• Jede Spur hat Bodennähe.

3.4.1 Bezugsebene

Die Referenzebene dient zur Übertragung des Rückstroms. Beim vierschichtigen Design hat Schicht eins eine hochfrequente Rückwährung auf der zweiten Schicht, und die vierte Schicht hat ebenfalls eine hochfrequente Rückwährung auf der dritten Schicht; daher gibt es keinen Unterschied zur sechslagigen Leiterplatte.

Wenn die Referenzebenen näher an die Routing- oder Signalebenen verschoben werden, haben Sie den Schleifenbereich abgeschnitten, der die Strahlungsemissionen bestimmt und die Anfälligkeit bei hoher Frequenz.

Im Folgenden sind einige der Faktoren aufgeführt, die dafür sorgen, dass der sechsschichtige Stapel gut funktioniert.

1. Die Bodennähe bei jeder Spur.

2. Die Nähe von Erdungsebenen und Strom, die die Kapazität des Planers erzeugen.

3. Die Verfolgung zwischen der dritten und der ersten Schicht, die keiner besonderen Behandlung bedarf.

4. Die Referenzebene von Schicht vier ist höher als der Abstand zwischen ihr und Schicht 2.

3.4.2 Das übliche 6-lagige PCB-Stack-up-Design

Das beste Sechs-Lagen-Leiterplattendesign erfordert ein Nähen, um zwei in der Leiterplatte befindliche Masseebenen zu verbinden, die den Strom zu den Referenzebenen zurückführen sollen. Einige Leute sagen, dass das Hinzufügen zusätzlicher Masseebenen zur Abschirmung gegen Emissionen und Immunität beiträgt.

3.4.3 PCB Plane Cuts töten EMV

Die Flugzeugschnitte können für die EMV verheerend sein, sowohl was die Emissionen als auch die Anfälligkeit betrifft. Plane Cuts oder Voids liegen vor, wenn die Stromversorgung oder die Masseebene einen bestimmten Teil einer Ebene unbeabsichtigt oder absichtlich durchschneidet. Die Hobelschnitte gibt es in verschiedenen Größen und Formen.

Ein Stromrückweg auf der Ebene ist einige tausend Zoll entfernt, und in guten Designs verläuft die Leiterbahn neben der Ebene, wodurch der Rückstromweg in der Nähe ist, wodurch der Schleifenbereich relativ klein wird.

Wenn Sie einen Hohlraum in die Kupferebenenschicht einbringen, müssen Sie eine Schleife erstellen, die für die Spur erforderlich ist, die über die Hohlräume und Ebenenschnitte verläuft. Dadurch wird der aktuelle Schleifenbereich viel bedeutender.

3.5 8-Lagen-Leiterplatte

Eine Platine mit acht Schichten kann zwei weitere Routing-Schichten hinzufügen oder die EMV-Leistung verbessern, indem zwei weitere Ebenen hinzugefügt werden.

Der prozentuale Anstieg der Kosten einer achtlagigen Platine gegenüber einer sechslagigen Platine ist geringer als der prozentuale Anstieg von vier auf sechs Lagen, wodurch es einfacher wird, die Kostenerhöhung für eine verbesserte EMV-Leistung zu rechtfertigen.

Daher bestehen die meisten achtschichtigen Platinen aus vier Verdrahtungsschichten und vier Ebenen.

Im Allgemeinen benötigen Sie zur Herstellung einer achtschichtigen Leiterplatte abwechselnde Schichten der Kupferschicht, des Prepregs und des Kerns. Das Prepreg fungiert als Klebstoff, der den achtschichtigen PCB-Stapel fest zu einer einzigen Platine verbindet.

Gemäß den Regeln zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit würde eine einfache achtschichtige PCB-Konfiguration wie unten gezeigt aussehen. Es ist wichtig zu beachten, dass eine achtschichtige Leiterplatte eine hohe Signalintegrität erreichen kann im Vergleich zu 6-Lagen-Leiterplatten und darunter.

Sie können die PCB-Stack-up-Designmethode entsprechend der Anzahl der Signalnetzwerke, der Gerätedichte, der PIN-Dichte, der Signalfrequenz und der Platinengröße auswählen. Je höher die Anzahl der Signalnetzwerke, desto höher die Gerätedichte; je höher die PIN-Dichte, desto höher das Signal.

Außerdem ist es für eine gute EMI-Leistung am besten, sicherzustellen, dass jede Signalschicht ihre Referenz hat.

Einige Vorteile ergeben sich aus der Verwendung einer achtschichtigen Leiterplatte. Zu den Vorzügen und Vorteilen gehören unter anderem:

• Es reduziert elektromagnetische Interferenzen, die zu Unterbrechungen führen können.

• Es verbessert die Signalintegrität.

3.6 Mehrschichtige Leiterplatte

3.6.1 32-lagige Leiterplatte

Es ist lediglich eine Multilayer-Leiterplatte, die aus 32 Schichten besteht. Die Schichten werden so zusammengesetzt, dass sie als einzelne Leiterplatte funktionieren. Diese PCB-Schichten sind fortschrittlich und erfordern daher Fähigkeiten und Präzision.

Jedes Design einer Leiterplatte beginnt mit der Software. Für eine 32-Lagen-Leiterplatte wird ein Stapel hergestellt, der viele Leiterplattenlagen enthält. Dies wird durch die Verwendung einer Maschine ermöglicht, die die Schichten sandwichartig zusammenfügt.

Es gibt einige Gründe, warum Sie sich für die Verwendung der 32-Lagen-Leiterplatte entscheiden können. Einige der Ideen umfassen Folgendes:

• Verwendung in Luft- und Raumfahrtsystemen.

• Wird im Automobilbereich verwendet.

Technik hinter 32-lagiger Leiterplatte

Um eine 32-Lagen-Leiterplatte herzustellen, wird ein Stack-Up aus mehreren Leiterplattenlagen aufgebaut.

Möglich wird dies durch das Einfügen verschiedener Doppellagen-Leiterplatten mit Hilfe einer isolierenden Faser-Epoxy-Schicht zwischen jeweils zwei Doppellagen-Leiterplatten. Dieses Isoliermaterial wird auch Prepreg genannt.

Dies impliziert, dass die Grundbausteine ​​jeder mehrschichtigen Leiterplatte eine zweischichtige Leiterplatte sind.

Mit dieser zweiseitigen PCB-Fertigungstechnik und fortschrittlicheren Maschinen zur Bewältigung der erhöhten Komplexität ist die Herstellung einer 32-Layer- oder sogar einer 50-Layer-Leiterplatte gut machbar.

32-lagige PCB-Anwendungen

Warum brauchen wir diese 32- oder 50-lagigen Leiterplatten? Einer der offensichtlichen Gründe ist die effiziente Einbettung der gesamten erforderlichen Systemelektronik in eine kleine Leiterplatte.

Auch wenn die Komponentenmontage der oberen und unteren Schicht gewidmet ist, ist es möglich, Komponenten zwischen den Stapeln zu haben. Die Luft- und Raumfahrtindustrie leistet hervorragende Arbeit bei der Herstellung dieser komplexen PCB-Designs.

Bei jedem Luft- und Raumfahrtsystem besteht das Ziel darin, möglichst wenig oder keine elektromagnetische Emission zu haben. Die Organisation einer Leiterplatte während der Designphase leistet hervorragende Arbeit bei der Eindämmung dieser Emissionen.

Jede PCB-Schicht ist normalerweise einer bestimmten Funktion gewidmet, die nicht mit anderen Schichten in Konflikt steht. Beispielsweise könnten mittlere Schichten als Stromversorgungsebenen verwendet werden, während die oberen und unteren Schichten für die Komponentenplatzierung vorgesehen sind.

3.6.2 Mehrschichtige Leiterplatte

Multilayer-Leiterplatten haben eine unbegrenzte Anzahl von leitenden Schichten. Mit Hilfe von Isolierschichten werden die Schichten dann getrennt. Sie werden in der Regel auf der Innenseite der doppelseitigen Platten konfektioniert. Die Decklagen bestehen in der Regel aus einseitigen Brettern.

Die Hersteller der Multilayer-Leiterplatten verwenden Wärme und Druck, um jede der Leiterplattenschichten zu einer Leiterplatte zu verbinden. Jede Leiterplatte mit mehr als zwei Schichten kann als Mehrschicht-Leiterplatte klassifiziert werden.

Der Aufbau muss so erfolgen, dass die gesamte Platine die elektrischen Signal- und Leistungsanforderungen erfüllt und die Anforderungen an die mechanische Festigkeit erfüllt. Die meisten professionellen PCB-Designs können etwa 15 dB weniger Emissionen aufweisen.

Es gibt einige Gründe, warum Sie die Verwendung einer mehrschichtigen Leiterplatte anstelle von ein- oder doppelseitigen Leiterplatten in Betracht ziehen sollten. Einige dieser Gründe umfassen die folgenden:

• Sie führen zu qualitativ hochwertigen und zuverlässigen Produkten.
• Sie haben eine höhere Montagedichte.
• Erhöht die Funktionalität.

Vorsichtsmaßnahmen

Bei der Herstellung einer Multilayer-Leiterplatte müssen Sie die Konfiguration Ihres Leiterplattenaufbaus planen. Eine falsche PCB-Konfiguration kann zu unerwünschten elektromagnetischen Interferenzen und schlechter Signalintegrität führen.

Im Folgenden sind einige der wesentlichen Dinge aufgeführt, die beim Erstellen eines mehrschichtigen PCB-Designs in Bezug auf das Signal zu berücksichtigen sind.

• Berücksichtigen Sie die Art der zu routenden Signale, z. B. unterschiedliche Signalfrequenzen
• Betrachten Sie den Signalanstieg und -abfall
• Ausreichende Rückführung für die Signalschleife

Wahrscheinliche Signalverzögerung durch Permittivität – Mögliche Querverbindung und Überlappung

Multilayer-Pool

Eine Schaltung mit mehr als zwei Schichten wird als Multilayer-Leiterplatte bezeichnet. Daher ， dies impliziert dass die Mindestanzahl von PCB-Lagen, die für eine Multilayer-Leiterplatte vorhanden sind, drei beträgt. Das Zusammenlaminieren der Materialien ist nicht einfach, aber für einen mehrschichtigen Pool erforderlich.

Ein mehrschichtiges Becken sollte keine eingeschlossene Luft haben. Bei der Herstellung des Multilayer-Pools ist die PCB-Design-Software Eagle erforderlich.

Der Prozess ist kompliziert und beginnt wie üblich mit der Erstellung einer schematischen Darstellung. Der Schaltplan wird dann über das Editor-Menü der Eagle-Software bearbeitet.

Sie fragen sich vielleicht, warum die meisten PCB-Schichten gleichmäßig sind. Es ist wichtig zu beachten, dass es kostengünstiger ist, gerade Schichten herzustellen als ungerade. Dies ist daher der mitwirkende Grund dafür, dass die Schichten gleichmäßig sind.

4.1 Multilayer-Leiterplatten

Bei der Herstellung von mehrschichtigen PCBs werden sowohl die Kern- als auch die Prepreg-Materialien zur Herstellung der Schichten verwendet. Prepreg-Materialien sind solche, die nicht ausgehärtet sind, was bedeutet, dass sie formbar sind.

Alternative Materialien sowohl des Prepregs als auch des Kerns werden dann unter hohen Temperaturen und Druck zusammenlaminiert, wodurch das Prepreg materiell hergestellt wird und die Schichten werden nach dem Abkühlen zusammengefügt und ergeben eine harte und feste Mehrschichtplatte.

Beachten Sie, dass die Multilayer-Leiterplatte eine Vielzahl von Vorteilen bietet, darunter:

• Erhöhte Flexibilität
• Höhere Bestückungsdichte
• Kontrollierte Impedanzfunktionen
• Klein
• Haben Sie eine EMI-Abschirmung
• Es entfällt die Notwendigkeit, Kabelbäume miteinander zu verbinden, wodurch das Gesamtgewicht reduziert wird

4.2 Multilayer-Pool-Prozess

Der Herstellungsprozess mehrerer Leiterplatten beinhaltet die Verwendung der Eagle-Software beim Entwerfen von Leiterplatten. Es ist ein kompliziertes Verfahren, das mit dem Ausfüllen eines schematischen Diagramms beginnt. Der Schaltplan wird über das Editor-Menü der Eagle-Software bearbeitet.

4.3 Multilayer-Pool

Nach dem Entwerfen und Zeichnen des schematischen Diagramms muss als Nächstes das Layout ausgearbeitet werden. Dies könnte geschehen, indem Sie die Abmessungen Ihrer Leiterplatte mitbringen und in eine Software hochladen.

Wenn Sie die Eagle-Software verwenden, haben Sie die Möglichkeit, ein geeignetes Raster auszuwählen, um jede PCB-Schicht zu unterstützen Überlappung. Dies könnte mit einer Schaltfläche erfolgen, die jede der Schichten separat nach Ihren Anforderungen weiterleitet.

Alternativ können Sie den Multilayer-Pool für die Leiterplatte erstellen, indem Sie ihn mit der Eagle-Software automatisch erstellen. Wenn Sie sich jedoch für diese Technik entscheiden, müssen Sie die Komponenten, den Text, die Ebenen und die Abmessungen überprüfen.

Sie sollten dann die Prüfregeloption verwenden, um das endgültige Layout zu bewerten.

4.4 Multilayer-Leiterplatten

Mehrschichtige Leiterplatten sind zum Kern der weltweiten Elektronik geworden. Sie sind die wesentlichen Funktionen von Komponenten und Verdrahtung; Dadurch sind die neuen PCBs fortschrittlicher und anspruchsvoller geworden.

Es bietet den Endbenutzern erweiterte flexible Optionen und ungewöhnlich geformte Sorten zur Auswahl. Leiterplatten für einfache Elektronik bestehen aus einer einzelnen Schicht, während anspruchsvolle Leiterplatten, wie sie in Computer-Motherboards verwendet werden, aus mehreren Schichten bestehen. Aus diesem Grund werden sie Multilayer-Leiterplatten genannt.

Es ist wichtig zu beachten, dass die fortschrittliche Technologie es Herstellern ermöglicht hat, PCBs erheblich zu verkleinern.

Multilayer-Leiterplatten sind Leiterplatten, die aus mindestens drei Lagen Kupferfolie bestehen. Sie wirken wie mehrere ein- oder doppelseitige Leiterplatten, die wärme- und schutzisoliert miteinander verklebt sind. Die beiden Lagen werden üblicherweise auf der Oberflächenseite der Leiterplatte platziert.

Elektrische Verbindungen in den Schichten werden durch Durchkontaktierungen wie vergrabene Durchkontaktierungen und Plattieren durch die Löcher erreicht; Dies führt zu einer Generation komplexer Leiterplatten, die Sie auf dem Markt erhalten und die in verschiedenen Größen erhältlich sind.

Mehrschichtige Leiterplatten wurden durch Veränderungen entdeckt, die in der Welt der Elektronik stattfanden. Ihre fortgesetzte Verwendung und Funktion in der modernen Welt der Elektronik hat sie komplexer und ausgefeilter gemacht.

Anfangs hatten PCBs ihre Probleme, einschließlich Übersprechen, Kapazität und Rauschen. Infolgedessen mussten die Hersteller spezifische Beschränkungen aufstellen, um die Probleme zu begrenzen.

Die Designüberlegung bedeutete, dass es klug war, PCBs zu entwerfen, die zu einem hohen Leistungsniveau führen würden, daher die doppelseitige PCB und so weiter. Dieses Verständnis führte zur Entdeckung von mehrschichtigen PCBs.

Es ermöglichte das Verpacken von mehrschichtigen Leiterplatten in kleine Größen, um den ständig wachsenden Anforderungen der Elektronik gerecht zu werden.

Die modernen Leiterplatten haben verschiedene Schichten, die von 4 bis 12 Schichten reichen. Die Blätter sind in geraden Zahlen erhältlich, um Probleme wie Verziehen zu reduzieren, das mit einer ungeraden Anzahl von Schichten verbunden ist.

Außerdem ist es kostengünstiger, eine gerade Anzahl von Schichten herzustellen, als eine andere Anzahl von Schichten aufzubauen.

Darüber hinaus verwenden die meisten modernen Geräte, darunter Smartphones und mobile Geräte, Leiterplatten mit 12 Blättern. Einige Hersteller können Leiterplatten mit etwa 32 Lagen herstellen.

Beachten Sie, dass die Herstellung von Multilayer-Leiterplatten zwar arbeitsintensiv und teuer ist, aber in der modernen Welt immer wichtiger wird.

Der Grund dafür ist, dass sie eine Reihe von Vorteilen bieten, die Sie von zwei- oder einlagigen Leiterplatten erhalten würden.

4.5 Vorteile von Multilayer-Leiterplatten

Sie sind klein; Dies ist das herausragendste Merkmal von Multilayer-Leiterplatten. Sie sind kleiner als Single- oder Double-Layer-Leiterplatten, was einen erheblichen Vorteil gegenüber den aktuellen Trends darstellt.

Sie sind kompakter, robuster und finden viel Anwendung in Laptops, Smartphones und Tablets. Sind leicht in der Konstruktion.

Die kleineren Leiterplatten sind weniger schwer, da sie keine Mehrfachsteckverbinder verwenden, die eine Verbindung zu doppellagigen und einzelnen Leiterplatten erfordern. Dies erhöht die Mobilität der eingesetzten Geräte.

• Hohe Qualität. Die Erstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte erfordert eine ordnungsgemäße Planung und Organisation, was bedeutet, dass das Ergebnis Produkte sind, die eine bessere Qualität im Vergleich zu den zwei- oder einschichtigen Leiterplatten aufweisen. Außerdem sind diese PCBs zuverlässiger.

• Erhöhte Haltbarkeit. Mehrschichtige Leiterplatten sind langlebig. Sie halten viel Gewicht aus und können mit Hitze und Druck umgehen, die beim Binden immer auf sie einwirken. Sie haben außerdem mehrere Lagen Isolationsmaterial zwischen den einzelnen Schichten und einen Prepreg-Haftvermittler, der ihre Haltbarkeit erhöht.

• Hochgradig flexibel. PCB-Bestücker, die flexible Konstruktionstechniken verwenden, erhalten am Ende flexible Multilayer-PCBs, die äußerst wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, wie z. B. die Fähigkeit, in Bereichen eingesetzt zu werden, in denen Biegungen und Biegungen erforderlich sind. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass je mehr Schichten in einer Leiterplatte verwendet werden, desto weniger flexibel ist sie.

• Stärker. Die mehrschichtigen PCBs enthalten viele Schichten in einer Einheits-PCB. So ermöglichen sie dem Board eine bessere Konnektivität und geben ihnen Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, eine höhere Geschwindigkeit und Kapazität zu erreichen, obwohl sie klein sind.

• Einzelner Verbindungspunkt. Die Multilayer-Leiterplatten arbeiten in einer einzigen Einheit und haben daher immer nur einen einzigen Verbindungspunkt, was nicht der Fall ist, wenn Sie mehrere ein- oder zweilagige Leiterplatten verwenden. Dies ist von erheblichen Vorteilen für die Elektronikwelt, da es zur Minimierung beiträgt Größe und Gewicht.

4.6 Nachteile

1. Obwohl wir viel über die Vorteile von Multilayer-Leiterplatten gesprochen haben, ist es entscheidend, dass sie einige Probleme mit sich bringen.

2. Sie sind im Vergleich zu einlagigen PCBs aufgrund des komplizierten Herstellungsprozesses und des hohen Zeitaufwands für ihre Konstruktion kostspielig. Dies erhöht die Arbeitskosten, was zu hohen PCB-Preisen führt.

3. Sie sind schwieriger herzustellen und erfordern mehr Zeit und fortschrittlichere Fertigungstechniken als einlagige Leiterplatten, da kleine Fehler sie unbrauchbar machen könnten.

4. Das Angebot ist begrenzt - da sie teure Maschinen zur Herstellung benötigen, können nur sehr wenige Hersteller sie herstellen, daher ist ihre Produktion begrenzt.

5. Umfangreiches Design und Verbindungen zwischen den Schichten erfordern, und man sollte in der Lage sein, Impedanzprobleme und Nebensprechen abzumildern. Jeder einzelne Fehler kann dazu führen, dass das Board nicht mehr funktioniert.

6. Die Herstellung der Leiterplatte erfordert viel Zeit und Arbeitsstunden, und daher ist es manchmal schwierig, Bestellungen innerhalb des angegebenen Zeitrahmens zu liefern.

4.7 Vergleich von Multilayer-Leiterplatten mit Single-Layer-Leiterplatten

1. Sie haben eine hohe Dichte und eine größere Funktionalität, da die Schichtung ihre Kapazität und Geschwindigkeit erhöht.

2. Sie sind klein, da das Hinzufügen von Schichten ihre Oberfläche vergrößert, was bedeutet, dass Sie im Vergleich zu dem, was Sie bei einschichtigen Leiterplatten erhalten können, eine hohe PCB-Fähigkeit haben.

3. Sie haben ein geringes Gewicht, da weniger Anschlüsse erforderlich sind, und können in komplexen elektrischen Anwendungen verwendet werden.

4. Die mehrschichtigen Leiterplatten haben im Vergleich zu Einzelschichten eine verbesserte Funktionalität und trotz ihrer geringen Größe eine hervorragende EMI-Abschirmung, eine kontrollierte Impedanz und mehr Funktionen.

4.8 Anwendung

Multilayer PCBs can be put to just any use and have become a preferred option because it can use them across all technologies.

They are found in almost all electronics, including smartphones, microwaves, and other domestic consumer equipment. They are also used in smartwatches and mobile devices because they are small and have increased functionality.

In computer electronics, they find much application in the motherboards and servers. Their space-saving feature makes it easier for them to be applied widely in the technology industry.

Multilayer PCBs are also widely applied in telecommunication devices. They are used in GPS, signal transmission as well as in satellite applications. Because they are durable, they can easily use them in towers outdoors and on mobile devices.

In industries, multilayer PCBs are quite vital because they are small in size and durable. They are therefore widely applied in industrial control and are used in running machinery in industrial applications.

The medical field has also benefited greatly from PCBs. They are found in equipment that is used in diagnosis as well as those that are used in treatment.

They are small in size lightweight, and so they can use them in heart monitors, x-ray, medical testing devices, and CAT scan equipment.

The military has also benefited a lot from multilayer PCBs. They are deployed in high-speed circuits, and so they are highly utilized in military applications. They are also used in devices that require increased movement.

The automotive industry, especially the electric car, has also significantly benefited from PCBs. They are used in GPS headlight switches and engine sensors.

They are small durable and heat-resistant, a thing that makes them entirely applicable in the automobile environment.

4.9 Multilayer Pool Technology

The technology has allowed the production of quality boards and is considered key to military, communication, and other fields that rely on multilayer PCBs.

The technology enables the manufacturers to fabricate PCBs from materials such as flex, Teflon, and polyimide, allowing them to fulfill their PCB needs.

4.10 Multilayer Pool Switch

PCBs play a vital role in manufacturing computer networking devices such as multilayer switch which provides extra function including routing capability. The switch can prioritize the packets and implement QoS differentiated services in hardware.

4.11 Multilayer Pool Ceramic Capacitor

They are popularly referred to as MLCCs and are used in building blocks in modern electronics. MLCCs make up more than 30% of the components in the hybrid circuit module.

They consist of the monolithic ceramic block with electrodes that appear on the surface end of the ceramic block that forms the contact made by having burnt in metallic layer.

Types

MLCCs come in different kinds that include those that are described as tolerance, capacitance, and dielectric, case size, and so forth. Their values vary, but the most common ones range from 10 nF to 1µF. Also, their voltage rating ranges from 16V to 100V.

As technology advances, more and more multilayer PCBs are produced. These PCBs are finding much application in both the research industry and science. Are used in security appliances, alarm systems as well as fiber optic sensors.

They are also used in weather analysis equipment and atomic accelerators.   Multilayer PCBs are becoming light-weighted, compact, and save on spaces.

PCB Layers Thickness

Different PCB layers have the different thickness depending on where they will be applied. For instance:

• 11 layer boards can be of 20 by 14 dimensions unless given additional specifications.
• Six layer boards are produced on a thickness of 0.031, 0.040, 0.047, 0.062 and 0.125 inches.
• Both the 8 and ten layer boards can be found with the thickness of 0.062, 0.093 and 0.125 inches.

The standard pooling thickness for multilayer PCBs is 1.55mm. This standard measurement is not the actual measurement for all the multilayer PCBs but can be used as a reference in their construction.

Pcb Layers Ordering

PCB layers are arranged in orders. The process of organizing these layers can be as follows:

       • Choosing the initial number of layers. Here you will select the PCB layers that will suit the need you want to achieve. If it is for home prototyping, then one or two layers can be quite useful. Four layers of PCBs are simple or rather cheap boards.

Six-layer PCBs are cheap and abundant. Eight-layer PCBs are quite cost-effective, while the 12 layers PCBs are ideal for heavy industry boards or just boards with many tracks.

• Starting the layout

       • Here, you will begin with the top and bottom signal layers. Depending on the design that you are using, the two top and bottom signals would be just enough unless you have too many connections requiring inner signal layers.

There are some options that you can use to order your PCB layers. The following are some of the most common ones:

• Four layer stack up.
• Six layer stack up.
• Eight-layer stack up.
• Ten layer stack up.
• 12 layer stack up with two additional signal layers.
• 12 layer stack up with 4 GND’s.

You can make a quote of the type of PCB you would want here https://www.wellpcb.com/pcb-quote

Schlussfolgerung

As you have seen, PCB layers make up different designs of Printed Circuit Boards for various appliances. Depending on where you would want to use the PCBs, the sheets would vary.

The single and double-sided layers are cheaper to construct but do not perform the complex operations that the multilayer PCBs can do. The multilayer PCBs are used in more advanced machines and electronics as compared to the others.

The multilayer PCBs are made out of three or more PCB layers formed of copper, among other materials. In case of any inquiries and issues, you can contact us through the following:

• [email protected]

• www.wellpcb.com