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PCB-Layer-Stackup-Funktionen


Gehe zu: Der Zweck von PCB Layer Stackups | Ziele beim Erstellen eines mehrschichtigen Leiterplattenstapels | Andere zu berücksichtigende Faktoren beim Erstellen eines mehrschichtigen Leiterplattenstapels | Gängige Arten von PCB-Schichtaufbauten | MCL ist Ihre Quelle für hochwertige Multilayer-Leiterplatten | Kontaktieren Sie MCL noch heute für ein kostenloses Angebot

Leiterplatten (PCBs) werden immer komplexer, da immer mehr Funktionen und Schaltungen auf einer einzigen Platine untergebracht werden können. Einlagige Leiterplatten selbst werden immer komplizierter, aber Leiterplattenlayouts müssen noch mehr Funktionen auf kompaktem Raum bieten. Infolgedessen wenden sich viele Hersteller mehrschichtigen Leiterplattenaufbauten zu. Was ist also ein PCB-Stackup? Wie funktioniert es und brauchen Sie es für Ihre Anwendungen? Hier sind einige wichtige Punkte zu PCB-Stackups, die Ihnen helfen sollen, eine fundierte Entscheidung zu treffen.

Der Zweck von PCB Layer Stackups

Ein PCB-Stackup bezieht sich auf die Anordnung von Kupfer- und Isolierschichten, aus denen eine PCB besteht. Diese Schichten sind so angeordnet, dass mehrere Leiterplatten auf demselben Gerät vorhanden sind. Multilayer-Leiterplatten bestehen im einfachsten Fall aus mindestens drei leitfähigen Schichten. Die untere Schicht wird mit der Isolierplatte synthetisiert und jede Leiterplattenschicht wird mit der nächsten verbunden.

Während PCB Layering eine komplexere und platzsparendere Platine schafft, bieten PCB Stackups auch die folgenden Vorteile:

Zusätzlich zu diesen Vorteilen reduzieren PCB-Stapel auch Impedanzfehlanpassungen und Signalübersprechprobleme. All diese Vorteile machen es sehr wünschenswert, PCB-Stackups herzustellen.

Ziele beim Erstellen eines mehrschichtigen Leiterplattenstapels

Mehrschichtige Leiterplattenstapel werden sorgfältig entworfen, um bestimmte Designanforderungen zu erfüllen. Zu den grundlegendsten Zielen, die Multilayer-Leiterplatten erreichen sollten, gehören die folgenden:

  1. Boden- und Antriebsebene sind so eng wie möglich miteinander gekoppelt.
  2. Signalschichten grenzen immer an Ebenen an.
  3. Signalschichten werden so nah wie möglich an ihre Ebenen gekoppelt.
  4. Hochgeschwindigkeitssignale werden durch vergrabene Schichten zwischen Ebenen geleitet, um Strahlung einzudämmen.
  5. Mehrere Erdungsebenen sind enthalten, um Impedanz und Strahlung zu verringern.

Während Sie versuchen sollten, so viele dieser Ziele wie möglich zu erreichen, ist es wichtig zu beachten, dass nicht jeder PCB-Stack alle diese Ziele erreichen wird – tatsächlich können nur 8-Layer-Boards alle fünf Ziele erreichen. Sie sollten eng mit Ihrem PCB-Engineering-Team zusammenarbeiten, um festzulegen, welche Ziele für Ihren PCB-Stackup die höchste Priorität haben.

Weitere Faktoren, die beim Erstellen eines mehrschichtigen PCB-Stapels zu berücksichtigen sind

Zusätzlich zu den oben genannten Zielen müssen bei der Entwicklung eines mehrschichtigen PCB-Stacks weitere Designfaktoren berücksichtigt werden. Zu den wesentlichen Problemen, die gelöst werden müssen, gehören:

Zusätzlich zu diesen Faktoren ist es wichtig, PCB-Emissionen genau zu überwachen und darauf zu achten. Achten Sie darauf, das Design zu optimieren, um Emissionen zu minimieren und allgemeine Probleme in Designs zu vermeiden, die zu Rücklaufschleifen führen können.

Häufige Arten von PCB-Schichtaufbauten

Nachdem Sie nun die Designgrundlagen kennen, auf die Sie bei PCB-Multilayer-Stackups achten müssen, ist es wichtig, die verfügbaren Stackup-Typen zu kennen und zu wissen, wie Sie das richtige Stackup-Design für Ihre Anforderungen auswählen. Es gibt fünf Arten von Lagenaufbauten für Leiterplatten – 2-lagig, 4-lagig, 6-lagig, 8-lagig und 10-lagig. Wie viele Lagen Sie benötigen, wird in erster Linie durch die Größe der Schaltung, die Größe der Platine und die EMV-Anforderungen an die Platine bestimmt. Von dort aus können Sie das Layout des Boards bestimmen.

Jeder Board-Typ wird unten detaillierter beschrieben, zusammen mit den Bedingungen, unter denen er häufig verwendet wird.

Zweischichtig

2-Lagen-Leiterplatten werden oft als doppelseitige Leiterplatten bezeichnet und sind wahrscheinlich die gebräuchlichsten Arten von mehrschichtigen Leiterplatten, da sie Verbindungen auf beiden Seiten aufnehmen können. Diese Leiterplatten bestehen aus drei Materialschichten, von denen zwei funktional sind:

Diese Leiterplatten sind kostengünstig und relativ einfach herzustellen, weshalb sie oft gegenüber den teureren 4-, 6-, 8- und 10-Lagen-Designs und mehr bevorzugt werden. Sie sind auch hochfunktional, da es keine Ausbreitungsverzögerungen gibt, und sie haben im Vergleich zu anderen Stackup-Optionen tendenziell weniger potenzielle Designprobleme.

4-Schicht

In Bezug auf Leiterplattenaufbauten sind 4-Lagen-Leiterplatten die zweithäufigste Option bei Multilayer-Leiterplatten. Diese Leiterplatten haben vier Schichten, um elektrische Signale zu leiten. Diese Schichten sind sandwichartig miteinander verbunden, mit einer oberen und unteren Schicht auf der Außenseite und zwei inneren Schichten, die dazwischen enthalten sind. Auf den oberen und unteren Ebenen werden Komponenten und Routing platziert. Die inneren Schichten können jedoch keine Außenverbindungen herstellen, daher werden sie häufig als Stromversorgungsebenen oder für das Signalrouting verwendet, was dazu beiträgt, die Qualität von Spursignalen zu verbessern und EMI-Emissionen zu reduzieren. Es wird nicht empfohlen, die inneren Lagen zu Signallagen zu machen — wenn Sie vier Signallagen benötigen, empfiehlt es sich, in eine 6-Lagen-Platine zu schauen.

Die beiden inneren Schichten sind durch eine Kernschicht voneinander getrennt, und die obere und untere Schicht sind durch Prepreg von den inneren Schichten getrennt. Dies führt zu einem Schichtaufbau, der wie folgt aussieht:

Obwohl der Prototyp und die Produktion teurer sind als 2-Lagen-PCBs, bieten 4-Lagen-PCBs insgesamt eine größere Funktionalität. Mit einem durchdachten Design können sie auch eine hervorragende Signalintegrität und EMV-Fähigkeiten bieten.

6-Schicht

Eine 6-Lagen-Leiterplatte ist funktional eine 4-Lagen-Leiterplatte mit zwei zusätzlichen Signallagen. Insgesamt umfassen 6-Layer-Stackups vier Routing-Layer – zwei interne und zwei äußere – und zwei interne Ebenen für Erdung und Stromversorgung. Insgesamt sind die Schichten wie folgt angeordnet:

Das oben beschriebene Design ist am gebräuchlichsten, da es Hochgeschwindigkeitssignalisierung mit EMI-Kontrolle ausgleicht. Das Design erreicht dies, indem Hochgeschwindigkeitssignale durch die beiden vergrabenen Schichten geleitet werden, während Niedriggeschwindigkeitssignale durch die Oberflächenschichten geleitet werden.

Dieses Design ist jedoch nicht für alle Anwendungen effektiv. Hochgeschwindigkeitsdesigns halten zum Beispiel Boden- und Antriebsflugzeuge nebeneinander. Andererseits haben Designs, die für niedrige EMI-Emissionen ausgelegt sind, zusätzliche Masseebenen, um bei der Abschirmung zu helfen. Wenn Sie sich fragen, welche Designvariante für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, arbeiten Sie immer eng mit Ihrem PCB-Designer und -Lieferanten zusammen, um die besten Optionen zu ermitteln.

8-Schicht

Der 8-lagige PCB-Stackup bietet sogar noch mehr Optionen als das 6-lagige Board, indem zwei weitere Lagen für Routing oder Leistung hinzugefügt werden. Es ist auch das erste aufgeführte Board, das alle fünf Ziele für das mehrschichtige PCB-Design erreichen kann.

Typische 8-lagige PCB-Stapel weisen die Leistungs- und Erdungsschichten in der Mitte auf und bieten eine gute Kapazität zwischen den Schichten sowie eine Trennung zwischen der zweiten und dritten Signalebene, um die Signalintegrität zu schützen. Dies führt zu einem üblichen 8-lagigen PCB-Stapelaufbau, der wie folgt aussieht:

Diese PCBs verfügen nicht über mehr als vier Signalebenen – anstelle von zusätzlichen Signalebenen verfügen diese PCBs über mehr Erdungs- und Stromversorgungsebenen, um die EMV-Leistung zu optimieren. Obwohl dies angesichts der zusätzlichen Kosten für die Herstellung einer 8-Lagen-Leiterplatte gegenüber einer 6-Lagen-Leiterplatte nicht optimal erscheinen mag, gibt es einen guten Grund, sich für diese Option zu entscheiden. Während 8-Lagen-Leiterplatten teurer sind als 2-, 4- und 6-Lagen-Optionen, ist die prozentuale Kostensteigerung einer 8-Lagen-Platine gegenüber einer 6-Lagen-Platine geringer als die prozentuale Kostensteigerung einer 6-Lagen-Platine -Schichtplatte über einer 4-Schichtplatte. Die geringere Erhöhung macht es viel einfacher, die Kostenerhöhung für die verbesserte Emissionsleistung zu rechtfertigen.

10-Schicht

Wenn Ihr Design sechs Routing-Layer erfordert, sollten Sie sich eine 10-Layer-Platine ansehen. Ein 10-lagiger PCB-Stack verfügt über sechs Signallagen und vier Ebenen mit enger Kopplung zwischen der Signal- und der Rückführungsebene. Typische 10-Layer-Designs sind wie folgt angeordnet:

Bei dieser Anordnung werden Hochgeschwindigkeitssignale typischerweise auf den internen Signalschichten geroutet. Bei geeigneter Stapelung und Verlegung kann dieses Setup sowohl eine hervorragende Signalintegrität als auch eine hervorragende EMV-Leistung bieten. Es wird nicht empfohlen, Erdungs- oder Stromversorgungsebenen durch zusätzliche Signalschichten zu ersetzen, da dies zu einer schlechten Leistung führen kann.

MCL ist Ihre Quelle für hochwertige Multilayer-Leiterplatten

Multilayer-PCB-Stackups sind eine ausgezeichnete Option, wenn Sie mehr Funktionalität auf Ihrer Leiterplatte benötigen. Während die Herstellungskosten und Designanforderungen mit jeder zusätzlichen Schicht steigen, kann sich der Kompromiss zwischen Funktionalität und EMV-Verbesserungen leicht lohnen, insbesondere in einer immer kompakter werdenden Welt. Unabhängig von der Anzahl der benötigten Lagen benötigen Sie jedoch auch einen erfahrenen Leiterplattenlieferanten. Millennium Circuits kann helfen.

Millennium Circuits Limited ist ein in Pennsylvania ansässiger Branchenführer für Leiterplatten mit Kunden in einer Reihe von Branchen auf der ganzen Welt. Wir liefern unseren Kunden durchgehend hochwertige Leiterplatten, unterstützt durch Innovation, Qualitätssicherung und jahrelange Erfahrung auf diesem Gebiet. Wir bieten Starrflex-Boards, HDI-Boards und Stackups sowie viele andere PCB-bezogene Produkte. Egal, wie viele Lagen Sie suchen, Sie können sich darauf verlassen, dass MCL jedes Mal Qualitätsplatinen liefert.

Sie können auch mit MCL zusammenarbeiten, um Ihre Leiterplatte zu bewerten. Wir bieten bei jeder Bestellung eine kostenlose PCB-Dateiprüfung an, um sicherzustellen, dass Ihr Design fehlerfrei ist. Wir haben auch ein Qualitätskontrollprogramm, das ein geschultes Team umfasst, das durch modernste Test- und Messinstrumente unterstützt wird, die wir verwenden, um die Produktkonformität mit den IPC A-600-Standards und allen zusätzlichen Kundenanforderungen sicherzustellen.

Um das Ganze abzurunden, verpflichtet sich MCL, unseren Kunden den besten Service zu bieten. Dazu bieten wir Ihnen einen kostenlosen Kostenvoranschlag für unsere Dienstleistungen an. Darüber hinaus können wir Ihnen innerhalb eines Werktages ein Angebot unterbreiten. Unser Ziel ist es, der einzige PCB-Lieferant zu sein, den Sie jemals brauchen werden.

Kontaktieren Sie MCL noch heute für ein kostenloses Angebot

Millennium Circuits Limited liefert eine große Auswahl an PCBs und PCB-Produkten, einschließlich Multilayer-Leiterplatten. Für weitere Informationen über PCB-Stackups und die Optionen, die MCL anbieten kann, können Sie mit dem Spezialistenteam von MCL sprechen. Wenden Sie sich noch heute mit Fragen zu Multilayer-Stackups an Millennium Circuits.


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