Multikat PCB Stackups'a giriş

Çok katmanlı bir devre kurulunu optimize etmek modern elektronik geliştirmedeki en kritik görevlerden biridir.Spazlama - bakır tabakaların düzenlenmesi, dielektriklerin ve önbelleklerin belirlenmesi - doğrudan doğruya doğru bir sinyal bütünlüğü, elektromanyetik uyumluluk, termal performans ve üretim verimini belirlemek. Kötü planlanmış bir yığınlama, yüksek hızlı dijital devrelere yol açabilir, aşırı doldurmalı emisyonlar veya bu tür bir şekilde montajlanabilir. Conversely, iyi bir sinyal bütünlüğü, elektromanyetik uyumluluk ve simetrik bir yığınlama ve simetrik bir yükleyici, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, güvenilir analog bölümlere ve yoğun olarak tasarlanmış bir şekilde sabitlenmiş olan bu tür bir şekilde çalışır.

Multikat PCB Stackups

Çok katmanlı bir PCB, yüksek frekanslı uygulamalar için düşük parlaklıklu yüzeylerden oluşan değişken katmanlarından oluşur.Spazet katmanlarının (iki tarafta bakır ile birlikte) ve ön tabakaların (ve kablo çekirdeklerinin bir araya gelmesi) ve yüksek frekanslı yüzeyler için gelişmiş seçeneklerle birlikte, yüksek çözünürlükte bulunan plakalar düzenlemektedir.

Anahtar parametreler şunları içerir:

  • [FONT:0)Layer sayısı[[Dönetici: 1) 4, 6, 8, 10 veya daha fazla, routing yoğunluk ve sinyal gereksinimlerine bağlı olarak.
  • [FONT:0]Copper ağırlık[[[Dönetici: 1) kare ayağı başına (örneğin, 1 oz, 2 oz) mevcut kapasiteyi etkiliyor.
  • [Dk) [DKDK:0)Dielektrik sabit (Dk)[DK:2) ve [[Df)[Df:3)[Df)[Df)[Df)[Df:2).
  • [FONT:0]Thickness[Dönler arası) - ön ve temel kalınlıklar tarafından kontrol edilen, engelli kontrol için kritik.

Çöplükte simetri korumak en önemli üretim kurallarından biridir: dikey merkez hakkında simetrik bir inşaat, tahtayı laminat ve yeniden akış sırasında şekillendirmeyi veya şekillendirmeyi önler.

Etkili PCB Stacks oluşturmak için anahtar Kılavuzları

Plan Katman Fonksiyonlları Açıklamalı

Tek bir iz çizmeden önce, her bakır katmanına açık bir işlev atamak.Bir veya daha fazla tabaka sağlam zemin uçaklara, bir tane güç uçaklarına (veya bölünmüş güç adaları) ve kalan tabakaları sinyal yönlendirmeye bırakmak. Bu fonksiyonel ayrılık gürültü darbesini azaltır ve basit bir şekilde sıkıştırır. Örneğin, 4 katmanlı bir yığın halinde, yüksek performanslı bir sinyal katmanları üst düzey sinyal katmanlarına eklenir: üst düzey sinyal tabakaları - zemin ve güç uçağı - alt sinyal.

Symmetrical Stackupup

Symmetry, tahtanın merkezinin merkezinin her tarafında aynı bakır dağıtım ve dielektrik kalınlığı anlamına gelir. Asymmetric yığınlar (e.g., kalın bakır bir tarafta, diğer tarafta ince) laminat sırasında, savaş sayfalarına giden, zırhlı tahtalar satılmak zor ve simetriyi korumak için başarısız olabilir:

  • Ayna sinyal tabakaları, ters tarafta benzer routing yoğunlukla.
  • Merkezin her tarafında aynı sayıda bakır tabaka kullanın.
  • Metal dağıtımdan kaçınmak için dış katmanlarda bakır doldurma (kırda dökülüyor) denge.

Özel Zemin ve Güç Planları Kullanın

Katı zemin ve güç uçakları yüksek frekanslı sinyalleri için sürekli düşük girişli bir geri dönüş yolunu sağlar, yüksek frekanslı bir alan ve minimling EMI'yi azaltır.Aynı katmandaki analog ve dijital bölümler için zemin uçaklarını bölmekten kaçının; bunun yerine, farklı tabakalarda, tek bir noktada, izolasyon kritikyse, elektrik uçaklarının yüksek frekanslı bir zemin oluşturmak için zemine yerleştirilmelidir.

Via Use ve Place Them Stratejik Olarak

Vias parasitic inductance ve kapasitance, yüksek hızlarda sinyal bütünlüğüne izin veren her biri yaklaşık 0,5-1 nH inductance ekler ve etki 1 GHz'in üzerinde önemli hale gelir.

  • Routing gereklilikleri ile tutarlı minimum sayıda vias tutarlı kullanın.
  • Düzeden pedlere pencereleri azaltmak için yer.
  • Yüksek hızlı diferansiyel çiftler için, hem de skew korumak için aynı kalıpları ile aynı izler tutun.
  • Kör, gömülü veya mikrovias'ı yoğun tasarımlar için kullanmayı düşünün, ancak bu artış üretim maliyetinin farkında olun.
  • Sadece gerekli olduğunda ve onları iletken veya non-conductive epoxy ile doldurun.

Kontrol Katmanı Spacing ve Dielektrik Kalınlık

Sinyal tabakaları ve bitişik referans uçakları arasındaki tutarlı dielektrik kalınlığı, aynı dielektrik kalınlığını simetrik katman çiftlerine (örneğin, Katman 2 ve Katman 3 arasında, Katman 4 ve Katman 5 arasında kalınlığı yansıtacak şekilde) uygun olmalıdır.Eğer hedefin bozulması için standart ön kalınlıkları seçin.

Elektrik Performansı için Tasarım İpuçları

Impedance Control and Trace Geometry

PCIe, USB 3.x, HDMI, Krishna veya Gigabit Ethernet gibi yüksek hızlı arayüzler için, kontrol edilebilirlik, hedef tek uçlu (tipik olarak 50 {{ veya diferansiyel) EDA araç veya kumaşçınızın online hesaplayıcısı tarafından sağlanan 2D alan çözücüleri kullanarak kesintiye uğratılır. Anahtar değişkenleri şunlardır:

  • [FONT=0)Trace genişlik[[[Döntgen: 1) - daha geniş izler daha düşük dürtüyü yükseltir; dartır.
  • [FONT:0)Dielektrik kalınlığı (H)) - iz ve referans uçağı arasında mesafe; kalın dielektrik, engelleyicidir.
  • [FONT:0]Copper kalınlığı[[DÜT:1] - iz kesitsel alanı etkiler.
  • [Dk) [Dk) [Dk) [Dk) [Dk)) [Dk) aynı geometri için engelleyiciyi arttırır.

Her zaman tasarım dosyalarınızda bir yığın masası hedefin engellendiğini, toleransları (tipik olarak ±10%) ve gerçek yığınlar için kullanılan kenar örtülerini tutmanın ardından, referans uçağa daha az elektrik yüksekliği ile sıkı sıkı sıkı sıkı bir şekilde müdahale sağlar.

Signal Routing Strategies for Reduced EMI

İç tabakalarda yüksek hızlı sinyalleri (köpek veya güç uçakları arasında) çevreleyen bakırın koruyucu etkisini kullanmak için daha hassastır ve ayrıca bir dikte katmanın üzerinde kritik sinyalleri tut.Geçmiş kenarlardan uzak durun - en az beş kez dielektrik kalınlığı tavsiye edilir.Bir sinyal bir yuvayı geçmek zorundaysa, bir dikme cihazı eklemek veya bir zemin katta bir zemine sahip bir zemine sahip bir zeminli sinyal kullanın.

Low Gürültü için Temel Strateji

Düşük zemin ağı, temiz bir PCB'nin temelidir. Cihazın altında sürekli zemin uçaklarını kullanın. Tüm zemin uçaklarını sadece bu noktada birbirine bağlamaz.Sadece ince izlerinin çevresini oluşturan zeminin çevresini oluşturmadan kaçının; bu, analog ve dijital zeminleri doğrudan cihazı arasındaki sınırı oluşturur ve iki uçağı birbirine bağlar.

Decoupling Capacitors and Power Integrity

Güç bütünlüğü (PI) her IC'ye sağlanan gerilimin, geniş bir frekans spektrumu altında belirtilen toleranslar içinde kalmasını sağlar.En küçük değer (düşükücük) pin'in gücüne en yakın olmalıdır. Bir elektrik sabit disko (örneğin, 10 μF, 100 nF, 1 nF) yüksek frekanslı bir yük için doğrudan yük devretme yer vermeli.

Maliyet-Effective Production için üretim gözlüğü

Katman Optimizasyonu

Elektrik ve yönlendirme gereksinimleri karşılayan minimum tabaka seçin. Her ek katman malzeme maliyeti, laminat döngüsü, delme zamanı ve risk. 4 katmanlı yönetim kurulu, yüksek bir tabakaya girmeden önce çok düşük maliyetlidir.

Malzeme Seçimi ve Prepreg Availability

Mikroelektrikler, Rogers serisi gibi düşük büyüklükteki malzemelerle tercih edin. Standart FR-4 (Dk ~4.5 1 MHz, ~4.2 at 1 GHz) sadece standart FR4 kullanarak yüksek hızlı sinyal katmanları için uygundur.5. Yukarıda 5 GHz, seçilen prepreg kalınlığı gibi düşük kaliteli malzemeler mevcut ve kumaş üreticisinin sadece laminat malzeme ile deneyimlediğini düşünün.

Fabrication Kuralları için Tasarım

Her PCB üreticisi minimum iz genişliği, minimum spacing, minimum annular yüzüğü, boyutlar ve yön oranları ile ilgili olarak bu kuralları kesinlikle pahalı yeniden tasarımlardan kaçınır. Ortak tipik değerler (standart FR-4):

  • Minimum iz/space: 4/4 milyon (0.1/0.1 mm) dış tabakalar için; 3.5/3.5 iç tabakalar için.
  • En az çapında: 0.3 mm (12 mil) mekanik vias için.
  • Asgari annular yüzüğü: Sınıf 2 kaplama ile 0.1 mm (4 mil)

Tasarımınızın sıkı toleransları gerektirdiğinde, kumaşatörle erken tartışın - bazıları gelişmiş süreçlerle 3/3 milyon veya daha küçük elde edebilir. Son derece ince dielektrikleri kullanmaktan kaçının (< 3 mil) kesinlikle gerekli olmadıkça; onlar sürekli olarak laminatlara daha zorlar.

Temizlik, Hoşgörüler ve Panel Utilization

bakır özellikleri ve yönetim kenarları arasında yeterli bir tespit (kücretsiz olarak 0,5 mm iç tabakalar için, 1 mm dış tabakalar için) bakırın de panel kullanımı sırasında maruz kalmasını önlemek için. Otomatik montaj için montaj deliklerin etrafında yeterli bir tespit sağlayın.For vias near board edges, consider using a keep-out zone to avoid the Fabricator to improve Panel use: standart 18×24 inç panelde dikdörtgen tahtalar israfı azaltabilir.

Gelişmiş Stackup Örnekleri

Aşağıdaki tipik yığınlar, yönergeleri nasıl tartıştığını göstermektedir:

[0]4-Layer Stack (Low-Cost / Moderate Speed)).

  • 1. Katman 1: Signal / bileşen yan yana
  • 2. Katman 2: Ground Uçağı
  • Katman 3: Güç uçağı
  • Katman 4: Signal / satılan taraf

Bu düzenleme, Katman 1 ve Katman 2 arasındaki dielektrik kalınlığını ayarlayarak ve Katman 3 ve Katman 4 arasında hareket eden zemin ve güç uçakları ile mükemmel bir kalkan sağlar.

[0]6-Layer Stack (Yüksek Hızlı Dijital için İyi)).

  • 1. Katman 1: Signal (top)
  • 2. Katman 2: Ground Uçağı
  • Katman 3: Signal (routing katmanı)
  • Katman 4: Signal (routing katmanı)
  • Katman 5: Güç uçağı
  • 6. Katman 6: Signal (d)

Signal bütünlüğünü geliştirmek için Katman 3 ve Katman 4'ü değiştirmek için, her sinyal katmanına bir zemin / güç uçağı çifti bitişiktir. Alternatif olarak, simetrik 1-2-1-1 dağıtım: sinyal – yer – sinyal – güç – zemin – sinyal, her iki iç sinyal katmanını korur.

[0]8-Layer Stack (High Influence, Karma Signals)).

  • 1. Katman 1: Signal / bileşen
  • 2. Katman 2: Ground Uçağı
  • Katman 3: Signal (yüksek hızlı routing)
  • Katman 4: Ground Uçağı
  • Katman 5: Güç uçağı
  • Katman 6: Signal (yüksek hızlı routing)
  • 7. Katman: Ground Uçağı
  • Katman 8: Signal / bileşen

Bu yığın, her sinyal katmanını etkili bir şekilde izole eden üç özel zemin uçağı sunar. Güç ve zemin bitişiktir (L4/L5) optimal uçak kapasitesi için ek katmanlar eklenebilir. Ek katmanlar ekstra zemin açma çiftleri eklenerek eklenebilir.

Daha fazla bilgi için, yığın tasarımı ve üretim kısıtlamaları hakkında bilgi sahibi olmak için, [[Dönetici:0)IPC-2141A standart) veya [[FONTD:2}Sierra Devreleri) ve )) gibi büyük kumaşçılar tarafından yayınlanan tasarım rehberlerini kontrol edin.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Başarılı bir multikatlü PCB yığınını oluşturmak, elektrik performansınızı maliyet ve manufacturability ile dengelemek gerektirir. Burada sunulan kurallar - tasarım katmanı işlevleri, simetriyi korumak, özel uçaklar kullanarak kontrol etmek, sorunsuz bir şekilde ve daha sık sık sık kullanılan bir tasarım sürecine göre dengelemek.Bu ilkeleri sürekli olarak, elektrik performansınızı ve projenizi geri yüklemeniz için doğru şekilde bilgilendirin.