16 sluoksnių PCB suteikia šiuolaikiniams elektroniniams prietaisams reikalingą sudėtingumą ir lankstumą. Kvalifikuotas projektavimas ir krovimo sekų bei tarpsluoksnių sujungimo būdų pasirinkimas yra labai svarbūs norint pasiekti optimalų plokštės veikimą. Šiame straipsnyje išnagrinėsime svarstymus, gaires ir geriausią praktiką, padėsiančią dizaineriams ir inžinieriams sukurti efektyvias ir patikimas 16 sluoksnių grandines.

1. 16 sluoksnių PCB krovimo sekos pagrindų supratimas

1.1 Krovimo tvarkos apibrėžimas ir tikslas

Kūrimo seka reiškia medžiagų, pvz., vario ir izoliacinių sluoksnių, išdėstymą ir tvarką, kad būtų sudaryta daugiasluoksnė plokštė. Kūrimo seka lemia signalo sluoksnių, maitinimo sluoksnių, įžeminimo sluoksnių ir kitų svarbių komponentų išdėstymą kamino.
Pagrindinis krovimo sekos tikslas – pasiekti reikiamas plokštės elektrines ir mechanines savybes. Jis atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį nustatant plokštės varžą, signalo vientisumą, energijos paskirstymą, šilumos valdymą ir gamybos galimybes. Krovimo seka taip pat turi įtakos bendram plokštės našumui, patikimumui ir gamybos galimybėms.

1.2 Veiksniai, turintys įtakos krovimo sekos dizainui: yra keletas veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti kuriant krovimo seką.

16 sluoksnių PCB:

a) Elektros klausimai:Signalo, galios ir įžeminimo plokštumų išdėstymas turėtų būti optimizuotas, kad būtų užtikrintas tinkamas signalo vientisumas, impedanso valdymas ir elektromagnetinių trukdžių mažinimas.
b) Šiluminės aplinkybės:Maitinimo ir įžeminimo plokštumų išdėstymas bei šiluminių angų įtraukimas padeda efektyviai išsklaidyti šilumą ir išlaikyti optimalią komponento darbinę temperatūrą.
c) Gamybos apribojimai:Pasirinkus krovimo seką, reikia atsižvelgti į PCB gamybos proceso galimybes ir apribojimus, pvz., medžiagų prieinamumą, sluoksnių skaičių, grąžto kraštinių santykį,ir išlyginimo tikslumas.
d) išlaidų optimizavimas:Medžiagų pasirinkimas, sluoksnių skaičius ir sudėjimo sudėtingumas turi atitikti projekto biudžetą, kartu užtikrinant reikiamą našumą ir patikimumą.

1.3 Įprasti 16 sluoksnių grandinių plokščių sudėjimo sekos tipai: yra kelios įprastos 16 sluoksnių sukrovimo sekos

PCB, priklausomai nuo pageidaujamo veikimo ir reikalavimų. Kai kurie įprasti pavyzdžiai:

a) Simetrinė krovimo seka:Ši seka apima signalo sluoksnių išdėstymą simetriškai tarp maitinimo ir žemės sluoksnių, kad būtų pasiektas geras signalo vientisumas, minimalus skersinis pokalbis ir subalansuotas šilumos išsklaidymas.
b) Nuosekli krovimo seka:Šioje sekoje signalo sluoksniai yra nuosekliai tarp maitinimo ir žemės sluoksnių. Tai suteikia geresnę sluoksnių išdėstymo kontrolę ir yra naudinga siekiant atitikti konkrečius signalo vientisumo reikalavimus.
c) Mišri krovimo tvarka:Tai apima simetriškų ir nuoseklių krovimo užsakymų derinį. Tai leidžia pritaikyti ir optimizuoti konkrečių lentos dalių išdėstymą.
d) Signalams jautri krovimo seka:Ši seka prideda jautrius signalo sluoksnius arčiau įžeminimo plokštumos, kad būtų užtikrintas geresnis atsparumas triukšmui ir izoliacija.

2. Pagrindiniai 16 sluoksnių PCB krovimo sekos pasirinkimo aspektai:

2.1 Signalo vientisumo ir maitinimo vientisumo svarstymai:

Krovimo seka turi didelę įtaką signalo vientisumui ir plokštės galios vientisumui. Tinkamas signalo ir maitinimo / įžeminimo plokštumų išdėstymas yra labai svarbus siekiant sumažinti signalo iškraipymo, triukšmo ir elektromagnetinių trukdžių riziką. Pagrindiniai svarstymai:

a) Signalo sluoksnio išdėstymas:Didelės spartos signalo sluoksniai turėtų būti dedami arti įžeminimo plokštumos, kad būtų užtikrintas mažos induktyvumo grįžtamasis kelias ir sumažintas triukšmo sujungimas. Signalo sluoksniai taip pat turėtų būti kruopščiai išdėstyti, kad būtų sumažintas signalo iškrypimas ir ilgio atitikimas.
b) Galios plokštumos paskirstymas:Krovimo seka turėtų užtikrinti tinkamą galios plokštumos paskirstymą, kad būtų palaikomas energijos vientisumas. Pakankamai galios ir įžeminimo plokštumos turi būti strategiškai išdėstytos, kad būtų sumažintas įtampos kritimas, varžos netolygumas ir triukšmo sujungimas.
c) Atjungimo kondensatoriai:Tinkamas atjungimo kondensatorių išdėstymas yra labai svarbus norint užtikrinti tinkamą galios perdavimą ir sumažinti maitinimo triukšmą. Krovimo seka turėtų užtikrinti atjungimo kondensatorių artumą ir artumą prie maitinimo ir įžeminimo plokštumų.

2.2 Šiluminis valdymas ir šilumos išsklaidymas:

Veiksmingas šilumos valdymas yra labai svarbus siekiant užtikrinti plokštės patikimumą ir našumą. Krovimo seka turėtų būti atliekama atsižvelgiant į tinkamą maitinimo ir įžeminimo plokštumų, šiluminių perėjimų ir kitų aušinimo mechanizmų išdėstymą. Svarbūs svarstymai apima:

a) Galios plokštumos paskirstymas:Tinkamas galios ir įžeminimo plokštumų paskirstymas visame kame padeda nukreipti šilumą nuo jautrių komponentų ir užtikrina vienodą temperatūros pasiskirstymą visoje plokštėje.
b) Šiluminiai kanalai:Sukrovimo seka turėtų sudaryti sąlygas efektyviai šilumai išdėstyti, kad šiluma būtų lengviau išsklaidyta iš vidinio sluoksnio į išorinį sluoksnį arba šilumos kriaukle. Tai padeda išvengti vietinių karštų taškų ir užtikrina efektyvų šilumos išsklaidymą.
c) Komponentų išdėstymas:Norint išvengti perkaitimo, reikia atsižvelgti į šildymo komponentų išdėstymą ir artumą. Taip pat reikėtų apsvarstyti, ar tinkamai suderinti komponentus su aušinimo mechanizmais, tokiais kaip aušintuvai ar ventiliatoriai.

2.3 Gamybos apribojimai ir sąnaudų optimizavimas:

Nustatant krovimo seką turi būti atsižvelgta į gamybos apribojimus ir sąnaudų optimizavimą, nes jie atlieka svarbų vaidmenį plokštės tinkamumui ir įperkamumui. Svarstymai apima:

a) Medžiagos prieinamumas:Pasirinkta krovimo seka turi atitikti medžiagų prieinamumą ir jų suderinamumą su pasirinktu PCB gamybos procesu.
b) Sluoksnių skaičius ir sudėtingumas:Krovimo seka turi būti suprojektuota atsižvelgiant į pasirinkto PCB gamybos proceso apribojimus, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip sluoksnių skaičius, gręžimo kraštinių santykis ir išlygiavimo tikslumas.
c) išlaidų optimizavimas:Krovimo seka turėtų optimizuoti medžiagų naudojimą ir sumažinti gamybos sudėtingumą, nepakenkiant reikiamam našumui ir patikimumui. Turėtų būti siekiama kuo labiau sumažinti išlaidas, susijusias su medžiagų atliekomis, proceso sudėtingumu ir surinkimu.

2.4 Sluoksnių išlygiavimas ir signalo perdavimas:

Kūrimo seka turėtų išspręsti sluoksnių išlygiavimo problemas ir sumažinti signalo skersinį pokalbį, kuris gali neigiamai paveikti signalo vientisumą. Svarbūs svarstymai apima:

a) Simetriškas išdėstymas:Simetriškas signalo sluoksnių išdėstymas tarp maitinimo ir įžeminimo sluoksnių padeda sumažinti sujungimą ir sumažinti skersinį pokalbį.
b) Diferencialinės poros maršrutas:Kūrimo seka turėtų leisti tinkamai išlyginti signalų sluoksnius, kad būtų galima efektyviai nukreipti didelės spartos diferencinius signalus. Tai padeda išlaikyti signalo vientisumą ir sumažinti perėjimą.
c) Signalo atskyrimas:Kūrimo seka turėtų atsižvelgti į jautrių analoginių ir skaitmeninių signalų atskyrimą, kad būtų sumažintas skersinis pokalbis ir trukdžiai.

2.5 Impedanso valdymas ir RF/mikrobangų integravimas:

Naudojant RF / mikrobangų krosnelę, krovimo seka yra labai svarbi norint pasiekti tinkamą varžos valdymą ir integravimą. Pagrindiniai svarstymai:

a) Valdoma varža:Krovimo seka turėtų leisti valdyti varžą, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip pėdsakų plotis, dielektriko storis ir sluoksnių išdėstymas. Tai užtikrina teisingą signalo sklidimą ir RF/mikrobangų signalų varžos atitikimą.
b) Signalo sluoksnio išdėstymas:RF/mikrobangų signalai turi būti strategiškai išdėstyti arti išorinio sluoksnio, kad būtų kuo mažiau trikdžių iš kitų signalų ir būtų užtikrintas geresnis signalo sklidimas.
c) RF ekranavimas:Kūrimo seka turėtų apimti tinkamą įžeminimo ir ekranavimo sluoksnių išdėstymą, kad būtų izoliuoti ir apsaugoti RF / mikrobangų signalai nuo trukdžių.

3. Tarpsluoksnio sujungimo būdai

3.1 Per skylutes, aklinas angas ir palaidotas skyles:

Vios yra plačiai naudojamos spausdintinės plokštės (PCB) projektavimui kaip skirtingų sluoksnių sujungimo priemonė. Jie yra išgręžiamos skylės per visus PCB sluoksnius ir yra padengtos, kad būtų užtikrintas elektros tęstinumas. Kiaurymės užtikrina tvirtą elektros jungtį ir yra gana lengvai pagaminamos ir taisomos. Tačiau jiems reikia didesnių dydžių grąžtų, kurie užima vertingos vietos PCB ir riboja maršruto parinktis.
Aklinos ir užkastos angos yra alternatyvūs tarpsluoksnių sujungimo būdai, kurie suteikia pranašumų išnaudojant erdvę ir lankstumą.
Aklinos angos išgręžiamos nuo PCB paviršiaus ir baigiasi vidiniuose sluoksniuose, nepraeinant per visus sluoksnius. Jie leidžia sujungti gretimus sluoksnius, o gilesnius sluoksnius nepaveikia. Tai leidžia efektyviau išnaudoti lentos erdvę ir sumažina gręžiamų skylių skaičių. Kita vertus, palaidotos skylės yra skylės, kurios yra visiškai uždarytos vidiniuose PCB sluoksniuose ir nesiekia išorinių sluoksnių. Jie užtikrina jungtis tarp vidinių sluoksnių, nepaveikdami išorinių sluoksnių. Užkastos angos turi daugiau vietos taupymo pranašumų nei kiaurymės ir aklinos angos, nes jos neužima vietos išoriniame sluoksnyje.
Kiaurymių, aklųjų ir palaidotų angų pasirinkimas priklauso nuo konkrečių PCB konstrukcijos reikalavimų. Kiaurymės paprastai naudojamos paprastesnio dizaino atveju arba ten, kur pagrindinis rūpestis yra tvirtumas ir taisomumas. Didelio tankio modeliuose, kur erdvė yra esminis veiksnys, pvz., delniniuose įrenginiuose, išmaniuosiuose telefonuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose, pirmenybė teikiama akliesiems ir paslėptiems perėjimams.

3.2 Mikroporos irHDI technologija:

Mikrovielės yra mažo skersmens skylės (dažniausiai mažesnės nei 150 mikronų), kurios užtikrina didelio tankio tarpsluoksnių jungtis PCB. Jie siūlo reikšmingus miniatiūrizavimo, signalo vientisumo ir maršruto lankstumo pranašumus.
Mikrovielius galima suskirstyti į du tipus: kiauryminius ir aklinus mikrovielius. Microvias yra sukonstruotos išgręžiant skylutes iš viršutinio PCB paviršiaus ir tęsiant visus sluoksnius. Akliosios mikrovijos, kaip rodo pavadinimas, apima tik tam tikrus vidinius sluoksnius ir neprasiskverbia į visus sluoksnius.
Didelio tankio sujungimas (HDI) yra technologija, kuri naudoja mikrovizijas ir pažangias gamybos technologijas, kad būtų pasiektas didesnis grandinės tankis ir našumas. HDI technologija leidžia įdėti mažesnius komponentus ir sugriežtinti maršrutą, todėl formų koeficientai yra mažesni ir signalo vientisumas yra didesnis. HDI technologija, palyginti su tradicine PCB technologija, turi keletą pranašumų, susijusių su miniatiūrizavimu, geresniu signalo sklidimu, mažesniu signalo iškraipymu ir patobulintu funkcionalumu. Tai leidžia kurti daugiasluoksnes konstrukcijas su keliomis mikroangomis, taip sutrumpinant sujungimo ilgį ir sumažinant parazitinę talpą bei induktyvumą.
HDI technologija taip pat leidžia naudoti pažangias medžiagas, tokias kaip aukšto dažnio laminatas ir ploni dielektriniai sluoksniai, kurie yra labai svarbūs RF / mikrobangų taikymams. Tai užtikrina geresnį varžos valdymą, sumažina signalo praradimą ir užtikrina patikimą didelės spartos signalo perdavimą.

3.3 Tarpsluoksnių sujungimo medžiagos ir procesai:

Tarpsluoksnių sujungimo medžiagų ir metodų pasirinkimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti gerą PCB elektrinį veikimą, mechaninį patikimumą ir pagaminamumą. Kai kurios dažniausiai naudojamos tarpsluoksnių sujungimo medžiagos ir būdai:

a) Varis:Dėl puikaus laidumo ir litavimo varis plačiai naudojamas laidžiuose PCB sluoksniuose ir angose. Paprastai jis padengiamas ant skylės, kad būtų užtikrintas patikimas elektros ryšys.
b) Litavimas:Litavimo būdai, tokie kaip litavimas bangomis arba pakartotinis litavimas, dažnai naudojami elektros jungtims tarp kiaurymių ant PCB ir kitų komponentų. Užtepkite litavimo pasta ant perėjimo ir pašildykite, kad lydmetalis ištirptų ir suformuotų patikimą jungtį.
c) Galvanizavimas:Norint padidinti laidumą ir užtikrinti geras elektros jungtis, angoms padengti naudojami galvanizavimo metodai, tokie kaip beelektrinis vario dengimas arba elektrolitinis varis.
d) klijavimas:Klijavimo būdai, tokie kaip klijavimas arba termokompresinis sujungimas, naudojami sluoksniuotoms struktūroms sujungti ir sukurti patikimus tarpusavio ryšius.
e) Dielektrinė medžiaga:Dielektrinės medžiagos pasirinkimas PCB surinkimui yra labai svarbus tarpsluoksnių jungtims. Norint užtikrinti gerą signalo vientisumą ir sumažinti signalo praradimą, dažnai naudojami aukšto dažnio laminatai, tokie kaip FR-4 arba Rogers laminatai.

3.4 Skerspjūvio dizainas ir reikšmė:

PCB kamino skerspjūvio konstrukcija lemia elektrines ir mechanines jungčių tarp sluoksnių savybes. Pagrindiniai skerspjūvio projektavimo aspektai yra šie:

a) Sluoksnių išdėstymas:Signalo, galios ir įžeminimo plokštumų išdėstymas PCB rinkinyje turi įtakos signalo vientisumui, galios vientisumui ir elektromagnetiniams trukdžiams (EMI). Tinkamas signalo sluoksnių išdėstymas ir suderinimas su galios ir įžeminimo plokštumais padeda sumažinti triukšmo sujungimą ir užtikrinti mažo induktyvumo grįžimo kelius.
b) varžos valdymas:Projektuojant skerspjūvį reikia atsižvelgti į kontroliuojamos varžos reikalavimus, ypač didelės spartos skaitmeniniams arba RF/mikrobangų signalams. Tai apima tinkamą dielektrinių medžiagų ir storių pasirinkimą, kad būtų pasiekta norima būdinga varža.
c) šilumos valdymas:Skerspjūvio projekte turėtų būti atsižvelgiama į veiksmingą šilumos išsklaidymo ir šilumos valdymą. Tinkamas maitinimo ir įžeminimo plokščių, šiluminių angų ir komponentų su aušinimo mechanizmais (pvz., aušintuvų) išdėstymas padeda išsklaidyti šilumą ir palaikyti optimalią darbinę temperatūrą.
d) Mechaninis patikimumas:Projektuojant sekcijos turėtų būti atsižvelgta į mechaninį patikimumą, ypač tais atvejais, kai gali atsirasti terminis ciklas arba mechaninis įtempis. Tinkamas medžiagų parinkimas, klijavimo būdai ir sujungimo konfigūracija padeda užtikrinti PCB struktūrinį vientisumą ir ilgaamžiškumą.

4. 16 sluoksnių PCB projektavimo gairės

4.1 Sluoksnių paskirstymas ir paskirstymas:

Kuriant 16 sluoksnių plokštę, svarbu kruopščiai paskirstyti ir paskirstyti sluoksnius, kad būtų optimizuotas našumas ir signalo vientisumas. Štai keletas pakopų paskirstymo gairių
ir platinimas:

Nustatykite reikalingų signalo sluoksnių skaičių:
Apsvarstykite grandinės konstrukcijos sudėtingumą ir signalų, kuriuos reikia nukreipti, skaičių. Paskirkite pakankamai signalo sluoksnių, kad tilptų visi reikalingi signalai, užtikrinant tinkamą maršruto erdvę ir išvengiant per dideliospūstis. Priskirkite žemės ir maitinimo plokštumus:
Priskirkite bent du vidinius sluoksnius įžeminimo ir maitinimo plokštumos. Įžeminimo plokštuma padeda užtikrinti stabilų atskaitos tašką signalams ir sumažina elektromagnetinius trukdžius (EMI). Maitinimo plokštuma suteikia mažos varžos energijos paskirstymo tinklą, kuris padeda sumažinti įtampos kritimą.
Atskirkite jautrius signalo sluoksnius:
Priklausomai nuo taikymo, gali prireikti atskirti jautrius arba didelės spartos signalo sluoksnius nuo triukšmingų ar didelės galios sluoksnių, kad būtų išvengta trukdžių ir skersinio pokalbio. Tai galima padaryti tarp jų dedant specialias įžeminimo arba maitinimo plokštes arba naudojant izoliacinius sluoksnius.
Tolygiai paskirstykite signalo sluoksnius:
Tolygiai paskirstykite signalo sluoksnius visoje plokštėje, kad sumažintumėte gretimų signalų ryšį ir išlaikytumėte signalo vientisumą. Stenkitės nedėti signalų sluoksnių vienas šalia kito toje pačioje kaupimo srityje, kad sumažintumėte tarpsluoksnių skersinį pokalbį.
Apsvarstykite aukšto dažnio signalus:
Jei jūsų konstrukcijoje yra aukšto dažnio signalų, apsvarstykite galimybę aukšto dažnio signalo sluoksnius pastatyti arčiau išorinių sluoksnių, kad sumažintumėte perdavimo linijos poveikį ir sumažintumėte sklidimo delsą.

4.2 Maršruto parinkimas ir signalo nukreipimas:

Maršrutas ir signalo sekimo dizainas yra labai svarbūs siekiant užtikrinti tinkamą signalo vientisumą ir sumažinti trukdžius. Štai keletas gairių, kaip išdėstyti ir nukreipti signalą 16 sluoksnių plokštėse:

Didelės srovės signalams naudokite platesnius pėdsakus:
Signalams, perduodantiems didelę srovę, pvz., maitinimo ir įžeminimo jungtims, naudokite platesnius pėdsakus, kad sumažintumėte pasipriešinimą ir įtampos kritimą.
Atitinkama didelės spartos signalų varža:
Didelės spartos signalų atveju įsitikinkite, kad pėdsakų varža atitinka būdingą perdavimo linijos varžą, kad būtų išvengta atspindžių ir signalo susilpnėjimo. Naudokite kontroliuojamos varžos projektavimo metodus ir teisingus pėdsakų pločio skaičiavimus.
Sumažinkite pėdsakų ilgį ir perėjimo taškus:
Norėdami sumažinti parazitinę talpą, induktyvumą ir trukdžius, palikite kuo trumpesnius pėdsakų ilgius ir sumažinkite perėjimo taškų skaičių. Optimizuokite komponentų išdėstymą ir naudokite tam skirtus maršruto sluoksnius, kad išvengtumėte ilgų, sudėtingų pėdsakų.
Atskirkite didelės ir mažos spartos signalus:
Atskirkite didelės spartos ir mažos spartos signalus, kad sumažintumėte triukšmo poveikį didelės spartos signalams. Padėkite didelės spartos signalus ant tam skirtų signalų sluoksnių ir saugokite juos nuo didelės galios ar triukšmingų komponentų.
Didelės spartos signalams naudokite diferencines poras:
Norėdami sumažinti triukšmą ir išlaikyti signalo vientisumą didelės spartos diferencialiniams signalams, naudokite diferencinės poros nukreipimo metodus. Laikykite suderintą diferencialo porų varžą ir ilgį, kad išvengtumėte signalo iškreipimo ir skersinio pokalbio.

4.3 Antžeminio sluoksnio ir galios sluoksnio paskirstymas:

Tinkamas antžeminių ir maitinimo plokštumų paskirstymas yra labai svarbus norint užtikrinti gerą galios vientisumą ir sumažinti elektromagnetinius trukdžius. Štai keletas gairių, kaip priskirti įžeminimo ir maitinimo plokštes 16 sluoksnių plokštėse:

Paskirstykite specialias antžemines ir galios plokštumas:
Paskirkite bent du vidinius sluoksnius tam skirtoms antžeminėms ir maitinimo plokštumoms. Tai padeda sumažinti įžeminimo kilpas, sumažinti EMI ir užtikrinti žemos varžos grįžtamąjį kelią aukšto dažnio signalams.
Atskiros skaitmeninės ir analoginės įžeminimo plokštės:
Jei projekte yra skaitmeninės ir analoginės sekcijos, kiekvienai sekcijai rekomenduojama turėti atskiras įžeminimo plokštes. Tai padeda sumažinti triukšmo ryšį tarp skaitmeninių ir analoginių sekcijų ir pagerina signalo vientisumą.
Antžemines ir maitinimo plokštumas pastatykite arti signalinių plokštumų:
Padėkite įžeminimo ir maitinimo plokštes arti signalo plokštumų, kurias jie tiekia, kad sumažintumėte kilpos plotą ir sumažintumėte triukšmo priėmimą.
Maitinimo plokštumose naudokite kelis perėjimus:
Norėdami tolygiai paskirstyti galią ir sumažinti maitinimo plokštumos varžą, naudokite kelis perėjimus, kad prijungtumėte maitinimo plokštes. Tai padeda sumažinti maitinimo įtampos kritimą ir pagerina maitinimo vientisumą.
Venkite siaurų kaklų jėgos plokštumose:
Venkite siaurų galios plokštumų kaklų, nes jie gali sukelti srovės susigrūdimą ir padidinti pasipriešinimą, dėl ko nukris įtampa ir galios plokštumos neefektyvumas. Naudokite stiprius ryšius tarp skirtingų galios plokštumos sričių.

4.4 Terminis padėklas ir vieta:

Norint veiksmingai išsklaidyti šilumą ir išvengti komponentų perkaitimo, labai svarbu tinkamai išdėstyti šiluminius pagalvėles ir angas. Štai keletas terminio padėklo ir išdėstymo ant 16 sluoksnių plokščių gairių:

Padėkite terminį padėklą po šilumą generuojančiais komponentais:
Nustatykite šilumą generuojantį komponentą (pvz., galios stiprintuvą arba didelės galios IC) ir padėkite šiluminę padėklą tiesiai po juo. Šios šiluminės pagalvėlės suteikia tiesioginį šiluminį kelią šilumai perduoti į vidinį šiluminį sluoksnį.
Šilumos išsklaidymui naudokite keletą šiluminių angų:
Norėdami efektyviai išsklaidyti šilumą, naudokite keletą šiluminių angų, kad sujungtumėte terminį ir išorinį sluoksnį. Šias angas galima išdėstyti išskirstytu modeliu aplink šiluminį padėklą, kad šiluma pasiskirstytų tolygiai.
Apsvarstykite šiluminę varžą ir sluoksnių sudėtį:
Projektuodami šilumines angas, atsižvelkite į plokštės medžiagos šiluminę varžą ir sluoksnių sudėtį. Optimizuokite perėjimo dydį ir tarpus, kad sumažintumėte šiluminę varžą ir maksimaliai padidintumėte šilumos išsklaidymą.

4.5 Komponentų išdėstymas ir signalo vientisumas:

Tinkamas komponentų išdėstymas yra labai svarbus norint išlaikyti signalo vientisumą ir sumažinti trukdžius. Štai keletas nurodymų, kaip sudėti komponentus ant 16 sluoksnių plokštės:

Su grupe susiję komponentai:
Grupuokite susijusius komponentus, kurie yra to paties posistemio dalis arba turi stiprią elektrinę sąveiką. Tai sumažina pėdsakų ilgį ir sumažina signalo slopinimą.
Didelės spartos komponentus laikykite šalia:
Didelės spartos komponentus, pvz., aukšto dažnio generatorius ar mikrovaldiklius, pastatykite arti vienas kito, kad sumažintumėte pėdsakų ilgį ir užtikrintumėte tinkamą signalo vientisumą.
Sumažinkite kritinių signalų pėdsakų ilgį:
Sumažinkite kritinių signalų pėdsakų ilgį, kad sumažintumėte sklidimo delsą ir signalo susilpnėjimą. Padėkite šiuos komponentus kuo arčiau.
Atskiri jautrūs komponentai:
Atskirkite triukšmui jautrius komponentus, pvz., analoginius komponentus arba žemo lygio jutiklius, nuo didelės galios arba triukšmingų komponentų, kad sumažintumėte trukdžius ir išlaikytumėte signalo vientisumą.
Apsvarstykite galimybę atjungti kondensatorius:
Atjungiamuosius kondensatorius pastatykite kuo arčiau kiekvieno komponento maitinimo kontaktų, kad būtų užtikrinta švari energija ir sumažintas įtampos svyravimas. Šie kondensatoriai padeda stabilizuoti maitinimo šaltinį ir sumažinti triukšmo sujungimą.

5. Modeliavimo ir analizės įrankiai stack-up projektavimui

5.1 3D modeliavimo ir modeliavimo programinė įranga:

3D modeliavimo ir modeliavimo programinė įranga yra svarbi dėklo projektavimo priemonė, nes ji leidžia dizaineriams kurti virtualius PCB rinkinių vaizdus. Programinė įranga gali vizualizuoti sluoksnius, komponentus ir jų fizinę sąveiką. Imituodami kaupimą, dizaineriai gali nustatyti galimas problemas, tokias kaip signalo perdavimas, EMI ir mechaniniai apribojimai. Tai taip pat padeda patikrinti komponentų išdėstymą ir optimizuoti bendrą PCB dizainą.

5.2 Signalo vientisumo analizės įrankiai:

Signalo vientisumo analizės įrankiai yra labai svarbūs analizuojant ir optimizuojant PCB rinkinių elektrinį našumą. Šie įrankiai naudoja matematinius algoritmus, kad imituotų ir analizuotų signalo elgesį, įskaitant varžos valdymą, signalo atspindžius ir triukšmo sujungimą. Atlikdami modeliavimą ir analizę, dizaineriai gali nustatyti galimas signalo vientisumo problemas dar projektavimo proceso pradžioje ir atlikti reikiamus pakeitimus, kad užtikrintų patikimą signalo perdavimą.

5.3 Šiluminės analizės įrankiai:

Šiluminės analizės įrankiai vaidina svarbų vaidmenį statinių projekte, analizuojant ir optimizuojant PCB šiluminį valdymą. Šie įrankiai imituoja šilumos išsklaidymą ir temperatūros pasiskirstymą kiekviename kamino sluoksnyje. Tiksliai modeliuodami galios išsklaidymą ir šilumos perdavimo kelius, dizaineriai gali nustatyti karštąsias vietas, optimizuoti vario sluoksnių ir šiluminių vamzdžių išdėstymą bei užtikrinti tinkamą svarbiausių komponentų aušinimą.

5.4 Gamybos dizainas:

Gamybos dizainas yra svarbus dėklo dizaino aspektas. Yra įvairių programinės įrangos įrankių, kurie gali padėti užtikrinti, kad pasirinktas rinkinys gali būti pagamintas efektyviai. Šie įrankiai pateikia grįžtamąjį ryšį apie galimybę pasiekti norimą krūvą, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip medžiagų prieinamumas, sluoksnio storis, gamybos procesas ir gamybos sąnaudos. Jie padeda dizaineriams priimti pagrįstus sprendimus optimizuoti krovimą ir supaprastinti gamybą, sumažinti vėlavimo riziką ir padidinti derlių.

6. Žingsnis po žingsnio 16 sluoksnių PCB projektavimo procesas

6.1 Pradinių reikalavimų rinkimas:

Šiame žingsnyje surinkite visus būtinus 16 sluoksnių PCB projektavimo reikalavimus. Supraskite PCB funkcionalumą, reikalingą elektrinį našumą, mechaninius apribojimus ir visas konkrečias projektavimo gaires ar standartus, kurių reikia laikytis.

6.2 Komponentų paskirstymas ir išdėstymas:

Pagal reikalavimus paskirstykite komponentus ant PCB ir nustatykite jų išdėstymą. Apsvarstykite tokius veiksnius kaip signalo vientisumas, šiluminiai aspektai ir mechaniniai apribojimai. Sugrupuokite komponentus pagal elektrines charakteristikas ir strategiškai sudėkite juos ant plokštės, kad sumažintumėte trukdžius ir optimizuotumėte signalo srautą.

6.3 Stack-up dizainas ir sluoksnių paskirstymas:

Nustatykite 16 sluoksnių PCB sudėties konstrukciją. Norėdami pasirinkti tinkamą medžiagą, atsižvelkite į tokius veiksnius kaip dielektrinė konstanta, šilumos laidumas ir kaina. Priskirkite signalo, maitinimo ir įžeminimo plokštes pagal elektros reikalavimus. Įžeminimo ir maitinimo plokštumas išdėstykite simetriškai, kad užtikrintumėte subalansuotą krūvą ir pagerintumėte signalo vientisumą.

6.4 Signalo nukreipimas ir maršruto optimizavimas:

Šiame žingsnyje signalo pėdsakai nukreipiami tarp komponentų, kad būtų užtikrintas tinkamas varžos valdymas, signalo vientisumas ir sumažintas signalo perdavimas. Optimizuokite maršrutą, kad sumažintumėte kritinių signalų ilgį, išvengtumėte jautrių pėdsakų ir išlaikytumėte didelės ir mažos spartos signalų atskyrimą. Jei reikia, naudokite diferencines poras ir valdomos varžos nukreipimo metodus.

6.5 Tarpsluoksnių jungtys ir išdėstymas:

Suplanuokite jungiamųjų angų išdėstymą tarp sluoksnių. Pagal sluoksnių perėjimus ir komponentų jungtis nustatykite tinkamą perėjimo tipą, pvz., kiaurymę arba akliną angą. Optimizuokite naudodami išdėstymą, kad sumažintumėte signalo atspindžius, impedanso nutrūkimus ir išlaikytumėte tolygų paskirstymą PCB.

6.6 Galutinė projekto patikra ir modeliavimas:

Prieš pradedant gamybą, atliekama galutinė projekto patikra ir modeliavimas. Naudokite modeliavimo įrankius, kad analizuotumėte PCB dizainą, kad nustatytumėte signalo vientisumą, galios vientisumą, šiluminį elgesį ir pagaminamumą. Patikrinkite, ar dizainas atitinka pradinius reikalavimus, ir atlikite reikiamus pakeitimus, kad optimizuotumėte veikimą ir užtikrintumėte pagaminamumą.
Bendradarbiaukite ir bendraukite su kitomis suinteresuotosiomis šalimis, pvz., elektros inžinieriais, mechanikos inžinieriais ir gamybos komandomis, viso projektavimo proceso metu, kad užtikrintumėte, jog yra laikomasi visų reikalavimų ir išspręstos galimos problemos. Reguliariai peržiūrėkite ir kartokite dizainus, kad įtrauktumėte atsiliepimus ir patobulinimus.

7. Pramonės geriausia praktika ir atvejų analizė

7.1 Sėkmingi 16 sluoksnių PCB projektavimo atvejai:

1 atvejo analizė:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. sėkmingai sukūrė 16 sluoksnių PCB didelės spartos tinklo įrangai. Atidžiai įvertinus signalo vientisumą ir galios paskirstymą, jie pasiekia puikų našumą ir sumažina elektromagnetinius trukdžius. Raktas į jų sėkmę yra visiškai optimizuotas stack-up dizainas, naudojant kontroliuojamos varžos maršruto technologiją.

2 atvejo analizė:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. sukūrė 16 sluoksnių PCB sudėtingam medicinos prietaisui. Naudodami paviršinio tvirtinimo ir kiauryminių komponentų derinį, jie pasiekė kompaktišką, bet galingą dizainą. Kruopštus komponentų išdėstymas ir efektyvus maršruto parinkimas užtikrina puikų signalo vientisumą ir patikimumą.

7.2 Mokykitės iš nesėkmių ir venkite spąstų:

1 atvejo analizė:Kai kurie PCB gamintojai susidūrė su signalo vientisumo problemomis kuriant 16 sluoksnių ryšių įrangos PCB. Gedimo priežastys buvo nepakankamas impedanso valdymo įvertinimas ir tinkamo įžeminimo plokštumos paskirstymo trūkumas. Išmokta pamoka – atidžiai išanalizuoti signalo vientisumo reikalavimus ir laikytis griežtų varžos valdymo projektavimo gairių.

2 atvejo analizė:Kai kurie PCB gamintojai susidūrė su gamybos iššūkiais dėl 16 sluoksnių PCB dėl dizaino sudėtingumo. Per didelis aklųjų angų ir tankiai supakuotų komponentų naudojimas sukelia gamybos ir surinkimo sunkumų. Išmokta pamoka yra rasti pusiausvyrą tarp projektavimo sudėtingumo ir pagaminamumo, atsižvelgiant į pasirinkto PCB gamintojo galimybes.

Norint išvengti 16 sluoksnių PCB dizaino spąstų ir spąstų, labai svarbu:

a. Kruopščiai suprasti dizaino reikalavimus ir apribojimus.
b. Sudėtinės konfigūracijos, optimizuojančios signalo vientisumą ir galios paskirstymą. c. Kruopščiai paskirstykite ir išdėstykite komponentus, kad optimizuotumėte veikimą ir supaprastintumėte gamybą.
d. Užtikrinti tinkamus maršruto parinkimo būdus, pvz., varžos valdymą ir per daug nenaudojamų aklųjų perėjimų.
e.Bendradarbiauti ir veiksmingai bendrauti su visomis projektavimo procese dalyvaujančiomis suinteresuotosiomis šalimis, įskaitant elektros ir mechanikos inžinierius bei gamybos komandas.
f. Atlikite visapusišką projekto patikrą ir modeliavimą, kad nustatytumėte ir pašalintumėte galimas problemas prieš gaminant.