16-laags PCB's bieden de complexiteit en flexibiliteit die moderne elektronische apparaten vereisen. Een vakkundig ontwerp en selectie van stapelvolgordes en verbindingsmethoden tussen de lagen zijn van cruciaal belang voor het bereiken van optimale plaatprestaties. In dit artikel onderzoeken we overwegingen, richtlijnen en best practices om ontwerpers en ingenieurs te helpen efficiënte en betrouwbare 16-laags printplaten te maken.

1. Inzicht in de basisprincipes van de stapelvolgorde van 16-laags PCB's

1.1 Definitie en doel van stapelvolgorde

De stapelvolgorde verwijst naar de opstelling en volgorde waarin materialen zoals koper en isolatielagen aan elkaar worden gelamineerd om een ​​meerlaagse printplaat te vormen. De stapelvolgorde bepaalt de plaatsing van signaallagen, vermogenslagen, grondlagen en andere belangrijke componenten in de stapel.
Het belangrijkste doel van de stapelvolgorde is het bereiken van de vereiste elektrische en mechanische eigenschappen van de plaat. Het speelt een cruciale rol bij het bepalen van de impedantie, de signaalintegriteit, de stroomverdeling, het thermisch beheer en de haalbaarheid van de productie van een printplaat. De stapelvolgorde heeft ook invloed op de algehele prestaties, betrouwbaarheid en maakbaarheid van het bord.

1.2 Factoren die het ontwerp van de stapelvolgorde beïnvloeden: Er zijn verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van de stapelvolgorde van a

16-laags printplaat:

a) Elektrische overwegingen:De lay-out van signaal-, stroom- en aardvlakken moet worden geoptimaliseerd om een ​​goede signaalintegriteit, impedantiecontrole en vermindering van elektromagnetische interferentie te garanderen.
b) Thermische overwegingen:De plaatsing van stroom- en aardvlakken en de toevoeging van thermische via's helpen de warmte effectief af te voeren en de optimale bedrijfstemperatuur van het onderdeel te behouden.
c) Productiebeperkingen:Bij de gekozen stapelvolgorde moet rekening worden gehouden met de mogelijkheden en beperkingen van het PCB-fabricageproces, zoals de beschikbaarheid van materialen, het aantal lagen, de beeldverhouding van de boor,en uitlijningsnauwkeurigheid.
d) Kostenoptimalisatie:De materiaalkeuze, het aantal lagen en de complexiteit van de stapeling moeten consistent zijn met het projectbudget en tegelijkertijd de vereiste prestaties en betrouwbaarheid garanderen.

1.3 Veel voorkomende typen stapelsequenties met 16 lagen printplaten: Er zijn verschillende veel voorkomende stapelsequenties voor 16 lagen

PCB, afhankelijk van de gewenste prestaties en eisen. Enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn:

a) Symmetrische stapelvolgorde:Deze reeks omvat het symmetrisch plaatsen van signaallagen tussen stroom- en aardlagen om een ​​goede signaalintegriteit, minimale overspraak en evenwichtige warmteafvoer te bereiken.
b) Opeenvolgende stapelvolgorde:In deze reeks bevinden de signaallagen zich opeenvolgend tussen de vermogens- en de grondlaag. Het biedt meer controle over de laagopstelling en is gunstig voor het voldoen aan specifieke signaalintegriteitsvereisten.
c) Gemengde stapelvolgorde:Het gaat hierbij om een ​​combinatie van symmetrische en sequentiële stapelvolgordes. Het maakt aanpassing en optimalisatie van de lay-out voor specifieke delen van het bord mogelijk.
d) Signaalgevoelige stapelvolgorde:Deze reeks plaatst gevoelige signaallagen dichter bij het aardvlak voor een betere ruisimmuniteit en isolatie.

2. Belangrijkste overwegingen voor 16-laags PCB-stapelvolgordeselectie:

2.1 Overwegingen voor signaalintegriteit en stroomintegriteit:

De stapelvolgorde heeft een aanzienlijke invloed op de signaalintegriteit en vermogensintegriteit van het bord. Een juiste plaatsing van signaal- en stroom-/grondvlakken is van cruciaal belang om het risico op signaalvervorming, ruis en elektromagnetische interferentie te minimaliseren. Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

a) Plaatsing van de signaallaag:Hogesnelheidssignaallagen moeten dicht bij het grondvlak worden geplaatst om een ​​retourpad met lage inductie te bieden en ruiskoppeling te minimaliseren. Signaallagen moeten ook zorgvuldig worden ingedeeld om signaalscheefheid en lengte-aanpassing te minimaliseren.
b) Verdeling van het vermogensvlak:De stapelvolgorde moet zorgen voor een adequate verdeling van het stroomvlak om de stroomintegriteit te ondersteunen. Er moeten voldoende stroom- en aardvlakken op strategische plaatsen worden geplaatst om spanningsdalingen, impedantie-discontinuïteiten en ruiskoppeling te minimaliseren.
c) Ontkoppelingscondensatoren:De juiste plaatsing van ontkoppelcondensatoren is van cruciaal belang om een ​​adequate energieoverdracht te garanderen en ruis in de voeding te minimaliseren. De stapelvolgorde moet zorgen voor nabijheid en nabijheid van de ontkoppelcondensatoren tot de stroom- en aardvlakken.

2.2 Thermisch beheer en warmteafvoer:

Efficiënt thermisch beheer is van cruciaal belang om de betrouwbaarheid en prestaties van printplaten te garanderen. Bij de stapelvolgorde moet rekening worden gehouden met de juiste plaatsing van stroom- en grondvlakken, thermische via's en andere koelmechanismen. Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

a) Verdeling van het vermogensvlak:Een adequate distributie van stroom en aardvlakken door de hele stapel helpt de warmte weg te leiden van gevoelige componenten en zorgt voor een uniforme temperatuurverdeling over de hele linie.
b) Thermische via's:De stapelvolgorde moet een effectieve thermische via-plaatsing mogelijk maken om de warmteafvoer van de binnenlaag naar de buitenlaag of het koellichaam te vergemakkelijken. Dit helpt plaatselijke hotspots te voorkomen en zorgt voor een efficiënte warmteafvoer.
c) Plaatsing van componenten:Bij het stapelen moet rekening worden gehouden met de opstelling en nabijheid van verwarmingscomponenten om oververhitting te voorkomen. Er moet ook rekening worden gehouden met de juiste uitlijning van componenten met koelmechanismen zoals koellichamen of ventilatoren.

2.3 Productiebeperkingen en kostenoptimalisatie:

Bij de stapelvolgorde moet rekening worden gehouden met productiebeperkingen en kostenoptimalisatie, aangezien deze een belangrijke rol spelen in de haalbaarheid en betaalbaarheid van het bord. Overwegingen zijn onder meer:

a) Beschikbaarheid van materialen:De geselecteerde stapelvolgorde moet consistent zijn met de beschikbaarheid van materialen en hun compatibiliteit met het geselecteerde PCB-productieproces.
b) Aantal lagen en complexiteit:De stapelvolgorde moet worden ontworpen binnen de beperkingen van het geselecteerde PCB-productieproces, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals het aantal lagen, de aspectverhouding van de boor en de uitlijningsnauwkeurigheid.
c) Kostenoptimalisatie:De stapelvolgorde moet het materiaalgebruik optimaliseren en de complexiteit van de productie verminderen zonder de vereiste prestaties en betrouwbaarheid in gevaar te brengen. Het moet gericht zijn op het minimaliseren van de kosten die gepaard gaan met materiaalverspilling, procescomplexiteit en assemblage.

2.4 Laaguitlijning en signaaloverspraak:

De stapelvolgorde moet problemen met de uitlijning van de lagen aanpakken en signaaloverspraak minimaliseren die de signaalintegriteit negatief kan beïnvloeden. Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

a) Symmetrische stapeling:Symmetrische stapeling van signaallagen tussen stroom- en grondlagen helpt de koppeling te minimaliseren en overspraak te verminderen.
b) Differentiële paarroutering:De stapelvolgorde moet het mogelijk maken dat de signaallagen op de juiste manier worden uitgelijnd voor een efficiënte routering van differentiële signalen met hoge snelheid. Dit helpt de signaalintegriteit te behouden en overspraak te minimaliseren.
c) Signaalscheiding:Bij de stapelvolgorde moet rekening worden gehouden met de scheiding van gevoelige analoge en digitale signalen om overspraak en interferentie te verminderen.

2.5 Impedantiecontrole en RF/magnetron-integratie:

Voor RF/microgolftoepassingen is de stapelvolgorde van cruciaal belang om een ​​goede impedantiecontrole en integratie te bereiken. Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

a) Gecontroleerde impedantie:De stapelvolgorde moet een gecontroleerd impedantieontwerp mogelijk maken, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals spoorbreedte, diëlektrische dikte en laagopstelling. Dit zorgt voor een correcte signaalvoortplanting en impedantie-aanpassing voor RF-/microgolfsignalen.
b) Plaatsing van de signaallaag:RF-/microgolfsignalen moeten strategisch dicht bij de buitenste laag worden geplaatst om interferentie van andere signalen te minimaliseren en voor een betere signaalvoortplanting te zorgen.
c) RF-afscherming:De stapelvolgorde moet de juiste plaatsing van aard- en afschermingslagen omvatten om RF-/microgolfsignalen te isoleren en te beschermen tegen interferentie.

3. Verbindingsmethoden tussen de lagen

3.1 Doorlopende gaten, blinde gaten en ondergrondse gaten:

Via's worden veel gebruikt in het ontwerp van printplaten (PCB's) als middel om verschillende lagen met elkaar te verbinden. Er zijn gaten geboord door alle lagen van de printplaat en zijn geplateerd om elektrische continuïteit te garanderen. Doorlopende gaten zorgen voor een sterke elektrische verbinding en zijn relatief eenvoudig te maken en te repareren. Ze vereisen echter grotere boorgroottes, die waardevolle ruimte op de printplaat in beslag nemen en de routeringsmogelijkheden beperken.
Blinde en ondergrondse via's zijn alternatieve verbindingsmethoden tussen de lagen die voordelen bieden op het gebied van ruimtegebruik en routeringsflexibiliteit.
Blinde via's worden vanaf het PCB-oppervlak geboord en eindigen in binnenlagen zonder door alle lagen te gaan. Ze maken verbindingen tussen aangrenzende lagen mogelijk, terwijl diepere lagen onaangetast blijven. Dit maakt een efficiënter gebruik van de bordruimte mogelijk en vermindert het aantal boorgaten. Ingegraven via's zijn daarentegen gaten die volledig zijn ingesloten in de binnenste lagen van de PCB en zich niet uitstrekken tot de buitenste lagen. Ze zorgen voor verbindingen tussen binnenlagen zonder de buitenste lagen te beïnvloeden. Ingegraven via's hebben grotere ruimtebesparende voordelen dan doorlopende gaten en blinde via's, omdat ze geen ruimte innemen in de buitenlaag.
De keuze uit doorlopende gaten, blinde via's en ondergrondse via's hangt af van de specifieke vereisten van het PCB-ontwerp. Doorlopende gaten worden doorgaans gebruikt in eenvoudiger ontwerpen of waar robuustheid en repareerbaarheid van primair belang zijn. In ontwerpen met hoge dichtheid waarbij ruimte een kritische factor is, zoals draagbare apparaten, smartphones en laptops, wordt de voorkeur gegeven aan blinde en ondergrondse via's.

3.2 Microporiën enHDI-technologie:

Microvia's zijn gaten met een kleine diameter (meestal minder dan 150 micron) die tussenlaagverbindingen met hoge dichtheid in PCB's mogelijk maken. Ze bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van miniaturisatie, signaalintegriteit en routeringsflexibiliteit.
Microvia's kunnen in twee typen worden verdeeld: microvia's met doorlopende gaten en blinde microvia's. Microvia's worden geconstrueerd door gaten te boren vanaf het bovenoppervlak van de PCB en zich door alle lagen uit te strekken. Blinde microvia's strekken zich, zoals de naam al doet vermoeden, alleen uit tot specifieke interne lagen en dringen niet door alle lagen heen.
High-density interconnect (HDI) is een technologie die gebruik maakt van microvia's en geavanceerde productietechnieken om een ​​hogere circuitdichtheid en prestaties te bereiken. HDI-technologie maakt de plaatsing van kleinere componenten en strakkere routing mogelijk, wat resulteert in kleinere vormfactoren en een hogere signaalintegriteit. HDI-technologie biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele PCB-technologie in termen van miniaturisatie, verbeterde signaalvoortplanting, verminderde signaalvervorming en verbeterde functionaliteit. Het maakt meerlaagse ontwerpen met meerdere microvia's mogelijk, waardoor de verbindingslengte wordt verkort en de parasitaire capaciteit en inductie worden verminderd.
HDI-technologie maakt ook het gebruik mogelijk van geavanceerde materialen zoals hoogfrequente laminaten en dunne diëlektrische lagen, die van cruciaal belang zijn voor RF-/magnetrontoepassingen. Het biedt een betere impedantiecontrole, vermindert signaalverlies en zorgt voor een betrouwbare, snelle signaaloverdracht.

3.3 Verbindingsmaterialen en -processen tussen de lagen:

De selectie van tussenlaagverbindingsmaterialen en -technieken is van cruciaal belang voor het garanderen van goede elektrische prestaties, mechanische betrouwbaarheid en produceerbaarheid van PCB's. Enkele veelgebruikte tussenlaagverbindingsmaterialen en -technieken zijn:

a) Koper:Koper wordt veel gebruikt in geleidende lagen en via's van PCB's vanwege zijn uitstekende geleidbaarheid en soldeerbaarheid. Het wordt meestal op het gat geplaat om een ​​betrouwbare elektrische verbinding te bieden.
b) Solderen:Soldeertechnieken, zoals golfsolderen of reflow-solderen, worden vaak gebruikt om elektrische verbindingen te maken tussen doorlopende gaten op printplaten en andere componenten. Breng soldeerpasta aan op de via en breng warmte aan om het soldeer te smelten en een betrouwbare verbinding te vormen.
c) Galvaniseren:Galvanische technieken zoals stroomloos koperplating of elektrolytisch koper worden gebruikt om via's te plateren om de geleidbaarheid te verbeteren en goede elektrische verbindingen te garanderen.
d) Verlijming:Verbindingstechnieken, zoals lijmverbinding of thermocompressieverbinding, worden gebruikt om gelaagde structuren met elkaar te verbinden en betrouwbare verbindingen te creëren.
e) Diëlektrisch materiaal:De keuze van het diëlektrisch materiaal voor de PCB-stapeling is van cruciaal belang voor verbindingen tussen de lagen. Hoogfrequente laminaten zoals FR-4- of Rogers-laminaten worden vaak gebruikt om een ​​goede signaalintegriteit te garanderen en signaalverlies te minimaliseren.

3.4 Dwarsdoorsnede-ontwerp en betekenis:

Het dwarsdoorsnedeontwerp van de PCB-stapeling bepaalt de elektrische en mechanische eigenschappen van de verbindingen tussen de lagen. Belangrijke overwegingen bij het ontwerpen van dwarsdoorsneden zijn onder meer:

a) Lagenindeling:De opstelling van signaal-, stroom- en grondvlakken binnen een PCB-stapeling beïnvloedt de signaalintegriteit, stroomintegriteit en elektromagnetische interferentie (EMI). Een juiste plaatsing en uitlijning van signaallagen met stroom- en aardvlakken helpt de ruiskoppeling te minimaliseren en zorgt voor retourpaden met lage inductie.
b) Impedantiecontrole:Bij het ontwerp van de dwarsdoorsnede moet rekening worden gehouden met gecontroleerde impedantie-eisen, vooral voor snelle digitale of RF/microgolfsignalen. Dit omvat de juiste selectie van diëlektrische materialen en diktes om de gewenste karakteristieke impedantie te bereiken.
c) Thermisch beheer:Bij het ontwerp van de dwarsdoorsnede moet rekening worden gehouden met effectieve warmteafvoer en thermisch beheer. Een juiste plaatsing van stroom- en aardvlakken, thermische via's en componenten met koelmechanismen (zoals koellichamen) helpen de warmte af te voeren en optimale bedrijfstemperaturen te behouden.
d) Mechanische betrouwbaarheid:Bij het ontwerp van secties moet rekening worden gehouden met mechanische betrouwbaarheid, vooral bij toepassingen die onderhevig kunnen zijn aan thermische cycli of mechanische spanning. Een juiste selectie van materialen, verbindingstechnieken en stapelconfiguratie helpen de structurele integriteit en duurzaamheid van de PCB te garanderen.

4. Ontwerprichtlijnen voor 16-laags PCB's

4.1 Toewijzing en verdeling van lagen:

Bij het ontwerpen van een 16-laags printplaat is het belangrijk om de lagen zorgvuldig toe te wijzen en te verdelen om de prestaties en signaalintegriteit te optimaliseren. Hier volgen enkele richtlijnen voor de toewijzing van niveaus
en distributie:

Bepaal het aantal benodigde signaallagen:
Houd rekening met de complexiteit van het circuitontwerp en het aantal signalen dat moet worden gerouteerd. Wijs voldoende signaallagen toe om alle vereiste signalen te accommoderen, zorg voor voldoende routeringsruimte en vermijd overmatig signaalophoping. Grond- en krachtvlakken toewijzen:
Wijs ten minste twee binnenlagen toe aan grond- en stroomvlakken. Een aardvlak zorgt voor een stabiele referentie voor signalen en minimaliseert elektromagnetische interferentie (EMI). Het voedingsvlak biedt een stroomdistributienetwerk met lage impedantie dat spanningsdalingen helpt minimaliseren.
Afzonderlijke gevoelige signaallagen:
Afhankelijk van de toepassing kan het nodig zijn om gevoelige of snelle signaallagen te scheiden van ruis of krachtige lagen om interferentie en overspraak te voorkomen. Dit kan worden gedaan door er speciale grond- of stroomvlakken tussen te plaatsen of door isolatielagen te gebruiken.
Signaallagen gelijkmatig verdelen:
Verdeel signaallagen gelijkmatig over de stapeling van het bord om de koppeling tussen aangrenzende signalen te minimaliseren en de signaalintegriteit te behouden. Vermijd het plaatsen van signaallagen naast elkaar in hetzelfde stapelgebied om overspraak tussen de lagen te minimaliseren.
Denk aan hoogfrequente signalen:
Als uw ontwerp hoogfrequente signalen bevat, overweeg dan om de hoogfrequente signaallagen dichter bij de buitenste lagen te plaatsen om transmissielijneffecten te minimaliseren en voortplantingsvertragingen te verminderen.

4.2 Routering en signaalroutering:

Het routerings- en signaaltrace-ontwerp zijn van cruciaal belang om een ​​goede signaalintegriteit te garanderen en interferentie te minimaliseren. Hier volgen enkele richtlijnen voor de lay-out en signaalroutering op 16-laags printplaten:

Gebruik bredere sporen voor signalen met hoge stroomsterkte:
Voor signalen die een hoge stroom voeren, zoals stroom- en aardverbindingen, gebruikt u bredere sporen om de weerstand en spanningsval te minimaliseren.
Overeenkomende impedantie voor hogesnelheidssignalen:
Zorg er bij hogesnelheidssignalen voor dat de trace-impedantie overeenkomt met de karakteristieke impedantie van de transmissielijn om reflecties en signaalverzwakking te voorkomen. Gebruik gecontroleerde impedantieontwerptechnieken en correcte spoorbreedteberekeningen.
Minimaliseer traceerlengtes en crossover-punten:
Houd de spoorlengtes zo kort mogelijk en verminder het aantal crossoverpunten om parasitaire capaciteit, inductie en interferentie te verminderen. Optimaliseer de plaatsing van componenten en gebruik speciale routeringslagen om lange, complexe sporen te voorkomen.
Afzonderlijke hogesnelheids- en lagesnelheidssignalen:
Scheid hogesnelheids- en lagesnelheidssignalen om de impact van ruis op hogesnelheidssignalen te minimaliseren. Plaats hogesnelheidssignalen op speciale signaallagen en houd ze uit de buurt van krachtige of luidruchtige componenten.
Gebruik differentiële paren voor hogesnelheidssignalen:
Gebruik differentiële paarrouteringstechnieken om ruis te minimaliseren en de signaalintegriteit voor hogesnelheidsdifferentiële signalen te behouden. Zorg ervoor dat de impedantie en lengte van differentiële paren op elkaar afgestemd zijn om signaalscheefheid en overspraak te voorkomen.

4.3 Verdeling grondlaag en krachtlaag:

Een juiste verdeling van grond- en stroomvlakken is van cruciaal belang voor het bereiken van een goede stroomintegriteit en het verminderen van elektromagnetische interferentie. Hier zijn enkele richtlijnen voor grond- en stroomvlaktoewijzingen op 16-laags printplaten:

Wijs speciale grond- en stroomvliegtuigen toe:
Wijs ten minste twee binnenlagen toe voor speciale grond- en stroomvlakken. Dit helpt aardlussen te minimaliseren, EMI te verminderen en een retourpad met lage impedantie te bieden voor hoogfrequente signalen.
Afzonderlijke digitale en analoge grondvlakken:
Als het ontwerp digitale en analoge secties heeft, wordt aanbevolen om voor elke sectie afzonderlijke aardvlakken te hebben. Dit helpt de ruiskoppeling tussen de digitale en analoge secties te minimaliseren en verbetert de signaalintegriteit.
Plaats grond- en stroomvlakken dichtbij signaalvlakken:
Plaats grond- en stroomvlakken dicht bij de signaalvlakken die ze voeden om het lusgebied te minimaliseren en de geluidsopname te verminderen.
Gebruik meerdere via's voor stroomvliegtuigen:
Gebruik meerdere via's om stroomvlakken aan te sluiten om de stroom gelijkmatig te verdelen en de impedantie van het stroomvlak te verminderen. Hierdoor worden voedingsspanningsdalingen geminimaliseerd en wordt de stroomintegriteit verbeterd.
Vermijd smalle halzen in krachtvliegtuigen:
Vermijd smalle halzen in stroomvlakken, omdat deze stroomophoping kunnen veroorzaken en de weerstand kunnen verhogen, wat kan resulteren in spanningsdalingen en inefficiënties in de stroomvlakken. Gebruik sterke verbindingen tussen verschillende energievlakgebieden.

4.4 Thermische pad en via plaatsing:

De juiste plaatsing van thermische pads en via's is van cruciaal belang om de warmte effectief af te voeren en te voorkomen dat componenten oververhit raken. Hier zijn enkele richtlijnen voor thermische pad en via plaatsing op 16-laags printplaten:

Plaats het thermische kussen onder warmtegenererende componenten:
Identificeer het warmtegenererende onderdeel (zoals een eindversterker of een hoog vermogen IC) en plaats het thermische kussen er direct onder. Deze thermische pads bieden een direct thermisch pad om warmte over te dragen naar de interne thermische laag.
Gebruik meerdere thermische via's voor warmteafvoer:
Gebruik meerdere thermische via's om de thermische laag en de buitenlaag met elkaar te verbinden, voor een efficiënte warmteafvoer. Deze via's kunnen in een verspringend patroon rond het thermische kussen worden geplaatst om een ​​gelijkmatige warmteverdeling te bereiken.
Houd rekening met de thermische impedantie en de stapeling van lagen:
Houd bij het ontwerpen van thermische via's rekening met de thermische impedantie van het plaatmateriaal en de stapeling van de lagen. Optimaliseer de grootte en afstand van de via's om de thermische weerstand te minimaliseren en de warmtedissipatie te maximaliseren.

4.5 Componentplaatsing en signaalintegriteit:

De juiste plaatsing van componenten is van cruciaal belang voor het behoud van de signaalintegriteit en het minimaliseren van interferentie. Hier volgen enkele richtlijnen voor het plaatsen van componenten op een 16-laags printplaat:

Groepsgerelateerde componenten:
Groepeer gerelateerde componenten die deel uitmaken van hetzelfde subsysteem of sterke elektrische interacties hebben. Dit vermindert de spoorlengte en minimaliseert signaalverzwakking.
Houd snelle componenten dichtbij:
Plaats hogesnelheidscomponenten, zoals hoogfrequente oscillatoren of microcontrollers, dicht bij elkaar om de spoorlengte te minimaliseren en een goede signaalintegriteit te garanderen.
Minimaliseer de spoorlengte van kritische signalen:
Minimaliseer de spoorlengte van kritische signalen om de voortplantingsvertraging en signaalverzwakking te verminderen. Plaats deze componenten zo dicht mogelijk bij elkaar.
Afzonderlijke gevoelige componenten:
Scheid geluidsgevoelige componenten, zoals analoge componenten of sensoren met een laag niveau, van componenten met hoog vermogen of luidruchtige componenten om interferentie te minimaliseren en de signaalintegriteit te behouden.
Overweeg ontkoppelcondensatoren:
Plaats ontkoppelcondensatoren zo dicht mogelijk bij de voedingspinnen van elk onderdeel om schone stroom te leveren en spanningsschommelingen te minimaliseren. Deze condensatoren helpen de stroomvoorziening te stabiliseren en de ruiskoppeling te verminderen.

5. Simulatie- en analysehulpmiddelen voor stapelontwerp

5.1 3D-modellerings- en simulatiesoftware:

3D-modellerings- en simulatiesoftware is een belangrijk hulpmiddel voor stackup-ontwerp, omdat ontwerpers hiermee virtuele representaties van PCB-stackups kunnen maken. De software kan lagen, componenten en hun fysieke interacties visualiseren. Door de stackup te simuleren kunnen ontwerpers potentiële problemen identificeren, zoals signaaloverspraak, EMI en mechanische beperkingen. Het helpt ook bij het verifiëren van de opstelling van componenten en het optimaliseren van het algehele PCB-ontwerp.

5.2 Analysetools voor signaalintegriteit:

Analysetools voor signaalintegriteit zijn van cruciaal belang voor het analyseren en optimaliseren van de elektrische prestaties van PCB-stackups. Deze tools gebruiken wiskundige algoritmen om signaalgedrag te simuleren en analyseren, inclusief impedantiecontrole, signaalreflecties en ruiskoppeling. Door simulatie en analyse uit te voeren kunnen ontwerpers potentiële problemen met de signaalintegriteit vroeg in het ontwerpproces identificeren en de nodige aanpassingen maken om een ​​betrouwbare signaaloverdracht te garanderen.

5.3 Hulpmiddelen voor thermische analyse:

Thermische analysetools spelen een belangrijke rol bij het ontwerp van stapels door het analyseren en optimaliseren van het thermisch beheer van PCB's. Deze tools simuleren de warmtedissipatie en temperatuurverdeling binnen elke laag van de stapel. Door de vermogensdissipatie en warmteoverdrachtspaden nauwkeurig te modelleren, kunnen ontwerpers hotspots identificeren, de plaatsing van koperlagen en thermische via's optimaliseren en zorgen voor een goede koeling van kritische componenten.

5.4 Ontwerp voor maakbaarheid:

Ontwerp voor maakbaarheid is een belangrijk aspect van stackup-ontwerp. Er zijn verschillende softwaretools beschikbaar die ervoor kunnen zorgen dat de geselecteerde stapeling efficiënt kan worden vervaardigd. Deze tools geven feedback over de haalbaarheid van het bereiken van de gewenste stapeling, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals materiaalbeschikbaarheid, laagdikte, productieproces en productiekosten. Ze helpen ontwerpers weloverwogen beslissingen te nemen om het stapelen te optimaliseren, de productie te vereenvoudigen, het risico op vertragingen te verminderen en de opbrengst te verhogen.

6.Stapsgewijs ontwerpproces voor 16-laags PCB's

6.1 Verzameling van initiële vereisten:

Verzamel in deze stap alle noodzakelijke vereisten voor een 16-laags PCB-ontwerp. Begrijp de functionaliteit van de PCB, de vereiste elektrische prestaties, mechanische beperkingen en eventuele specifieke ontwerprichtlijnen of normen die moeten worden gevolgd.

6.2 Toewijzing en indeling van componenten:

Afhankelijk van de vereisten componenten op de printplaat plaatsen en hun opstelling bepalen. Houd rekening met factoren zoals signaalintegriteit, thermische overwegingen en mechanische beperkingen. Groepeer componenten op basis van elektrische kenmerken en plaats ze strategisch op het bord om interferentie te minimaliseren en de signaalstroom te optimaliseren.

6.3 Stapelontwerp en laagverdeling:

Bepaal het stapelontwerp voor de 16-laags printplaat. Houd rekening met factoren zoals de diëlektrische constante, thermische geleidbaarheid en kosten om het juiste materiaal te selecteren. Wijs signaal-, stroom- en aardvlakken toe op basis van de elektrische vereisten. Plaats grond- en voedingsvlakken symmetrisch om een ​​gebalanceerde stapel te garanderen en de signaalintegriteit te verbeteren.

6.4 Signaalroutering en routeringsoptimalisatie:

In deze stap worden signaalsporen tussen componenten gerouteerd om een ​​goede impedantiecontrole en signaalintegriteit te garanderen en signaaloverspraak te minimaliseren. Optimaliseer de routering om de lengte van kritische signalen te minimaliseren, vermijd het kruisen van gevoelige sporen en handhaaf de scheiding tussen hogesnelheids- en lagesnelheidssignalen. Gebruik indien nodig differentiële paren en routeringstechnieken met gecontroleerde impedantie.

6.5 Tussenlaagverbindingen en via plaatsing:

Plan de plaatsing van verbindingsvia's tussen lagen. Bepaal het juiste via-type, zoals een doorgaand gat of een blind gat, op basis van laagovergangen en componentverbindingen. Optimaliseer via lay-out om signaalreflecties en impedantie-discontinuïteiten te minimaliseren en een gelijkmatige verdeling op de PCB te behouden.

6.6 Definitieve ontwerpverificatie en simulatie:

Voorafgaand aan de productie worden de definitieve ontwerpverificatie en simulaties uitgevoerd. Gebruik simulatietools om PCB-ontwerpen te analyseren op signaalintegriteit, stroomintegriteit, thermisch gedrag en maakbaarheid. Verifieer het ontwerp aan de initiële vereisten en breng de nodige aanpassingen aan om de prestaties te optimaliseren en de maakbaarheid te garanderen.
Werk samen en communiceer met andere belanghebbenden, zoals elektrotechnici, werktuigbouwkundigen en productieteams tijdens het ontwerpproces om ervoor te zorgen dat aan alle vereisten wordt voldaan en mogelijke problemen worden opgelost. Controleer en herhaal ontwerpen regelmatig om feedback en verbeteringen op te nemen.

7.Beste praktijken en casestudies uit de sector

7.1 Succesvolle gevallen van 16-laags PCB-ontwerp:

Casestudy 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. heeft met succes een 16-laags PCB ontworpen voor snelle netwerkapparatuur. Door zorgvuldig rekening te houden met de signaalintegriteit en de stroomverdeling bereiken ze superieure prestaties en minimaliseren ze elektromagnetische interferentie. De sleutel tot hun succes is een volledig geoptimaliseerd stapelontwerp met behulp van gecontroleerde impedantierouteringstechnologie.

Casestudy 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. ontwierp een 16-laags PCB voor een complex medisch apparaat. Door een combinatie van opbouw- en doorvoercomponenten te gebruiken, bereikten ze een compact maar krachtig ontwerp. Zorgvuldige plaatsing van componenten en efficiënte routering zorgen voor een uitstekende signaalintegriteit en betrouwbaarheid.

7.2 Leer van mislukkingen en vermijd valkuilen:

Casestudy 1:Sommige pcb-fabrikanten ondervonden problemen met de signaalintegriteit bij het 16-laags PCB-ontwerp van communicatieapparatuur. De redenen voor het falen waren onvoldoende aandacht voor impedantiecontrole en het ontbreken van een goede grondvlakverdeling. De geleerde les is het zorgvuldig analyseren van de signaalintegriteitsvereisten en het handhaven van strikte ontwerprichtlijnen voor impedantiecontrole.

Casestudy 2:Sommige pcb-fabrikanten werden geconfronteerd met productie-uitdagingen met hun 16-laags PCB vanwege de complexiteit van het ontwerp. Het overmatig gebruik van blinde via's en dicht opeengepakte componenten leidt tot productie- en montageproblemen. De geleerde les is het vinden van een evenwicht tussen de complexiteit van het ontwerp en de maakbaarheid, gegeven de mogelijkheden van de gekozen PCB-fabrikant.

Om valkuilen en valkuilen bij 16-laags PCB-ontwerp te voorkomen, is het cruciaal om:

a. Begrijp de vereisten en beperkingen van het ontwerp grondig.
b.Gestapelde configuraties die de signaalintegriteit en stroomverdeling optimaliseren. c. Zorgvuldig distribueren en rangschikken van componenten om de prestaties te optimaliseren en de productie te vereenvoudigen.
d.Zorg voor de juiste routeringstechnieken, zoals het beheersen van de impedantie en het vermijden van overmatig gebruik van blinde via's.
e. Effectief samenwerken en communiceren met alle belanghebbenden die betrokken zijn bij het ontwerpproces, inclusief elektrische en mechanische ingenieurs en productieteams.
f.Uitvoeren van uitgebreide ontwerpverificatie en simulatie om potentiële problemen vóór productie te identificeren en te corrigeren.