Cтруктура слоя печатной платы

Что такое структура слоя печатной платы?

Структкра слоя печатной платы относится к расположению медных и изоляционных слоев, составляющих печатную плату. Типичная структура слоя печатной платы состоит из чередующихся слоев меди и изоляционного материала, например слоев препрега и сердцевины. Медные слои содержат схемы и служат проводящими путями для электронных сигналов на плате.

Структура слоя печатной платы является важным аспектом конструкции платы и определяет электрические свойства платы, включая целостность сигнала, распределение мощности и электромагнитную совместимость (EМС). Это также влияет на механические и тепловые свойства плиты. Количество слоев, используемых в стеке печатной платы, может быть гибким и определяется сложностью схемы и конкретными проектными требованиями.

Двухслойная структура слоя печатных плат является самым простым и наиболее распространенным, но в конструкциях с высокой плотностью может потребоваться четыре или более слоев для размещения необходимых компонентов и разводки. Разработчики должны тщательно продумать компоновку печатной платы в процессе проектирования, чтобы убедиться, что плата соответствует необходимым электрическим и механическим требованиям, а также является экономически эффективной в производстве. Правильная конструкция структура слоя может помочь свести к минимуму потери сигнала, уменьшить электромагнитные помехи и обеспечить стабильную сеть распределения питания, в результате чего печатная плата станет более надежной и высокопроизводительной.

Стек — это порядок действий слоев меди и протекторов, составляющих печатную плату, до планирования последней конструкции платы. Работа с приличным стеком в целом не проста, и организации, которые производят многогранные печатные схемы, например, Hitech Circuits, китайская компания, специализирующаяся на быстром прототипировании печатных схем SMT и сегментов для различных областей применения, для экспертов, должен быть на краю кровотечения.

Наличие множества слоев повышает способность платы передавать энергию, снижает перекрестное сопротивление, устраняет электромагнитные помехи и поддерживает быстрые сигналы. В то время как уровень стека позволяет вам получить множество электронных схем на одной плате через различные слои печатной платы, конструкция конфигурации стека печатной платы дает множество различных преимуществ:

Куча жестких слоев печатной платы может помочь ограничить уязвимость схемы к внешним помехам, а также ограничить излучение и уменьшить импеданс и проблемы с перекрестными помехами на быстрых системах.

Великолепное стекирование печатных плат также может повысить эффективность и минимальные затраты на создание последней сборки.

Правильная куча 4-слойных слоев печатной платы может улучшить электромагнитное сходство задачи.

При однослойной или двухслойной печатной плате о толщине платы иногда думают. Тем не менее, с появлением многогранных печатных плат куча материалов становится все более простой, и последний расход является фактором, влияющим на все предприятие.

Самая простая структура слоя может включать в себя 4-слойные печатные платы, вплоть до более непредсказуемых, которые требуют профессионального последовательного наложения. Чем больше количество слоев, тем больше архитектор может раскрутить свою схему, и тем меньше у него шансов случайно найти «невообразимые» аранжировки.

Четырехслойная печатная плата закрывает задачи, включающие в себя медные слои и защитные слои, составляющие цепь. Стек, который вы выбираете, безусловно, играет важную роль в представлении платы в целом.

Каковы преимущества использования схемы стуктуря слои?

Наличие более одного слоя на печатной плате повысит способность платы увеличивать поток энергии.

Кроме того, печатная плата предотвратит любые формы перекрестные помехи на этапе применения.

Кроме того, у вас будет печатная плата, не испытывающая электромагнитных помех.

Устранив большую часть помех, вы получите печатную плату, работающую на высоких скоростях.

Это связано с тем, что у вас будет несколько электронных схем на печатной плате за счет увеличения количества слоев.

Помимо вышеперечисленных преимуществ, есть и другие преимущества, которые вы получите при использовании стеков слоев.

Минимизировать уязвимости цепи

Используя стек слоев, вы сведете к минимуму уязвимость схемы к шуму, исходящему от внешних источников.

Кроме того, это сведет к минимуму случаи излучения, уменьшив проблемы с перекрестными помехами и импедансом в высокоскоростных приложениях.

Низкозатратное производство

Наличие хорошего стека слоев печатной платы также поможет устранить высокую стоимость изготовления печатных плат.

Он будет размещать несколько схем на одной плате, что упростит производство, сократит количество отходов и общую стоимость производства.

Улучшить электромагнитную совместимость

Вы также будете в лучшем положении для работы с машинами, которые имеют отличную электромагнитную совместимость.

Помехи будут минимальными, что повысит эффективность работы стеков слоев.

Какие наиболее важные факторы следует учитывать при работе со стопкой плат?

Вы должны быть очень осторожны, особенно когда вы делаете или имеете дело со стопкой платы.

Это важный фактор, который должен помочь в предотвращении ошибок, увеличивающих шум и излучение схемы.

Чтобы избежать таких ошибок, вы должны учитывать определенные факторы при работе со стопкой плат.

Вот основные факторы, которые следует учитывать, чтобы избежать ошибок в стеках слоев печатной платы.

Количество слоев

Многослойная печатная плата

Вы должны знать количество слоев, которое у вас будет на печатной плате, в зависимости от технических требований приложения.

Имея эти знания под рукой, вы сможете лучше определить окончательный результат всего процесса.

Типы планов

Вы также должны иметь представление о типах планов, которые вы будете использовать на планах электроснабжения и наземных планах.

Кроме того, вы должны понимать правильное количество планов, которые вам нужны для ваших приложений стека слоев печатной платы.

Последовательность и сортировка уровней

Здесь вы должны знать, сколько уровней сортировки и последовательности вы будете использовать при производстве стеков слоев.

Это очень важный аспект, который зависит от количества слоев и типа ваших планов.

Расстояние

Вы должны быть очень осторожны с уровнями промежутков между слоями в стеке слоев печатной платы.

Конечно, уровень расстояния также будет зависеть от производительностью, которую вы ожидаете от печатной платы.

На какие соображения вы обращаете внимание при принятии решения о количестве слоев?

Есть очень мало соображений, которые люди придают другим факторам, кроме количества слоев.

При рассмотрении количества слоев в печатной плате вам нужно знать разные вещи.

Вот основные факторы, которые следует учитывать при рассмотрении количества слоев в стеке слоев.

Количество слоев в печатной плате

Количество сигналов

Вы должны смотреть на количество сигналов, которые у вас будут на всей печатной плате.

В дополнение к количеству, вы также должны учитывать стоимость сигналов, проложенных по печатной плате.

Частота работы

Вы также должны знать частоту, на которой будет работать ваша печатная плата в зависимости от количества слоев.

Этот фактор будет влиять не только на количество слоев, но и на количество сигналов.

Требования к выбросам

Вы также должны определить воздействие, которое печатной платы окажет на окружающую среду с точки зрения выбросов.

В этом случае вам необходимо классифицировать выбросы по выбросам класса A или по выбросам класса B.

Положение печатной платы

Здесь вы посмотрите на расположение печатной платы и определите, будет ли она находиться в защитном контейнере или нет.

У вас будет больше свободы для размещения большего количества слоев на печатной плате, если вы поместите ее в защитный контейнер.

Правила по электромагнитной совместимости

Вы также должны знать, обладает ли группа разработчиков, работающая с печатной платой, необходимыми знаниями правил и положений по электромагнитной совместимости.

Очень важно работать с командой проектировщиков, которые понимают основы норм и правил по электромагнитной совместимости.

Вы должны отметить, что все вышеперечисленные факторы важны при рассмотрении количества стеков слоев.

Как правило, чем больше количество слоев в стеке, тем меньше шум, который вы, вероятно, испытаете.

Правила и советы по проектированию структура слоя печатных плат

Управление хорошим стеком требует соблюдения сотен правил и критериев, но некоторые из наиболее важных из них:

1. Платы заземления являются предпочтительным вариантом, так как они позволяют маршрутизировать сигнал либо в микрополосковой, либо в полосковой конфигурации, что приводит к снижению импеданса земли и уровням шума земли.

2. Чтобы предотвратить излучение высокоскоростных сигналов, важно направлять их на промежуточные слои между разными уровнями, используя при этом заземляющие слои в качестве экранов.

3. Сигнальные слои должны располагаться как можно ближе друг к другу, даже если они находятся на соседних плоскостях, и всегда рядом с плоскостью.

4. Наличие нескольких заземляющих плоскостей выгодно, так как снижает импеданс платы по земле и уменьшает излучение.

5. Крайне важно иметь сильную связь между плоскостями питания и заземления.

6. С механической точки зрения желательно поперечное сечение, чтобы избежать деформаций.

7. Если уровни сигналов находятся рядом с уровнями плоскости, либо заземления, либо питания, обратный ток может протекать через соседнюю плоскость, что помогает уменьшить индуктивность обратного тракта.

8. Чтобы улучшить характеристики шума и электромагнитных помех, выполнимым способом является уменьшение толщины изоляции между сигнальным слоем и соседней с ним плоскостью.

9. При выборе материалов на основе их электрических, механических и термических свойств крайне важно учитывать толщину каждого сигнального слоя с учетом стандартных толщин и характеристик различных типов материалов печатных плат.

10.Следует использовать высококачественное программное обеспечение для проектирования стека, выбора соответствующих материалов из библиотеки и выполнения расчетов импеданса на основе их размеров.

Стандартный стек слоев печатной платы Hitechpcb

Hitech Circuits Co., Limited производит многослойные печатные платы со слоями в диапазоне от 4 до 38 слоев, толщиной платы от 0,4 мм до 6,0 мм, толщиной меди от 18 мкм до 1050 мкм (от 0,5 унции до 30 унций), толщиной меди внутреннего слоя от 18 мкм до 350 мкм (от 0,5 до 10 унций) и минимальное расстояние между слоями до 3 мил.

На следующих изображениях представлен часто используемый пакет Hitechpcb для обслуживания стандартных печатных плат. Фактическое расположение слоев будет определяться материалом печатной платы и многими другими элементами. Если у вас есть особые требования к слою печатной платы, пришлите толщину печатной платы и количество слоев по электронной почте. Мы поделимся соответствующим стеком соответственно.

Примечание: Наша услуга по созданию прототипов печатных плат предлагает ограниченные возможности для пользовательского стека слоев. Если ваше приложение запрашивает определенный стек слоев, мы рекомендуем стандартную услугу печатных плат.

Примеры проектирования стека печатных плат

4-слойный стек печатной платы

Стандартный 4-слойный стек печатной платы обычно имеет толстый слой сердцевины в центре платы, окруженный двумя более тонкими слоями препрега, а поверхностные слои используются в основном для сигналов и монтажа компонентов. Внутренние слои часто предназначены для силовых и заземляющих цепей. Сквозные отверстия обычно используются для обеспечения соединений между слоями. Паяльная маска с открытыми контактными площадками наносится на внешние слои для обеспечения возможности монтажа компонентов SMD и сквозных отверстий.

6-слойный стек печатных плат

Конструкция 6-слойной печатной платы сопоставима с 4-слойной, но между плоскостями размещены два дополнительных сигнальных слоя, в результате чего получаются два скрытых слоя, которые идеально подходят для высокоскоростных сигналов, и два поверхностных слоя, которые подходят для маршрутизации низкоскоростных сигналов. Размещение сигнальных слоев близко к их смежным плоскостям и использование более толстого центрального сердечника для достижения желаемой толщины платы (например, 62 мил) может значительно улучшить характеристики электромагнитных помех. 

8-слойный стек печатных плат

Для 8-слойного стека печатных плат проект должен включать как минимум три плоскости питания/заземления, чтобы повысить электромагнитную совместимость (ЭМС) и свести к минимуму проблемы, связанные с электромагнитными помехами. Инженеры и проектировщики печатных плат обычно учитывают требования схемы при проектировании компоновки стека.

10-слойный стек печатных плат

10-слойную печатную плату следует использовать, когда требуется 6 слоев маршрутизации и 4 плоскости, а ЭМС имеет значение. Этот типичный 10-слойный стек печатной платы идеален благодаря плотного соединения сигнальных и обратных плоскостей, экранирования высокоскоростных сигнальных слоев, наличия нескольких плоскостей заземления, а также тесно связанной пары плоскостей питания/заземления в центре платы. Высокоскоростные сигналы обычно направляются по сигнальным слоям, скрытым между плоскостями (в данном случае это слои 3-4 и 7-8).

12-слойный стек печатных плат

12 слоев — это максимальное количество слоев, которое обычно удобно изготавливать на плате толщиной 62 мил. Иногда вы увидите 14-16-слойные платы, изготовленные в виде платы толщиной 62MIL, но количество производителей, способных производить их, ограничено теми, которые могут производить платы HDI.

14-слойный стек печатных плат

14-слойный стек печатных плат используется, когда требуется 8 маршрутизирующих (сигнальных) слоев плюс требуется специальный экран критических цепей. Слои 6 и 9 обеспечивают изоляцию чувствительных сигналов, а слои 3 и 4 и 11 и 12 обеспечивают экранирование высокоскоростных сигналов.

16-слойный стек печатных плат

16-слойная печатная плата обеспечивает 10-слойную маршрутизации и обычно используется для чрезвычайно плотных конструкций. Как правило, вы видите 16-слойные печатные платы, где технология маршрутизации используется в приложении EDA.

18-слойный стек печатных плат

18-слойная печатная плата обеспечивает 12-слойную трассировку и обычно используется для чрезвычайно плотных конструкций. Как правило, вы видите 18-слойные печатные платы, где технология маршрутизации используется в приложении EDA.

Подложка для конструкций жестко-гибких печатных плат:

Стандарт IPC-6013 характеризует четыре типа укладки гибких и негибких гибких листов:

Тип 1 — однослойный гибкий: использует один проводящий слой, открытый с одной стороны или покрытый между защитными слоями.

Тип 2 — двухслойный гибкий: используются два проводящих слоя с металлизированными сквозными отверстиями.

Тип 3 - многослойный гибкий: также используются сквозные отверстия между слоями с покрытием, проводники допускаются на всех слоях.

Тип 4 — многослойный Жестко-гибкий: сочетает несгибаемые и адаптируемые слои в негибком сегменте с открытой адаптируемой областью и проводниками на несгибаемых слоях.

Поскольку несгибаемые листы печатных плат имеют различные предварительные требования к 4-слойной жесткой печатной плате, группы планов должны характеризовать различные стеки слоев наряду с негибкими и адаптируемыми зонами печатной платы. Каждая зона или район платы взаимодействует с определенным стеком слоев.

Мы предлагаем расширенное управление стеком слоев печатных плат:

Мы допускаем значение различных стеков для негибких гибких планов. Общий стек экспертных слоев характеризует абсолютное расположение доступных слоев для плана. Вы можете охарактеризовать довольно много подстеков из доступных слоев стека экспертов. менеджер стеков слоев позволяет группам конфигурации тщательно охарактеризовать области изгиба при построении общего состояния несгибаемой гибкой платы.

Наш менеджер разрешает планировщикам проектировать слои печатной платы. Используя менеджер стеков слоев, вы можете добавлять, объединять, исключать и создавать стеки слоев. После того, как менеджер стеков слоев охарактеризует материальные и механические требования слоев, материалов, толщин и диэлектрических постоянных, мы используем таблицу стеков слоев для графического архивирования расположения слоев.

Вы можете охарактеризовать свойства слоя во время разговора с изготовителем. Свойства слоя распространяются на весь слой и на полностью связанные стеки. Все механические слои отображаются после реальных слоев. Вы можете использовать документацию по таблице стека слоев, чтобы уменьшить сложность негибких структур гибкого стека слоев.

Жестко-гибкие жесткие печатные платы дают множество преимуществ, но они не требуются постоянно, и они требуют прогрессивного конфигурирования печатной платы, такого как Hitechpcb.

Некоторые материалы совместимы друг с другом, как указано в нарезных листах IPC,  включая негибкие и гибкие материалы.

Некоторые гибкие и негибкие гибкие печатные платы предназначены для одного или другого статического или динамического скручивания, и при планировании гибкого стека следует помнить о требовании постоянного изгиба.

Вычислите правильный импеданс трассировки для макета печатной платы:

После создания стека слоев печатной платы для вашего 4-слойного стека или доработанной платы вам, возможно, придется установить объективный импеданс для явного следования. С полной компоновкой жесткой конфигурации печатных плат в Hiteh Circuits клиенты могут взять на себя ответственность за все части своего формата и управления. Это включает в себя зазоры между важными бликами, такими как переходные отверстия, подушки и многоугольники, а также характеризующие размеры бликов, чтобы гарантировать достоверность сигнала и технологичность.

Стек из 4-х слоев печатной платы определяет импеданс проводников, направленных на поверхностный слой. Решатель координированного поля от Simberian дает точные оценки импеданса без использования внешнего приложения. Определенная ширина и зазоры, определенные в редакторе плана стека слоев, затем могут быть установлены в качестве правила электрического плана для формата и направления. Целевой импеданс, необходимый для платы, будет поддерживаться на протяжении всего направления, чтобы гарантировать точный формат, в том числе при управлении переходными отверстиями и применении разрывов на интерфейсе с огромными подушками.

В тот момент, когда вы настраиваете печатную плату и меняете количество слоев, мы естественным образом меняем ширину дорожки на размер, который согласуется с импедансом. Порядок целостности сигнала, который можно найти в меню инструментов редактора печатных плат, позволяет вам использовать свойства материала, настроенные с помощью менеджера стека слоев, и реальную ширину дорожек для проверки пересечений импеданса и проблем с отражением.

Постоянное управление спецификациями помогает в производстве печатных плат:

Высокоуровневый набор инструментов проектирования Hitech Circuits Designer доступен благодаря полному набору функций сборки и документирования. Наборы инструментов ECAD открыты рядом со ведомостей материалов (BOM), которая показывает каждый из сегментов, используемых в 4-слойной печатной плате, данные в спецификации учитываются в структуре CAD и оказываются важными для формата печатной платы. а схемы и основные моменты планирования сборки будут извлекать эту информацию, чтобы помочь создавать и сборе записей.

Совокупный климат, предлагаемый внутри, расширяет доступ к этим инструментам, способным постоянно работать с дизайном, рекреации и функциями проверки правил. Установив этот набор функций в отдельном приложении, проектировщики могут с уверенностью производить свои 4-слойные печатные платы.

Использует лучший план, который поможет вам пройти весь цикл конфигурации печатной платы и поможет вам создать усовершенствованное оборудование в рамках отдельной программы.

Лучшая производительность является одним из наиболее важных преимуществ многослойных жестких печатных плат:

Существует множество причин использовать многогранную доску, а не просто экономить место. Различные уровни вашей печатной платы решают проблемы с электрическим исполнением, в том числе следующие:

Экранирование электромагнитных помех: При многоуровневой нагрузке вы можете спроектировать структуру слоев, включающую различные плоскости заземления. Плоскости защищают от приближающегося электромагнитного сопротивления, которое может неправильно управлять цепями нагрузки и останавливать любые дружественные электромагнитные разряды.

Достоверность сигнала: Многослойные листы могут быть расположены в виде микрополосковых или полосковых слоев, чтобы проложить между ними линии быстрой передачи. Эти конструкции обеспечат лучшие пути обратного сигнала, уменьшив шум на плате и контролируя перекрестные помехи и боковую связь между сигналами.

Силовая вертикаль: цельнометаллические силовые и заземляющие плоскости предлагают более совершенную технику для распределения силы и грунтозацепа, чем управление ими с помощью направляющих. Плоскости также помогают поглощать скачки силы, возникающие при высокоскоростном обмене цепями, обеспечивая более чистую организацию циркуляции мощности (PDN).

Термический контроль: многие сегменты печатной платы нагреваются и требуют дополнительных методов охлаждения. Многогранная конструкция платы может помочь в этом, распространяя тепло по всему слою платы.

Многослойная печатная плата изготавливается путем укладки двух или более схем друг на друга, и они имеют надежные предварительно установленные соединения. Поскольку сверление и нанесение покрытия были завершены до того, как все слои были спрессованы вместе, этот метод с самого начала нарушает традиционный производственный процесс. Два самых внутренних слоя состоят из традиционных двойных панелей, а внешние слои отличаются. Они состоят из отдельных независимых панелей. Перед прессованием внутренняя подложка будет просверлена, нанесено покрытие со сквозными отверстиями, нанесен рисунок, проявлен и вытравлен. Наружный слой, подлежащий просверливанию, является сигнальным слоем, который покрывается металлом таким образом, что на внутреннем краю сквозного отверстия образуется сбалансированное медное кольцо. Затем слои скручиваются вместе, образуя многослойную печатную плату, которую можно соединять друг с другом (между компонентами) с помощью пайки волной припоя.

Прессование может производиться в гидравлическом прессе или в камере избыточного давления (автоклаве). В гидравлическом прессе подготовленный материал (для укладки под давлением) помещают под холодное или предварительно нагретое давление (материал с высокой температурой стеклования помещается при температуре 170-180°C). Температура стеклования — это температура, при которой аморфный полимер (смола) или часть аморфной области кристаллического полимера переходит из твердого и хрупкого состояния в вязкое эластичное состояние.

Многослойные печатные платы или многослойные печатные платы представляют собой печатные платы, состоящие из двух или более проводящих слоев (слоев меди). Слой меди прижимается друг к другу слоем смолы (препрег). Из-за сложности процесса изготовления многослойных печатных плат, небольшого объема производства и сложности доработки их цены относительно выше, чем у однослойных и двусторонних печатных плат.

Hitech Circuits производит многослойные печатные платы до 38 слоев, принимает чистые материалы из одного материала или материалы смешанного прессования: Fr4, печатная плата Роджерс, полиамид, печатная плата с металлическим сердечником. Отправьте файлы своих печатных плат на адрес Sales@hitechpcb.com, и мы скоро предоставим вам цену!

Заключение

Конструкция стека печатных плат является важным аспектом как для инженеров-электронщиков, так и для дизайнеров. Для производства высококачественной электроники необходимо учитывать различные факторы. Без хорошо спроектированной печатной платы качество и производительность конечного продукта могут быть значительно снижены. Поэтому для разработчиков важно тщательно выбирать соответствующие материалы и конструкцию печатных плат для получения оптимальных результатов. Если вам не хватает опыта в проектировании печатных плат, подумайте о сотрудничестве со специалистом по проектированию печатных плат.

Команда специалистов по печатным платам в Hitechpcb имеет большой опыт проектирования сложных стеков, включая многослойные стеки и стеки HDI. Мы можем помочь вам в разработке экономичного и технологичного стека, отвечающего всем электрическим требованиям.