Mogelijkheden voor het stapelen van PCB-lagen

Spring naar: Het doel van PCB-laagstapelingen | Doelstellingen bij het maken van een meerlaagse PCB-stack | Andere factoren waarmee u rekening moet houden bij het maken van een meerlagige PCB-stack | Veelvoorkomende soorten PCB-laagstapelingen | MCL is uw bron voor hoogwaardige meerlaagse PCB's | Neem vandaag nog contact op met MCL voor een gratis offerte

Printed circuit boards (PCB's) worden steeds complexer, met meer functies en circuits die in een enkel bord passen. Enkellaagse PCB's zelf worden steeds gecompliceerder, maar PCB-lay-outs moeten nog meer functies bieden in compacte ruimtes. Als gevolg hiervan wenden veel fabrikanten zich tot meerlaagse PCB-stackups. Dus wat is een PCB-stackup? Hoe werkt het en heb je het nodig voor je toepassingen? Hier zijn enkele essentiële punten over PCB-stackups om u te helpen een weloverwogen beslissing te nemen.

Het doel van PCB-laagstapelingen

Een PCB-stackup verwijst naar de rangschikking van koperen en isolerende lagen waaruit een PCB bestaat. Deze lagen zijn zo gerangschikt dat ze meerdere printplaten op hetzelfde apparaat krijgen. In de meest basale vorm bestaan ​​meerlagige PCB's uit ten minste drie geleidende lagen. De onderste laag wordt gesynthetiseerd met de isolatieplaat en elke laag van de printplaat is verbonden met de volgende.

Terwijl PCB-gelaagdheid een complexer en ruimtebesparend bord creëert, bieden PCB-stackups ook de volgende voordelen:

• Maximaliseer de functionaliteit: Meerlaagse PCB's kunnen de snelheid en functionaliteit in het apparaat vermenigvuldigen, wat zorgt voor een functioneler bord.
• Kwetsbaarheid minimaliseren: Lagenstapels kunnen interne lagen helpen beschermen tegen externe ruis, waardoor ze minder kwetsbaar zijn voor schadelijke krachten van buitenaf.
• Bestraling verminderen: Goed ontworpen PCB-lagenstapels kunnen u helpen de straling van uw apparaat tot een minimum te beperken, vooral in snelle lay-outs. Het is echter belangrijk op te merken dat slechte ontwerpen met niet-overeenkomende impedanties gemakkelijk kunnen leiden tot meer EMI-straling dan een normale PCB.
• Verlaag de kosten: Goede laag-PCB-stack-ups kunnen ook helpen om goedkopere productie te realiseren door meerdere circuits op een enkel bord te plaatsen. Eén bord betekent gestroomlijnde productie voor het bord, het onderdeel waarin het bord zal worden gebruikt en de verpakking voor de volledige opstelling.

Naast deze voordelen verminderen PCB-stackups ook impedantiemismatch en signaaloverspraakproblemen. Al deze voordelen maken het zeer wenselijk om PCB-stackups te maken.

Doelstellingen bij het maken van een meerlaagse PCB-stack

Meerlagige PCB-stacks zijn zorgvuldig ontworpen om aan bepaalde ontwerpbehoeften te voldoen. De meest elementaire doelstellingen die meerlaagse PCB's moeten bereiken, zijn onder meer:

1. Grond- en krachtvliegtuigen zijn zo dicht mogelijk aan elkaar gekoppeld.
2. Signaallagen grenzen altijd aan vlakken.
3. Signaallagen zijn zo dicht mogelijk bij hun vlakken gekoppeld.
4. Hogesnelheidssignalen worden door begraven lagen tussen vliegtuigen geleid om straling tegen te houden.
5. Er zijn meerdere grondvlakken meegeleverd om de impedantie en straling te verlagen.

Hoewel je moet proberen om zoveel mogelijk van deze doelen te bereiken, is het belangrijk op te merken dat niet elke PCB-stack aan al deze doelen zal voldoen - in feite kunnen alleen 8-laags boards aan alle vijf de doelen voldoen. U moet nauw samenwerken met uw PCB-engineeringteam om te bepalen welke doelen de hoogste prioriteit hebben voor uw PCB-stackup.

Andere factoren waarmee u rekening moet houden bij het maken van een meerlaagse PCB-stack

Naast de bovenstaande doelstellingen zijn er nog andere ontwerpfactoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwikkelen van een meerlaagse PCB-stack. Enkele van de essentiële problemen die moeten worden opgelost, zijn de volgende:

• Verschuiving tussenlaag: Lagen kunnen gemakkelijk worden verschoven bij het maken van een meerlagige PCB-stapel. Om dit te voorkomen, gebruikt u een hotmelting- en klinknagel-en-deuvelmethode voor het ontwerp aan de zijkant van de planken.
• Maasling stapelen: Delaminatie in de vorm van mazelen is gebruikelijk bij het stapelen van planken. Om dit te voorkomen, voegt u pads toe met een epoxyplaat terwijl u de planken op elkaar plaatst. Deze pads helpen de druk te balanceren om mazelen te elimineren.
• Kernmaterialen: Enkellaagse PCB's kunnen worden gemaakt met standaard substraatmaterialen of aluminium kernen. Het is echter belangrijk op te merken dat PCB's met aluminium kern niet beschikbaar zijn voor meerlaagse stackups, aangezien meerlagige aluminium PCB's uiterst moeilijk te vervaardigen zijn.
• Materiaalconsistentie: Meerlagige PCB's moeten dezelfde materialen van de fabrikant gebruiken voor zowel de kern als de prepreg. Het gebruik van materiaal van verschillende fabrikanten kan leiden tot problemen tijdens het lamineren.
• Buigen en draaien: Er kunnen buig- en draaiproblemen optreden als koper ongelijk verdeeld is in stapels met meerdere lagen. Om deze reden moeten PCB-ontwerpers alle meerlaagse PCB's symmetrisch ontwerpen - stapel kopergewichten, prepreg-dikte en kerndikte moeten symmetrisch zijn.

Naast deze factoren is het van essentieel belang om PCB-emissies nauwlettend te volgen en te ontwerpen. Zorg ervoor dat u het ontwerp optimaliseert om emissies tot een minimum te beperken en vermijd veelvoorkomende problemen in ontwerpen die kunnen leiden tot retourlussen.

Veelvoorkomende soorten PCB-laagstapelingen

Nu u de basisprincipes van het ontwerp kent waar u op moet letten bij meerlaagse PCB-stackups, is het belangrijk om te weten welke soorten stackups beschikbaar zijn en hoe u het juiste stackup-ontwerp voor uw behoeften kunt kiezen. Er zijn vijf soorten PCB-laagstapelingen:2-laags, 4-laags, 6-laags, 8-laags en 10-laags. Hoeveel lagen je nodig hebt, wordt voornamelijk bepaald door de grootte van het circuit, de grootte van het bord en de EMC-vereisten voor het bord. Van daaruit kun je de lay-out van het bord bepalen.

Elk type bord wordt hieronder in meer detail beschreven, samen met de voorwaarden waaronder ze vaak worden gebruikt.

2-laags

Vaak dubbelzijdige PCB's genoemd, zijn 2-laags PCB's waarschijnlijk de meest voorkomende soorten meerlagige PCB's, omdat ze aan beide zijden verbindingen kunnen maken. Deze PCB's bestaan ​​uit drie materiaallagen, waarvan er twee functioneel zijn:

• Signaallaag: Deze toplaag bestaat uit koper met een dikte van ongeveer 0,0014 (1 oz.) inch tot 0,0021 inch (2 oz.).
• Laminaatkern: De laminaatkern scheidt de bovenste en onderste koperlagen, waardoor ze geïsoleerd blijven. Via's creëren verbindingen tussen de zijkanten van het bord.
• Onderste laag: Deze tweede laag koper is vergelijkbaar met de signaallaag met een dikte van ongeveer 0,0014 inch (1 oz.) tot 0,0021 inch (2 oz.).

Deze PCB's zijn goedkoop en relatief eenvoudig te produceren, daarom hebben ze vaak de voorkeur boven de duurdere 4-, 6-, 8- en 10-lagen en hoger. Ze zijn ook zeer functioneel omdat er geen vertragingen zijn in de verspreiding en ze hebben meestal minder potentiële ontwerpproblemen in vergelijking met andere stapelopties.

4-Lagen

In termen van PCB-stackups zijn 4-laagse PCB's de op één na meest voorkomende optie in meerlagige borden. Deze PCB's hebben vier lagen om elektrische signalen te routeren. Deze lagen zijn aan elkaar geklemd, met een boven- en onderlaag aan de buitenkant en twee binnenlagen daartussen. De bovenste en onderste lagen zijn waar componenten en routing worden geplaatst. De binnenste lagen kunnen echter geen externe verbindingen maken, dus worden ze vaak gebruikt als stroomvlakken of voor signaalroutering, wat de kwaliteit van traceersignalen helpt verbeteren en EMI-emissies vermindert. Het is niet aan te raden om de binnenste lagen signaallagen te maken — als je vier signaallagen nodig hebt, is het aan te raden om in een 6-laags bord te kijken.

De twee binnenlagen zijn van elkaar gescheiden met een kernlaag en de boven- en onderlaag worden door prepreg van de binnenlagen gescheiden. Dit resulteert in een stapeling van lagen die er als volgt uitziet:

• Bovenste laag
• Prepreg
• Binnenste laag 1
• Kern
• Binnenste laag 2
• Prepreg
• Onderste laag

Hoewel het duurder is om te prototypen en te produceren dan 2-laagse PCB's, bieden 4-laagse PCB's in het algemeen meer functionaliteit. Met een doordacht ontwerp kunnen ze ook uitstekende signaalintegriteit en EMC-mogelijkheden bieden.

6-laags

Een 6-laags printplaat is functioneel een 4-laags printplaat met twee extra signaallagen. In totaal bevatten 6-laags stackups vier routeringslagen - twee interne en twee buitenste - en twee interne vlakken voor aarding en voeding. Over het algemeen zijn de lagen als volgt gerangschikt:

• Bovenste laag
• Prepreg
• Grondvlak
• Kern
• Routelaag
• Prepreg
• Routelaag
• Kern
• Elektrische vliegtuig
• Prepreg
• Onderste laag

Het hierboven beschreven ontwerp is het meest voorkomende ontwerp, omdat het hogesnelheidssignalering in evenwicht brengt met EMI-regeling. Het ontwerp bereikt dit door hogesnelheidssignalen door de twee begraven lagen te laten lopen terwijl signalen met lage snelheid door de oppervlaktelagen worden geleid.

Dit ontwerp is echter niet voor alle toepassingen effectief. Hogesnelheidsontwerpen houden bijvoorbeeld grond- en krachtvliegtuigen naast elkaar. Ontwerpen die zijn gemaakt voor lage EMI-emissies, hebben daarentegen extra grondvlakken om te helpen bij afscherming. Als u zich afvraagt ​​welke ontwerpvariant het beste werkt voor uw toepassing, werk dan altijd nauw samen met uw PCB-ontwerper en leverancier om de beste opties te bepalen.

8-Lagen

De 8-laags PCB-stackup biedt nog meer opties dan het 6-laags bord door twee extra lagen toe te voegen voor routering of prestaties. Het is ook het eerste bord dat alle vijf de doelstellingen voor meerlaags PCB-ontwerp kan bereiken.

Typische 8-laags PCB-stackups hebben de voedings- en aardlagen in het midden, wat een goede capaciteit tussen de lagen biedt en een scheiding tussen de tweede en derde signaalvlakken om de signaalintegriteit te beschermen. Dit resulteert in een gemeenschappelijke 8-laags PCB-stackup die er als volgt uitziet:

• Signaallaag 1
• Prepreg
• Grondvlak
• Kern
• Signaallaag 2
• Prepreg
• Elektrische vliegtuig
• Kern
• Grondvlak
• Prepreg
• Signaallaag 3
• Kern
• Elektrische vliegtuig
• Prepreg
• Signaallaag 4

Deze PCB's hebben niet meer dan vier signaalvlakken - in plaats van toegevoegde signaalvlakken hebben deze PCB's meer grond- en voedingsvlakken om de EMC-prestaties te optimaliseren. Hoewel dit misschien niet optimaal lijkt, gezien de extra kosten van het vervaardigen van een 8-laags printplaat ten opzichte van een 6-laags PCB, is er een goede reden om voor deze optie te kiezen. Hoewel 8-laagse PCB's duurder zijn dan 2-, 4- en 6-laagse opties, is de procentuele stijging van de kosten van een 8-laags bord ten opzichte van een 6-laags bord minder dan de procentuele stijging van de kosten van een 6-laags printplaat. -laags bord over een 4-laags bord. De kleinere toename maakt het veel gemakkelijker om de kostenstijging te rechtvaardigen voor de verbeterde emissieprestaties.

10-lagen

Als je ontwerp zes routeringslagen nodig heeft, moet je kijken naar een bord met 10 lagen. Een 10-laagse PCB-stack heeft zes signaallagen en vier vlakken, met een strakke koppeling tussen het signaal- en retourvlak. Typische 10-laagse ontwerpen zijn als volgt gerangschikt:

• Signaallaag 1
• Grondvlak
• Signaallaag 2
• Signaallaag 3
• Elektrische vliegtuig
• Grondvlak
• Signaallaag 4
• Signaallaag 5
• Elektrische vliegtuig
• Signaallaag 6

Voor deze opstelling worden hogesnelheidssignalen typisch gerouteerd op de interne signaallagen. Als deze op de juiste manier wordt gestapeld en gerouteerd, kan deze zowel uitstekende signaalintegriteit als geweldige EMC-prestaties bieden. Het wordt niet aanbevolen om een ​​van de aardings- of voedingsvlakken te vervangen door extra signaallagen, omdat dit tot slechte prestaties kan leiden.

MCL is uw bron voor hoogwaardige meerlaagse PCB's

Meerlaagse PCB-stackups zijn een uitstekende optie als u meer functionaliteit op uw PCB nodig heeft. Hoewel de productiekosten en ontwerpbehoeften met elke extra laag toenemen, kan de afweging voor functionaliteit en EMC-verbeteringen de kosten gemakkelijk waard zijn, vooral nu de wereld steeds compacter wordt. Ongeacht het aantal lagen dat u nodig heeft, heeft u echter ook een ervaren PCB-leverancier nodig. Millennium Circuits kan helpen.

Millennium Circuits Limited is een in Pennsylvania gevestigde marktleider op het gebied van PCB's met klanten in verschillende industrieën over de hele wereld. We leveren consequent hoogwaardige printplaten aan onze klanten, ondersteund door innovatie, kwaliteitsborging en jarenlange expertise in het veld. We bieden rigid-flex boards, HDI-boards en stackups, naast vele andere PCB-gerelateerde producten. Het maakt niet uit hoeveel lagen u zoekt, u kunt erop vertrouwen dat MCL elke keer weer kwaliteitsborden levert.

Ook voor de beoordeling van uw PCB kunt u met MCL samenwerken. We bieden bij elke bestelling een gratis PCB-bestandscontrole aan, zodat uw ontwerp foutloos is. We hebben ook een kwaliteitscontroleprogramma met een getraind team dat wordt ondersteund door ultramoderne test- en meetinstrumenten, die we gebruiken om ervoor te zorgen dat het product voldoet aan de IPC A-600-normen en eventuele aanvullende klantvereisten.

Als klap op de vuurpijl zet MCL zich in om de beste service aan onze klanten te leveren. Hiervoor bieden wij een gratis schatting van onze diensten aan. Daarnaast kunnen wij u binnen één werkdag een offerte doen toekomen. Ons doel is om de enige PCB-leverancier te zijn die u ooit nodig zult hebben.

Neem vandaag nog contact op met MCL voor een gratis offerte

Millennium Circuits Limited levert een breed scala aan PCB's en PCB-producten, waaronder meerlaagse printplaten. Voor meer informatie over PCB-stackups en de mogelijkheden die MCL kan bieden, kunt u spreken met het team van specialisten van MCL. Neem vandaag nog contact op met Millennium Circuits als u vragen heeft over stapeling met meerdere lagen.