16-slojni PCB-ji zagotavljajo kompleksnost in prilagodljivost, ki jo zahtevajo sodobne elektronske naprave. Usposobljeno načrtovanje in izbira zaporedij zlaganja in načinov vmesnega povezovanja so ključnega pomena za doseganje optimalne učinkovitosti plošče. V tem članku bomo raziskali premisleke, smernice in najboljše prakse, da bi oblikovalcem in inženirjem pomagali ustvariti učinkovita in zanesljiva 16-slojna vezja.

1. Razumevanje osnov zaporedja zlaganja 16-slojnih PCB-jev

1.1 Opredelitev in namen vrstnega reda zlaganja

Zaporedje zlaganja se nanaša na razporeditev in vrstni red, v katerem so materiali, kot so baker in izolacijske plasti, laminirani skupaj, da tvorijo večplastno vezje. Zaporedje zlaganja določa postavitev signalnih plasti, napajalnih plasti, ozemljitvenih plasti in drugih pomembnih komponent v kup.
Glavni namen zaporedja zlaganja je doseči zahtevane električne in mehanske lastnosti plošče. Ima ključno vlogo pri določanju impedance tiskanega vezja, celovitosti signala, distribucije moči, toplotnega upravljanja in izvedljivosti izdelave. Zaporedje zlaganja vpliva tudi na splošno zmogljivost, zanesljivost in možnost izdelave plošče.

1.2 Dejavniki, ki vplivajo na zasnovo zaporedja zlaganja: Pri načrtovanju zaporedja zlaganja je treba upoštevati več dejavnikov.

16-slojno PCB:

a) Električni vidiki:Razporeditev signalnih, močnostnih in ozemljitvenih ravnin je treba optimizirati, da se zagotovi pravilna celovitost signala, nadzor impedance in zmanjšanje elektromagnetnih motenj.
b) Toplotni vidiki:Postavitev napajalnih in ozemljitvenih ravnin ter vključitev toplotnih prehodov pripomorejo k učinkovitemu odvajanju toplote in ohranjanju optimalne delovne temperature komponente.
c) Proizvodne omejitve:Izbrano zaporedje zlaganja mora upoštevati zmožnosti in omejitve postopka izdelave PCB, kot so razpoložljivost materiala, število plasti, razmerje vrtanja,in natančnost poravnave.
d) Optimizacija stroškov:Izbira materialov, število plasti in kompleksnost zlaganja mora biti skladna s proračunom projekta, hkrati pa mora biti zagotovljena zahtevana zmogljivost in zanesljivost.

1.3 Pogoste vrste zaporedij zlaganja 16-slojnih vezij: Obstaja več običajnih zaporedij zlaganja za 16-slojne

PCB, odvisno od želene zmogljivosti in zahtev. Nekateri pogosti primeri vključujejo:

a) Simetrično zaporedje zlaganja:To zaporedje vključuje postavitev signalnih plasti simetrično med močnostno in ozemljitveno plastjo, da se doseže dobra celovitost signala, minimalen presluh in uravnoteženo odvajanje toplote.
b) Zaporedno zaporedje zlaganja:V tem zaporedju so signalne plasti zaporedno med napajalno in ozemljitveno plastjo. Zagotavlja večji nadzor nad razporeditvijo plasti in je koristen za izpolnjevanje posebnih zahtev glede celovitosti signala.
c) Mešani vrstni red zlaganja:To vključuje kombinacijo simetričnega in zaporednega vrstnega reda zlaganja. Omogoča prilagoditev in optimizacijo postavitve za določene dele plošče.
d) Zaporedje zlaganja, občutljivo na signal:To zaporedje postavi občutljive signalne plasti bližje ozemljitveni ravnini za boljšo odpornost proti hrupu in izolacijo.

2. Ključni pomisleki za izbiro zaporedja zlaganja 16-slojnih PCB:

2.1 Premisleki o celovitosti signala in celovitosti napajanja:

Zaporedje zlaganja ima pomemben vpliv na celovitost signala in celovitost napajanja plošče. Pravilna postavitev ravnin signala in moči/ozemljitve je ključnega pomena za zmanjšanje tveganja popačenja signala, šuma in elektromagnetnih motenj. Ključni vidiki vključujejo:

a) Postavitev signalne plasti:Plasti signala za visoke hitrosti je treba namestiti blizu ozemljitvene plošče, da zagotovijo povratno pot z nizko induktivnostjo in zmanjšajo šumno sklopitev. Signalne plasti je treba tudi skrbno razporediti, da zmanjšate poševnost signala in ujemanje dolžine.
b) Porazdelitev ravni moči:Zaporedje zlaganja mora zagotoviti ustrezno porazdelitev ravnine moči za podporo celovitosti napajanja. Zadostne napajalne in ozemljitvene ravnine bi morale biti strateško nameščene, da bi čim bolj zmanjšali padce napetosti, prekinitve impedance in šumno sklopitev.
c) Ločilni kondenzatorji:Pravilna namestitev ločilnih kondenzatorjev je ključnega pomena za zagotovitev ustreznega prenosa moči in zmanjšanje hrupa napajanja. Zaporedje zlaganja mora zagotavljati bližino in bližino ločilnih kondenzatorjev od napajalne in ozemljitvene ravnine.

2.2 Toplotno upravljanje in odvajanje toplote:

Učinkovito upravljanje toplote je ključnega pomena za zagotavljanje zanesljivosti in učinkovitosti tiskanega vezja. Zaporedje zlaganja mora upoštevati pravilno postavitev napajalnih in ozemljitvenih plošč, toplotnih prehodov in drugih hladilnih mehanizmov. Pomembni vidiki vključujejo:

a) Porazdelitev ravni moči:Ustrezna porazdelitev moči in ozemljitvenih ravnin po celotnem skladu pomaga usmeriti toploto stran od občutljivih komponent in zagotavlja enakomerno porazdelitev temperature po plošči.
b) Toplotni prehodi:Zaporedje zlaganja mora omogočati učinkovito postavitev toplotnih prehodov, da se olajša odvajanje toplote od notranjega sloja do zunanjega sloja ali hladilnika. To pomaga preprečiti lokalizirana vroča mesta in zagotavlja učinkovito odvajanje toplote.
c) Postavitev komponent:Zaporedje zlaganja mora upoštevati razporeditev in bližino grelnih komponent, da preprečite pregrevanje. Upoštevati je treba tudi pravilno poravnavo komponent s hladilnimi mehanizmi, kot so hladilniki ali ventilatorji.

2.3 Proizvodne omejitve in optimizacija stroškov:

Zaporedje zlaganja mora upoštevati proizvodne omejitve in optimizacijo stroškov, saj igrajo pomembno vlogo pri izvedljivosti in cenovni dostopnosti plošče. Premisleki vključujejo:

a) Razpoložljivost materiala:Izbrano zaporedje zlaganja mora biti skladno z razpoložljivostjo materialov in njihovo združljivostjo z izbranim postopkom izdelave PCB.
b) Število plasti in kompleksnost:Zaporedje zlaganja je treba oblikovati v okviru omejitev izbranega postopka izdelave tiskanega vezja, pri čemer je treba upoštevati dejavnike, kot so število plasti, razmerje vrtanja in natančnost poravnave.
c) Optimizacija stroškov:Zaporedje zlaganja mora optimizirati uporabo materialov in zmanjšati kompleksnost izdelave brez ogrožanja zahtevane zmogljivosti in zanesljivosti. Prizadevati si mora zmanjšati stroške, povezane z materialnimi odpadki, kompleksnostjo postopka in montažo.

2.4 Poravnava plasti in preslušavanje signala:

Zaporedje zlaganja mora obravnavati težave s poravnavo plasti in zmanjšati preslušavanje signala, ki lahko negativno vpliva na celovitost signala. Pomembni vidiki vključujejo:

a) Simetrično zlaganje:Simetrično zlaganje signalnih plasti med napajalno in ozemljitveno plastjo pomaga zmanjšati sklopitev in zmanjšati preslušavanje.
b) Usmerjanje diferencialnih parov:Zaporedje zlaganja mora omogočiti pravilno poravnavo signalnih plasti za učinkovito usmerjanje diferencialnih signalov visoke hitrosti. To pomaga ohranjati integriteto signala in zmanjša preslušavanje.
c) Ločevanje signala:Zaporedje zlaganja mora upoštevati ločevanje občutljivih analognih in digitalnih signalov za zmanjšanje presluha in motenj.

2.5 Nadzor impedance in RF/mikrovalovna integracija:

Za RF/mikrovalovne aplikacije je zaporedje zlaganja ključnega pomena za dosego ustreznega nadzora impedance in integracije. Ključni vidiki vključujejo:

a) Nadzorovana impedanca:Zaporedje zlaganja mora omogočati nadzorovano zasnovo impedance ob upoštevanju dejavnikov, kot so širina sledi, debelina dielektrika in razporeditev plasti. To zagotavlja pravilno širjenje signala in ujemanje impedance za RF/mikrovalovne signale.
b) Postavitev signalne plasti:RF/mikrovalovni signali morajo biti strateško nameščeni blizu zunanje plasti, da se zmanjšajo motnje drugih signalov in zagotovi boljše širjenje signala.
c) RF zaščita:Zaporedje zlaganja mora vključevati pravilno postavitev ozemljitvenih in zaščitnih plasti za izolacijo in zaščito RF/mikrovalovnih signalov pred motnjami.

3. Metode povezovanja vmesnega sloja

3.1 Skoznje luknje, slepe luknje in zakopane luknje:

Vias se pogosto uporabljajo v načrtovanju tiskanih vezij (PCB) kot sredstvo za povezovanje različnih plasti. Imajo izvrtane luknje skozi vse plasti tiskanega vezja in so prevlečene, da zagotovijo električno kontinuiteto. Skoznje luknje zagotavljajo močno električno povezavo in jih je relativno enostavno narediti in popraviti. Vendar pa zahtevajo večje velikosti svedrov, ki zavzamejo dragocen prostor na tiskanem vezju in omejujejo možnosti usmerjanja.
Slepi in zakopani prehodi so alternativne metode vmesnega povezovanja, ki nudijo prednosti pri izrabi prostora in prilagodljivosti usmerjanja.
Slepi prehodi so izvrtani iz površine PCB in se končajo v notranjih plasteh, ne da bi šli skozi vse plasti. Omogočajo povezave med sosednjimi plastmi, medtem ko globlje plasti ostanejo neprizadete. To omogoča učinkovitejšo uporabo prostora na plošči in zmanjša število vrtalnih lukenj. Po drugi strani pa so zakopane odprtine luknje, ki so popolnoma zaprte znotraj notranjih plasti tiskanega vezja in ne segajo do zunanjih plasti. Zagotavljajo povezave med notranjimi plastmi brez vpliva na zunanje plasti. Zakopane odprtine imajo večje prednosti pri varčevanju s prostorom kot skoznje luknje in slepe odprtine, ker ne zavzamejo prostora v zunanji plasti.
Izbira skoznjih lukenj, slepih odprtin in zakopanih odprtin je odvisna od posebnih zahtev zasnove PCB. Skoznje luknje se običajno uporabljajo v enostavnejših izvedbah ali kjer je glavna skrb robustnost in popravljivost. Pri zasnovah z visoko gostoto, kjer je prostor kritični dejavnik, kot so ročne naprave, pametni telefoni in prenosni računalniki, imajo prednost slepi in zakopani prehodi.

3.2 Mikropore inHDI tehnologija:

Microvias so luknje majhnega premera (običajno manj kot 150 mikronov), ki zagotavljajo vmesne povezave visoke gostote v PCB-jih. Ponujajo pomembne prednosti pri miniaturizaciji, celovitosti signala in prilagodljivosti usmerjanja.
Mikrovie lahko razdelimo na dve vrsti: mikrovije s skoznjo luknjo in slepe mikrovije. Microvias so izdelani z vrtanjem lukenj na zgornji površini tiskanega vezja in segajo skozi vse plasti. Slepi mikroviji, kot pove že ime, segajo le do določenih notranjih plasti in ne prodrejo v vse plasti.
HDI (High-density interconnect) je tehnologija, ki uporablja mikroprevode in napredne proizvodne tehnike za doseganje večje gostote vezja in zmogljivosti. Tehnologija HDI omogoča postavitev manjših komponent in tesnejše usmerjanje, kar ima za posledico manjše faktorje oblike in večjo celovitost signala. Tehnologija HDI ponuja številne prednosti pred tradicionalno tehnologijo PCB v smislu miniaturizacije, izboljšanega širjenja signala, zmanjšanega popačenja signala in izboljšane funkcionalnosti. Omogoča večplastne zasnove z več mikroprehodi, s čimer skrajša dolžine medsebojnih povezav in zmanjša parazitsko kapacitivnost in induktivnost.
Tehnologija HDI omogoča tudi uporabo naprednih materialov, kot so visokofrekvenčni laminati in tanke dielektrične plasti, ki so kritične za RF/mikrovalovne aplikacije. Zagotavlja boljši nadzor impedance, zmanjšuje izgubo signala in zagotavlja zanesljiv prenos signala visoke hitrosti.

3.3 Materiali in postopki za vmesno povezavo:

Izbira vmesnih povezovalnih materialov in tehnik je ključnega pomena za zagotavljanje dobrih električnih lastnosti, mehanske zanesljivosti in izdelave PCB-jev. Nekateri pogosto uporabljeni materiali in tehnike vmesnih povezav so:

a) baker:Baker se pogosto uporablja v prevodnih plasteh in prehodih PCB-jev zaradi svoje odlične prevodnosti in sposobnosti spajkanja. Običajno je nameščen na luknjo, da zagotovi zanesljivo električno povezavo.
b) Spajkanje:Tehnike spajkanja, kot je valovito spajkanje ali reflow spajkanje, se pogosto uporabljajo za izdelavo električnih povezav med skoznjimi luknjami na PCB-jih in drugimi komponentami. Na prehod nanesite spajkalno pasto in jo segrejte, da stopite spajko in ustvarite zanesljivo povezavo.
c) Galvanizacija:Tehnike galvanizacije, kot je brezelektrično bakrenje ali elektrolitski baker, se uporabljajo za ploščanje prehodov za izboljšanje prevodnosti in zagotavljanje dobrih električnih povezav.
d) Lepljenje:Tehnike lepljenja, kot je lepljenje z lepilom ali termokompresijsko lepljenje, se uporabljajo za spajanje večplastnih struktur in ustvarjanje zanesljivih medsebojnih povezav.
e) Dielektrični material:Izbira dielektričnega materiala za zlaganje PCB je ključnega pomena za vmesne povezave. Visokofrekvenčni laminati, kot sta FR-4 ali Rogers laminati, se pogosto uporabljajo za zagotovitev dobre celovitosti signala in zmanjšanje izgube signala.

3.4 Prečna zasnova in pomen:

Zasnova prečnega prereza sklopa PCB določa električne in mehanske lastnosti povezav med plastmi. Ključni premisleki za načrtovanje prečnega prereza vključujejo:

a) Razporeditev plasti:Razporeditev signalnih, močnostnih in ozemljitvenih ravnin v sklopu PCB vpliva na celovitost signala, celovitost napajanja in elektromagnetne motnje (EMI). Pravilna postavitev in poravnava signalnih plasti z napajalnimi in ozemljitvenimi ravninami pomaga zmanjšati šumno sklopitev in zagotoviti povratne poti z nizko induktivnostjo.
b) Nadzor impedance:Zasnova preseka mora upoštevati zahteve glede nadzorovane impedance, zlasti za digitalne ali RF/mikrovalovne signale visoke hitrosti. To vključuje ustrezno izbiro dielektričnih materialov in debelin za doseganje želene karakteristične impedance.
c) Toplotno upravljanje:Zasnova preseka mora upoštevati učinkovito odvajanje toplote in toplotno upravljanje. Pravilna postavitev napajalnih in ozemljitvenih ravnin, toplotnih prehodov in komponent s hladilnimi mehanizmi (kot so hladilni odvodi) pomagajo pri odvajanju toplote in ohranjanju optimalnih delovnih temperatur.
d) Mehanska zanesljivost:Zasnova odseka mora upoštevati mehansko zanesljivost, zlasti pri aplikacijah, ki so lahko izpostavljene toplotnim ciklom ali mehanskim obremenitvam. Ustrezen izbor materialov, tehnik lepljenja in konfiguracije zlaganja pomagajo zagotoviti strukturno celovitost in vzdržljivost tiskanega vezja.

4. Smernice za načrtovanje 16-slojnega tiskanega vezja

4.1 Dodelitev in porazdelitev plasti:

Pri načrtovanju 16-slojnega vezja je pomembno skrbno dodeliti in porazdeliti plasti, da optimizirate zmogljivost in celovitost signala. Tukaj je nekaj smernic za dodeljevanje ravni
in distribucija:

Določite potrebno število signalnih plasti:
Upoštevajte kompleksnost zasnove vezja in število signalov, ki jih je treba usmeriti. Dodelite dovolj slojev signala, da se prilagodijo vsem zahtevanim signalom, pri čemer zagotovite ustrezen prostor za usmerjanje in preprečite pretiranozastoji. Dodeli ozemljitvene in močnostne ravnine:
Dodelite vsaj dve notranji plasti ozemljitveni in napajalni ravnini. Ozemljitvena plošča pomaga zagotoviti stabilno referenco za signale in zmanjša elektromagnetne motnje (EMI). Napajalna ravnina zagotavlja distribucijsko omrežje z nizko impedanco, ki pomaga zmanjšati padce napetosti.
Ločite plasti občutljivega signala:
Odvisno od aplikacije bo morda treba ločiti občutljive ali hitre signalne plasti od hrupnih ali visokozmogljivih plasti, da preprečite motnje in preslušavanje. To lahko storite tako, da med njimi postavite namenske ozemljitvene ali napajalne ravnine ali uporabite izolacijske plasti.
Enakomerno porazdelite signalne plasti:
Plasti signalov enakomerno porazdelite po celotnem naboru plošč, da zmanjšate spajanje med sosednjimi signali in ohranite celovitost signala. Izogibajte se postavljanju signalnih plasti eno zraven druge v istem območju zlaganja, da zmanjšate preslušavanje med plastmi.
Razmislite o visokofrekvenčnih signalih:
Če vaša zasnova vsebuje visokofrekvenčne signale, razmislite o tem, da bi plasti visokofrekvenčnega signala postavili bližje zunanjim plastem, da zmanjšate učinke prenosnega voda in zamude pri širjenju.

4.2 Usmerjanje in usmerjanje signala:

Usmerjanje in zasnova sledenja signalu sta ključnega pomena za zagotavljanje pravilne celovitosti signala in zmanjšanje motenj. Tukaj je nekaj smernic za postavitev in usmerjanje signala na 16-slojnih vezjih:

Uporabite širše sledi za visokotokovne signale:
Za signale, ki prenašajo velik tok, kot so napajalne in ozemljitvene povezave, uporabite širše sledi, da zmanjšate upor in padec napetosti.
Ustrezna impedanca za signale visoke hitrosti:
Pri signalih visoke hitrosti zagotovite, da se impedanca sledi ujema z značilno impedanco prenosnega voda, da preprečite odboje in oslabitev signala. Uporabite tehnike načrtovanja nadzorovane impedance in pravilne izračune širine sledi.
Zmanjšajte dolžine sledi in točke križanja:
Dolžine sledi naj bodo čim krajše in zmanjšajte število križišč, da zmanjšate parazitsko kapacitivnost, induktivnost in motnje. Optimizirajte postavitev komponent in uporabite namenske usmerjevalne plasti, da se izognete dolgim, zapletenim sledenjem.
Ločeni signali visoke in nizke hitrosti:
Ločite signale visoke in nizke hitrosti, da čim bolj zmanjšate vpliv šuma na signale visoke hitrosti. Postavite hitre signale na namenske signalne plasti in jih hranite stran od močnih ali hrupnih komponent.
Uporabite diferencialne pare za signale visoke hitrosti:
Če želite zmanjšati šum in ohraniti celovitost signala za diferencialne signale visoke hitrosti, uporabite tehnike usmerjanja diferencialnih parov. Impedanca in dolžina diferencialnih parov naj bosta usklajeni, da preprečite poševnost signala in preslušavanje.

4.3 Ozemljitvena plast in porazdelitev moči:

Pravilna porazdelitev ozemljitvenih in napajalnih ravnin je ključnega pomena za doseganje dobre celovitosti napajanja in zmanjšanje elektromagnetnih motenj. Tukaj je nekaj smernic za dodelitev ozemljitvene in napajalne ravnine na 16-slojnih tiskanih vezjih:

Dodelite namenske ozemljitvene in močnostne ravnine:
Dodelite vsaj dve notranji plasti za namensko ozemljitveno in napajalno ravnino. To pomaga zmanjšati ozemljitvene zanke, zmanjšati EMI in zagotoviti povratno pot z nizko impedanco za visokofrekvenčne signale.
Ločene digitalne in analogne ozemljitvene ravnine:
Če ima konstrukcija digitalne in analogne odseke, je priporočljivo imeti ločene ozemljitvene ravnine za vsak odsek. To pomaga minimizirati sklapljanje hrupa med digitalnim in analognim delom ter izboljša celovitost signala.
Ozemljitvene in napajalne ravnine postavite blizu signalnih ravnin:
Postavite ozemljitvene in napajalne ravnine blizu signalnih ravnin, ki jih napajajo, da zmanjšate območje zanke in zmanjšate zajemanje šuma.
Uporabite več prehodov za močne ravnine:
Uporabite več prehodov za povezavo napajalnih ravnin za enakomerno porazdelitev moči in zmanjšanje impedance napajalnih ravnin. To pomaga zmanjšati padce napajalne napetosti in izboljša celovitost napajanja.
Izogibajte se ozkim vratom v električnih letalih:
Izogibajte se ozkim vratom v napajalnih ravninah, saj lahko povzročijo gnečo toka in povečajo upor, kar povzroči padce napetosti in neučinkovitost napajalne ravnine. Uporabite močne povezave med različnimi območji ravni moči.

4.4 Namestitev termalne podloge in prehoda:

Pravilna namestitev termalnih blazinic in prehodov je ključnega pomena za učinkovito odvajanje toplote in preprečevanje pregrevanja komponent. Tukaj je nekaj smernic za termalno ploščico in namestitev prek 16-slojnih vezij:

Namestite toplotno blazinico pod komponente, ki proizvajajo toploto:
Prepoznajte komponento, ki proizvaja toploto (na primer ojačevalnik moči ali visokozmogljiv IC) in postavite toplotno blazinico neposredno pod njo. Te toplotne blazinice zagotavljajo neposredno toplotno pot za prenos toplote na notranji toplotni sloj.
Uporabite več toplotnih prehodov za odvajanje toplote:
Uporabite več toplotnih prehodov za povezavo toplotne plasti in zunanje plasti, da zagotovite učinkovito odvajanje toplote. Te odprtine lahko postavite v zamaknjenem vzorcu okoli toplotne blazinice, da dosežete enakomerno porazdelitev toplote.
Upoštevajte toplotno impedanco in nalaganje plasti:
Pri načrtovanju toplotnih prehodov upoštevajte toplotno impedanco materiala plošče in zlaganje plasti. Optimizirajte velikost prehodov in razmik, da čim bolj zmanjšate toplotni upor in povečate odvajanje toplote.

4.5 Postavitev komponent in celovitost signala:

Pravilna namestitev komponent je ključnega pomena za ohranjanje celovitosti signala in zmanjšanje motenj. Tukaj je nekaj smernic za namestitev komponent na 16-slojno vezje:

Skupine povezane komponente:
Združite povezane komponente, ki so del istega podsistema ali imajo močne električne interakcije. To zmanjša dolžino sledi in minimizira oslabitev signala.
Komponente za visoke hitrosti naj bodo blizu:
Komponente visoke hitrosti, kot so visokofrekvenčni oscilatorji ali mikrokontrolerji, postavite blizu drug drugemu, da zmanjšate dolžine sledi in zagotovite ustrezno celovitost signala.
Minimizirajte dolžino sledi kritičnih signalov:
Zmanjšajte dolžino sledi kritičnih signalov, da zmanjšate zakasnitev širjenja in oslabitev signala. Te komponente postavite čim bližje.
Ločite občutljive komponente:
Ločite komponente, občutljive na hrup, kot so analogne komponente ali senzorji nizke ravni, od visoko zmogljivih ali hrupnih komponent, da zmanjšate motnje in ohranite celovitost signala.
Razmislite o ločitvi kondenzatorjev:
Namestite ločilne kondenzatorje čim bližje napajalnim zatičem vsake komponente, da zagotovite čisto napajanje in zmanjšate nihanja napetosti. Ti kondenzatorji pomagajo stabilizirati oskrbo z električno energijo in zmanjšajo vezavo šuma.

5. Orodja za simulacijo in analizo za Stack-Up Design

5.1 Programska oprema za 3D modeliranje in simulacijo:

Programska oprema za 3D modeliranje in simulacijo je pomembno orodje za načrtovanje skladov, saj oblikovalcem omogoča ustvarjanje virtualnih predstavitev sklopov PCB. Programska oprema lahko vizualizira plasti, komponente in njihove fizične interakcije. S simulacijo nabora lahko oblikovalci prepoznajo morebitne težave, kot so preslušavanje signala, EMI in mehanske omejitve. Prav tako pomaga preveriti razporeditev komponent in optimizirati celotno zasnovo tiskanega vezja.

5.2 Orodja za analizo integritete signala:

Orodja za analizo integritete signala so ključnega pomena za analizo in optimizacijo električnega delovanja sklopov PCB. Ta orodja uporabljajo matematične algoritme za simulacijo in analizo obnašanja signala, vključno z nadzorom impedance, odboji signala in spajanjem šuma. Z izvajanjem simulacije in analize lahko oblikovalci zgodaj v procesu načrtovanja prepoznajo morebitne težave s celovitostjo signala in izvedejo potrebne prilagoditve, da zagotovijo zanesljiv prenos signala.

5.3 Orodja za termično analizo:

Orodja za termično analizo igrajo pomembno vlogo pri načrtovanju skladov z analizo in optimizacijo termičnega upravljanja PCB-jev. Ta orodja simulirajo odvajanje toplote in porazdelitev temperature znotraj vsake plasti sklada. Z natančnim modeliranjem odvajanja moči in poti prenosa toplote lahko oblikovalci identificirajo vroče točke, optimizirajo postavitev bakrenih plasti in toplotnih prehodov ter zagotovijo ustrezno hlajenje kritičnih komponent.

5.4 Zasnova za izdelovalnost:

Zasnova za izdelljivost je pomemben vidik zasnove skladov. Na voljo so različna programska orodja, ki lahko pomagajo zagotoviti učinkovito izdelavo izbranega sklada. Ta orodja zagotavljajo povratne informacije o izvedljivosti doseganja želenega zlaganja ob upoštevanju dejavnikov, kot so razpoložljivost materiala, debelina sloja, proizvodni proces in stroški izdelave. Oblikovalcem pomagajo pri sprejemanju informiranih odločitev za optimizacijo zlaganja za poenostavitev proizvodnje, zmanjšanje tveganja zamud in povečanje donosa.

6. Postopek načrtovanja po korakih za 16-slojne PCB-je

6.1 Začetno zbiranje zahtev:

V tem koraku zberite vse potrebne zahteve za 16-slojno zasnovo PCB. Razumeti funkcionalnost tiskanega vezja, zahtevano električno zmogljivost, mehanske omejitve in vse posebne smernice ali standarde za načrtovanje, ki jih je treba upoštevati.

6.2 Dodelitev in razporeditev komponent:

V skladu z zahtevami dodelite komponente na PCB in določite njihovo razporeditev. Upoštevajte dejavnike, kot so celovitost signala, toplotni vidiki in mehanske omejitve. Združite komponente na podlagi električnih značilnosti in jih strateško postavite na ploščo, da zmanjšate motnje in optimizirate pretok signala.

6.3 Oblikovanje skladov in porazdelitev plasti:

Določite načrt zlaganja za 16-slojno tiskano vezje. Pri izbiri ustreznega materiala upoštevajte dejavnike, kot so dielektrična konstanta, toplotna prevodnost in stroški. Dodelite signalne, močnostne in ozemljitvene ravnine glede na električne zahteve. Ozemljitvene in napajalne ravnine postavite simetrično, da zagotovite uravnotežen sklad in izboljšate celovitost signala.

6.4 Usmerjanje signala in optimizacija usmerjanja:

V tem koraku so signalne sledi speljane med komponentami, da se zagotovi ustrezen nadzor impedance, celovitost signala in minimizira preslušavanje signala. Optimizirajte usmerjanje, da zmanjšate dolžino kritičnih signalov, preprečite prečkanje občutljivih sledi in ohranite ločitev med hitrimi in nizkohitrostnimi signali. Po potrebi uporabite diferencialne pare in tehnike usmerjanja z nadzorovano impedanco.

6.5 Povezave med sloji in postavitev:

Načrtujte postavitev povezovalnih prehodov med plastmi. Določite ustrezno vrsto prehoda, kot je skoznja ali slepa luknja, na podlagi prehodov slojev in povezav komponent. Optimizirajte s postavitvijo, da zmanjšate odboje signala, prekinitve impedance in ohranite enakomerno porazdelitev na tiskanem vezju.

6.6 Končna verifikacija načrta in simulacija:

Pred izdelavo se izvede končna verifikacija konstrukcije in simulacije. Uporabite simulacijska orodja za analizo zasnov tiskanih vezij glede celovitosti signala, celovitosti napajanja, toplotnega obnašanja in možnosti izdelave. Preverite zasnovo glede na začetne zahteve in izvedite potrebne prilagoditve, da optimizirate delovanje in zagotovite možnost izdelave.
Sodelujte in komunicirajte z drugimi zainteresiranimi stranmi, kot so elektroinženirji, strojni inženirji in proizvodne ekipe v celotnem procesu načrtovanja, da zagotovite izpolnjevanje vseh zahtev in razrešitev morebitnih težav. Redno pregledujte in ponavljajte načrte, da vključite povratne informacije in izboljšave.

7. Najboljše prakse in študije primerov v industriji

7.1 Uspešni primeri 16-slojne zasnove PCB:

Študija primera 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. je uspešno zasnoval 16-slojno PCB za visokohitrostno omrežno opremo. S skrbnim upoštevanjem celovitosti signala in porazdelitve moči dosežejo vrhunsko zmogljivost in zmanjšajo elektromagnetne motnje. Ključ do njihovega uspeha je popolnoma optimizirana zasnova zlaganja z uporabo tehnologije usmerjanja z nadzorovano impedanco.

Študija primera 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. je zasnoval 16-slojno PCB za kompleksno medicinsko napravo. Z uporabo kombinacije komponent za površinsko montažo in skoznjo luknjo so dosegli kompaktno, a zmogljivo zasnovo. Skrbna postavitev komponent in učinkovito usmerjanje zagotavljata odlično celovitost in zanesljivost signala.

7.2 Učite se iz napak in se izogibajte pastem:

Študija primera 1:Nekateri proizvajalci tiskanih vezij so naleteli na težave s celovitostjo signala pri 16-slojni zasnovi PCB komunikacijske opreme. Razlogi za neuspeh so bili nezadostno upoštevanje nadzora impedance in pomanjkanje ustrezne porazdelitve ozemljitvene ravnine. Naučena lekcija je skrbno analizirati zahteve glede integritete signala in uveljaviti stroge smernice za načrtovanje nadzora impedance.

Študija primera 2:Nekateri izdelovalci tiskanih vezij so se soočali s proizvodnimi izzivi s 16-slojnimi tiskanimi vezji zaradi zapletenosti zasnove. Prekomerna uporaba slepih odprtin in gosto zapakiranih komponent povzroča težave pri izdelavi in ​​montaži. Naučena lekcija je najti ravnotežje med zapletenostjo zasnove in možnostjo izdelave glede na zmogljivosti izbranega proizvajalca PCB.

Da bi se izognili pastem in pastem pri oblikovanju 16-slojnega tiskanega vezja, je ključnega pomena:

a. Temeljito razumeti zahteve in omejitve zasnove.
b. Zložene konfiguracije, ki optimizirajo celovitost signala in porazdelitev moči. c. Previdno porazdelite in razporedite komponente, da optimizirate delovanje in poenostavite proizvodnjo.
d. Zagotovite ustrezne tehnike usmerjanja, kot je nadzor impedance in izogibanje pretirani uporabi slepih prehodov.
e. Sodelujte in učinkovito komunicirajte z vsemi zainteresiranimi stranmi, vključenimi v proces načrtovanja, vključno z inženirji elektrotehnike in strojništva ter proizvodnimi skupinami.
f. Izvedite celovito preverjanje zasnove in simulacijo, da prepoznate in odpravite morebitne težave pred proizvodnjo.