16-vrstvové dosky plošných spojov poskytujú zložitosť a flexibilitu, ktorú vyžadujú moderné elektronické zariadenia. Zručný dizajn a výber sekvencií stohovania a spôsobov spojenia medzi vrstvami sú rozhodujúce pre dosiahnutie optimálneho výkonu dosky. V tomto článku preskúmame úvahy, pokyny a osvedčené postupy, ktoré pomôžu dizajnérom a inžinierom vytvoriť efektívne a spoľahlivé 16-vrstvové dosky plošných spojov.

1. Pochopenie základov postupnosti stohovania 16-vrstvových DPS

1.1 Definícia a účel stohovacieho poriadku

Poradie ukladania sa týka usporiadania a poradia, v ktorom sú materiály ako meď a izolačné vrstvy laminované dohromady, aby vytvorili viacvrstvovú dosku s plošnými spojmi. Poradie ukladania určuje umiestnenie signálových vrstiev, výkonových vrstiev, zemných vrstiev a iných dôležitých komponentov v zásobníka.
Hlavným účelom stohovacej sekvencie je dosiahnuť požadované elektrické a mechanické vlastnosti dosky. Hrá zásadnú úlohu pri určovaní impedancie dosky plošných spojov, integrity signálu, distribúcie energie, tepelného manažmentu a výrobnej realizovateľnosti. Poradie stohovania tiež ovplyvňuje celkový výkon, spoľahlivosť a vyrobiteľnosť dosky.

1.2 Faktory ovplyvňujúce návrh poradia stohovania: Pri navrhovaní poradia stohovania je potrebné zvážiť niekoľko faktorov.

16-vrstvová doska plošných spojov:

a) Elektrické hľadiská:Usporiadanie signálových, napájacích a uzemňovacích plôch by malo byť optimalizované, aby sa zabezpečila správna integrita signálu, kontrola impedancie a zníženie elektromagnetického rušenia.
b) Tepelné hľadiská:Umiestnenie napájacích a uzemňovacích plôch a zahrnutie tepelných priechodov pomáha efektívne odvádzať teplo a udržiavať optimálnu prevádzkovú teplotu komponentu.
c) Výrobné obmedzenia:Zvolená postupnosť stohovania by mala zohľadňovať možnosti a obmedzenia výrobného procesu DPS, ako je dostupnosť materiálu, počet vrstiev, pomer strán vrtákov,a presnosť zarovnania.
d) Optimalizácia nákladov:Výber materiálov, počet vrstiev a zložitosť ukladania by mali byť v súlade s rozpočtom projektu a zároveň zabezpečiť požadovaný výkon a spoľahlivosť.

1.3 Bežné typy sekvencií stohovania 16-vrstvových dosiek plošných spojov: Existuje niekoľko bežných sekvencií stohovania pre 16-vrstvové

PCB, v závislosti od požadovaného výkonu a požiadaviek. Niektoré bežné príklady zahŕňajú:

a) Symetrická postupnosť stohovania:Táto sekvencia zahŕňa umiestnenie signálových vrstiev symetricky medzi napájaciu a zemnú vrstvu, aby sa dosiahla dobrá integrita signálu, minimálne presluchy a vyvážený rozptyl tepla.
b) Postupnosť postupného ukladania:V tejto sekvencii sú vrstvy signálu postupne medzi napájacou a zemnou vrstvou. Poskytuje väčšiu kontrolu nad usporiadaním vrstiev a je výhodný pre splnenie špecifických požiadaviek na integritu signálu.
c) Zmiešané poradie stohovania:Ide o kombináciu symetrických a sekvenčných stohovacích objednávok. Umožňuje prispôsobenie a optimalizáciu rozloženia pre konkrétne časti dosky.
d) Sekvencia stohovania citlivá na signál:Táto sekvencia umiestňuje citlivé signálové vrstvy bližšie k základnej rovine pre lepšiu odolnosť voči šumu a izoláciu.

2. Kľúčové úvahy pre výber sekvencie stohovania 16 vrstiev PCB:

2.1 Úvahy o integrite signálu a integrite napájania:

Sekvencia stohovania má významný vplyv na integritu signálu a integritu napájania dosky. Správne umiestnenie signálových a napájacích/uzemňovacích plôch je rozhodujúce pre minimalizáciu rizika skreslenia signálu, šumu a elektromagnetického rušenia. Medzi kľúčové úvahy patrí:

a) Umiestnenie signálovej vrstvy:Vrstvy vysokorýchlostného signálu by mali byť umiestnené v blízkosti základnej roviny, aby sa zabezpečila spätná cesta s nízkou indukčnosťou a minimalizovala sa väzba šumu. Signálne vrstvy by mali byť tiež starostlivo rozložené, aby sa minimalizovalo zošikmenie signálu a prispôsobenie dĺžky.
b) Rozloženie výkonovej roviny:Sekvencia stohovania by mala zabezpečiť primeranú distribúciu výkonovej roviny na podporu integrity napájania. Dostatočné napájacie a uzemňovacie roviny by mali byť strategicky umiestnené, aby sa minimalizovali poklesy napätia, diskontinuity impedancie a hluková väzba.
c) Oddeľovacie kondenzátory:Správne umiestnenie oddeľovacích kondenzátorov je rozhodujúce pre zabezpečenie adekvátneho prenosu energie a minimalizáciu hluku napájacieho zdroja. Sekvencia stohovania by mala zabezpečiť blízkosť a blízkosť oddeľovacích kondenzátorov k napájacej a uzemňovacej rovine.

2.2 Tepelný manažment a odvod tepla:

Efektívne riadenie teploty je rozhodujúce pre zabezpečenie spoľahlivosti a výkonu dosky plošných spojov. Poradie stohovania by malo brať do úvahy správne umiestnenie napájacích a uzemňovacích plôch, tepelných priechodov a iných chladiacich mechanizmov. Dôležité úvahy zahŕňajú:

a) Rozloženie výkonovej roviny:Adekvátna distribúcia napájacích a uzemňovacích plôch po celej zostave pomáha smerovať teplo preč od citlivých komponentov a zaisťuje rovnomerné rozloženie teploty po celej doske.
b) Tepelné priechody:Sekvencia stohovania by mala umožňovať efektívne tepelné umiestnenie, aby sa uľahčilo odvádzanie tepla z vnútornej vrstvy do vonkajšej vrstvy alebo chladiča. To pomáha predchádzať lokalizovaným horúcim miestam a zaisťuje efektívny odvod tepla.
c) Umiestnenie komponentov:Poradie ukladania by malo brať do úvahy usporiadanie a blízkosť vykurovacích komponentov, aby sa zabránilo prehriatiu. Treba zvážiť aj správne zarovnanie komponentov s chladiacimi mechanizmami, ako sú chladiče alebo ventilátory.

2.3 Výrobné obmedzenia a optimalizácia nákladov:

Postupnosť stohovania musí brať do úvahy výrobné obmedzenia a optimalizáciu nákladov, pretože zohrávajú dôležitú úlohu v uskutočniteľnosti a cenovej dostupnosti dosky. K úvahám patrí:

a) Dostupnosť materiálu:Zvolená postupnosť stohovania by mala byť v súlade s dostupnosťou materiálov a ich kompatibilitou s vybraným výrobným procesom PCB.
b) Počet vrstiev a zložitosť:Sekvencia stohovania by mala byť navrhnutá v rámci obmedzení zvoleného výrobného procesu PCB, berúc do úvahy faktory, ako je počet vrstiev, pomer strán vrtáka a presnosť zarovnania.
c) Optimalizácia nákladov:Sekvencia stohovania by mala optimalizovať použitie materiálov a znížiť zložitosť výroby bez toho, aby sa ohrozil požadovaný výkon a spoľahlivosť. Jeho cieľom by malo byť minimalizovanie nákladov spojených s plytvaním materiálu, zložitosťou procesov a montážou.

2.4 Zarovnanie vrstiev a presluchy signálu:

Sekvencia stohovania by mala riešiť problémy so zarovnaním vrstiev a minimalizovať presluchy signálu, ktoré môžu negatívne ovplyvniť integritu signálu. Dôležité úvahy zahŕňajú:

a) Symetrické stohovanie:Symetrické vrstvenie signálových vrstiev medzi napájacími a zemnými vrstvami pomáha minimalizovať väzbu a znižovať presluchy.
b) Diferenciálne párové smerovanie:Sekvencia stohovania by mala umožniť správne zarovnanie signálových vrstiev pre efektívne smerovanie vysokorýchlostných diferenciálnych signálov. To pomáha udržiavať integritu signálu a minimalizovať presluchy.
c) Oddelenie signálu:Sekvencia stohovania by mala zvážiť oddelenie citlivých analógových a digitálnych signálov, aby sa znížili presluchy a rušenie.

2.5 Ovládanie impedancie a integrácia RF/mikrovlnných rúr:

Pre RF/mikrovlnné aplikácie je poradie stohovania rozhodujúce na dosiahnutie správnej kontroly impedancie a integrácie. Medzi kľúčové úvahy patrí:

a) Riadená impedancia:Sekvencia stohovania by mala umožňovať návrh riadenej impedancie, berúc do úvahy faktory, ako je šírka stopy, hrúbka dielektrika a usporiadanie vrstiev. To zaisťuje správne šírenie signálu a prispôsobenie impedancie pre RF/mikrovlnné signály.
b) Umiestnenie signálovej vrstvy:RF/mikrovlnné signály by mali byť strategicky umiestnené blízko vonkajšej vrstvy, aby sa minimalizovalo rušenie inými signálmi a zabezpečilo sa lepšie šírenie signálu.
c) RF tienenie:Sekvencia stohovania by mala zahŕňať správne umiestnenie uzemňovacích a tieniacich vrstiev na izoláciu a ochranu RF/mikrovlnných signálov pred rušením.

3.Metódy spojenia medzi vrstvami

3.1 Priechodné otvory, slepé otvory a zakopané otvory:

Prechody sú široko používané v dizajne dosiek s plošnými spojmi (PCB) ako prostriedok na spojenie rôznych vrstiev. Sú to vyvŕtané otvory cez všetky vrstvy PCB a sú pokovované, aby zabezpečili elektrickú kontinuitu. Priechodné otvory poskytujú pevné elektrické spojenie a dajú sa relatívne ľahko vyrobiť a opraviť. Vyžadujú však väčšie veľkosti vrtákov, ktoré zaberajú cenné miesto na doske plošných spojov a obmedzujú možnosti smerovania.
Slepé a zakopané priechody sú alternatívne spôsoby spojenia medzi vrstvami, ktoré ponúkajú výhody vo využití priestoru a flexibilite smerovania.
Slepé priechodky sú vyvŕtané z povrchu DPS a končia vo vnútorných vrstvách bez prechodu cez všetky vrstvy. Umožňujú spojenie medzi susednými vrstvami, zatiaľ čo hlbšie vrstvy zostávajú nedotknuté. To umožňuje efektívnejšie využitie priestoru dosky a znižuje počet vŕtaných otvorov. Na druhej strane zapustené priechody sú otvory, ktoré sú úplne uzavreté vo vnútorných vrstvách PCB a nezasahujú do vonkajších vrstiev. Poskytujú spojenie medzi vnútornými vrstvami bez ovplyvnenia vonkajších vrstiev. Zakopané priechodky majú väčšie výhody pri úspore miesta ako priechodné otvory a slepé priechodky, pretože nezaberajú žiadny priestor vo vonkajšej vrstve.
Voľba priechodných otvorov, slepých priechodov a zakopaných priechodov závisí od špecifických požiadaviek na návrh PCB. Priechodné otvory sa zvyčajne používajú v jednoduchších dizajnoch alebo tam, kde je prvoradým záujmom robustnosť a opraviteľnosť. V dizajnoch s vysokou hustotou, kde je kritickým faktorom priestor, ako sú vreckové zariadenia, smartfóny a notebooky, sa uprednostňujú slepé a zakopané priechody.

3.2 Mikropóry aTechnológia HDI:

Mikrovias sú otvory s malým priemerom (zvyčajne menej ako 150 mikrónov), ktoré poskytujú medzivrstvové spojenia s vysokou hustotou v doskách plošných spojov. Ponúkajú významné výhody v miniaturizácii, integrite signálu a flexibilite smerovania.
Mikrootvory možno rozdeliť na dva typy: mikroviatiky s priechodnými otvormi a slepé mikroviatiky. Mikrovias sú konštruované vŕtaním otvorov z horného povrchu PCB a pretiahnutím cez všetky vrstvy. Slepé mikrovia, ako už názov napovedá, siahajú len do špecifických vnútorných vrstiev a neprenikajú do všetkých vrstiev.
High-density interconnect (HDI) je technológia, ktorá využíva mikrovias a pokročilé výrobné techniky na dosiahnutie vyššej hustoty a výkonu obvodov. Technológia HDI umožňuje umiestnenie menších komponentov a užšie smerovanie, výsledkom čoho sú menšie tvarové faktory a vyššia integrita signálu. Technológia HDI ponúka oproti tradičnej technológii PCB niekoľko výhod v zmysle miniaturizácie, zlepšeného šírenia signálu, zníženého skreslenia signálu a vylepšenej funkčnosti. Umožňuje viacvrstvové konštrukcie s viacerými mikropriechodmi, čím sa skracuje dĺžka prepojení a znižuje sa parazitná kapacita a indukčnosť.
Technológia HDI tiež umožňuje použitie pokročilých materiálov, ako sú vysokofrekvenčné lamináty a tenké dielektrické vrstvy, ktoré sú rozhodujúce pre RF/mikrovlnné aplikácie. Poskytuje lepšiu kontrolu impedancie, znižuje straty signálu a zaisťuje spoľahlivý vysokorýchlostný prenos signálu.

3.3 Medzivrstvové spojovacie materiály a procesy:

Výber medzivrstvových spojovacích materiálov a techník je rozhodujúci pre zabezpečenie dobrého elektrického výkonu, mechanickej spoľahlivosti a vyrobiteľnosti PCB. Niektoré bežne používané medzivrstvové spojovacie materiály a techniky sú:

a) meď:Meď je široko používaná vo vodivých vrstvách a priechodoch PCB vďaka svojej vynikajúcej vodivosti a spájkovateľnosti. Zvyčajne je na dieru pokovovaná, aby sa zabezpečilo spoľahlivé elektrické spojenie.
b) Spájkovanie:Spájkovacie techniky, ako je spájkovanie vlnou alebo spájkovanie pretavením, sa často používajú na vytváranie elektrických spojení medzi priechodnými otvormi na doskách plošných spojov a inými komponentmi. Naneste spájkovaciu pastu na priechod a aplikujte teplo, aby sa spájka roztavila a vytvorilo sa spoľahlivé spojenie.
c) Galvanické pokovovanie:Techniky galvanického pokovovania, ako je bezprúdové pokovovanie medi alebo elektrolytická meď, sa používajú na pokovovanie priechodov na zvýšenie vodivosti a zabezpečenie dobrých elektrických spojení.
d) Lepenie:Spojovacie techniky, ako je lepenie alebo termokompresné spájanie, sa používajú na spájanie vrstvených štruktúr a vytváranie spoľahlivých prepojení.
e) Dielektrický materiál:Výber dielektrického materiálu pre zostavenie PCB je rozhodujúci pre medzivrstvové spojenia. Na zabezpečenie dobrej integrity signálu a minimalizáciu straty signálu sa často používajú vysokofrekvenčné lamináty, ako sú lamináty FR-4 alebo Rogers.

3.4 Návrh a význam prierezu:

Prierezový dizajn DPS určuje elektrické a mechanické vlastnosti spojov medzi vrstvami. Kľúčové úvahy pri návrhu prierezu zahŕňajú:

a) Usporiadanie vrstiev:Usporiadanie signálových, napájacích a uzemňovacích rovín v zostave PCB ovplyvňuje integritu signálu, integritu napájania a elektromagnetické rušenie (EMI). Správne umiestnenie a zarovnanie signálových vrstiev s napájacou a uzemňovacou rovinou pomáha minimalizovať šumovú väzbu a zabezpečuje nízku indukčnosť spätných ciest.
b) Kontrola impedancie:Návrh prierezu by mal brať do úvahy požiadavky na riadenú impedanciu, najmä pre vysokorýchlostné digitálne alebo RF/mikrovlnné signály. To zahŕňa vhodný výber dielektrických materiálov a hrúbok na dosiahnutie požadovanej charakteristickej impedancie.
c) Tepelný manažment:Návrh prierezu by mal zohľadňovať efektívny odvod tepla a tepelný manažment. Správne umiestnenie napájacích a uzemňovacích plôch, tepelných priechodov a komponentov s chladiacimi mechanizmami (ako sú chladiče) pomáha odvádzať teplo a udržiavať optimálne prevádzkové teploty.
d) Mechanická spoľahlivosť:Návrh sekcie by mal zohľadňovať mechanickú spoľahlivosť, najmä v aplikáciách, ktoré môžu byť vystavené tepelným cyklom alebo mechanickému namáhaniu. Správny výber materiálov, techniky lepenia a konfigurácia stohovania pomáhajú zabezpečiť štrukturálnu integritu a trvanlivosť PCB.

4.Pokyny pre návrh 16-vrstvovej dosky plošných spojov

4.1 Pridelenie a distribúcia vrstiev:

Pri navrhovaní 16-vrstvovej dosky plošných spojov je dôležité starostlivo rozdeliť a rozmiestniť vrstvy, aby sa optimalizoval výkon a integrita signálu. Tu je niekoľko pokynov na prideľovanie úrovní
a distribúcia:

Určite počet požadovaných vrstiev signálu:
Zvážte zložitosť návrhu obvodu a počet signálov, ktoré je potrebné smerovať. Prideľte dostatok signálových vrstiev, aby vyhovovali všetkým požadovaným signálom, pričom zaistite primeraný priestor na smerovanie a vyhnite sa nadmernému množstvupreťaženie. Priraďte pozemné a energetické roviny:
Priraďte aspoň dve vnútorné vrstvy zemným a napájacím rovinám. Základná rovina pomáha poskytovať stabilnú referenciu pre signály a minimalizuje elektromagnetické rušenie (EMI). Výkonová rovina poskytuje nízkoimpedančnú distribučnú sieť, ktorá pomáha minimalizovať poklesy napätia.
Samostatné vrstvy citlivého signálu:
V závislosti od aplikácie môže byť potrebné oddeliť vrstvy citlivého alebo vysokorýchlostného signálu od hlučných vrstiev alebo vrstiev s vysokým výkonom, aby sa zabránilo rušeniu a presluchom. To sa dá dosiahnuť umiestnením vyhradených uzemňovacích alebo napájacích plôch medzi ne alebo použitím izolačných vrstiev.
Rovnomerne rozložte vrstvy signálu:
Rozložte vrstvy signálu rovnomerne po celej vrstve dosky, aby ste minimalizovali spojenie medzi susednými signálmi a zachovali integritu signálu. Neumiestňujte vrstvy signálu vedľa seba v rovnakej oblasti nahromadenia, aby ste minimalizovali presluchy medzi vrstvami.
Zvážte vysokofrekvenčné signály:
Ak váš návrh obsahuje vysokofrekvenčné signály, zvážte umiestnenie vrstiev vysokofrekvenčného signálu bližšie k vonkajším vrstvám, aby ste minimalizovali efekty prenosovej linky a znížili oneskorenia šírenia.

4.2 Smerovanie a smerovanie signálu:

Smerovanie a návrh sledovania signálu sú rozhodujúce pre zabezpečenie správnej integrity signálu a minimalizáciu rušenia. Tu je niekoľko pokynov pre rozloženie a smerovanie signálu na 16-vrstvových doskách plošných spojov:

Pre signály vysokého prúdu použite širšie stopy:
Pre signály, ktoré prenášajú vysoký prúd, ako sú napájacie a uzemňovacie spojenia, použite širšie stopy, aby ste minimalizovali odpor a pokles napätia.
Zodpovedajúca impedancia pre vysokorýchlostné signály:
Pri vysokorýchlostných signáloch zaistite, aby sa impedancia stopy zhodovala s charakteristickou impedanciou prenosového vedenia, aby sa predišlo odrazom a útlmu signálu. Použite techniky navrhovania riadenej impedancie a správne výpočty šírky stopy.
Minimalizujte dĺžky stôp a body kríženia:
Udržujte dĺžky stôp čo najkratšie a znížte počet bodov kríženia, aby ste znížili parazitnú kapacitu, indukčnosť a rušenie. Optimalizujte umiestnenie komponentov a používajte vyhradené vrstvy smerovania, aby ste sa vyhli dlhým a zložitým stopám.
Oddeľte vysokorýchlostné a nízkorýchlostné signály:
Oddeľte vysokorýchlostné a nízkorýchlostné signály, aby ste minimalizovali vplyv šumu na vysokorýchlostné signály. Umiestnite vysokorýchlostné signály na vyhradené signálne vrstvy a držte ich ďalej od vysokovýkonných alebo hlučných komponentov.
Pre vysokorýchlostné signály použite diferenciálne páry:
Ak chcete minimalizovať šum a zachovať integritu signálu pre vysokorýchlostné diferenciálne signály, použite techniky diferenciálneho párového smerovania. Udržujte impedanciu a dĺžku diferenciálnych párov zhodnú, aby ste predišli skresleniu signálu a presluchom.

4.3 Distribúcia prízemnej a výkonovej vrstvy:

Správna distribúcia uzemnenia a napájacích plôch je rozhodujúca pre dosiahnutie dobrej integrity napájania a zníženie elektromagnetického rušenia. Tu je niekoľko pokynov pre priradenie uzemňovacej a výkonovej roviny na 16-vrstvových doskách plošných spojov:

Prideľte vyhradené pozemné a napájacie lietadlá:
Prideľte aspoň dve vnútorné vrstvy pre vyhradené pozemné a napájacie roviny. To pomáha minimalizovať zemné slučky, znižovať EMI a poskytuje nízkoimpedančnú spätnú cestu pre vysokofrekvenčné signály.
Oddelené digitálne a analógové uzemňovacie roviny:
Ak má dizajn digitálne a analógové sekcie, odporúča sa mať pre každú sekciu samostatné uzemňovacie roviny. To pomáha minimalizovať šumovú väzbu medzi digitálnou a analógovou sekciou a zlepšuje integritu signálu.
Umiestnite uzemňovacie a napájacie roviny blízko k signálnym rovinám:
Umiestnite uzemňovacie a napájacie roviny blízko k signálovým rovinám, ktoré napájajú, aby ste minimalizovali oblasť slučky a znížili zachytávanie šumu.
Použite viacero priechodov pre elektrické lietadlá:
Použite viacero priechodov na pripojenie napájacích rovín, aby ste rovnomerne rozložili energiu a znížili impedanciu napájacej roviny. To pomáha minimalizovať poklesy napájacieho napätia a zlepšuje integritu napájania.
Vyhnite sa úzkym krkom v energetických rovinách:
Vyhnite sa úzkym hrdlom v napájacích rovinách, pretože môžu spôsobiť preťaženie prúdu a zvýšiť odpor, čo má za následok pokles napätia a neefektívnosť napájacej roviny. Používajte silné spojenia medzi rôznymi oblasťami výkonovej roviny.

4.4 Tepelná podložka a umiestnenie cez:

Správne umiestnenie tepelných podložiek a priechodiek je rozhodujúce pre efektívne odvádzanie tepla a zabránenie prehriatiu komponentov. Tu je niekoľko pokynov pre tepelnú podložku a umiestnenie na 16-vrstvové dosky plošných spojov:

Umiestnite tepelnú podložku pod komponenty generujúce teplo:
Identifikujte komponent generujúci teplo (napríklad výkonový zosilňovač alebo vysokovýkonný integrovaný obvod) a umiestnite tepelnú podložku priamo pod ňu. Tieto tepelné podložky poskytujú priamu tepelnú cestu na prenos tepla do vnútornej tepelnej vrstvy.
Na odvádzanie tepla použite viacero tepelných priechodov:
Na spojenie tepelnej vrstvy a vonkajšej vrstvy použite viacero tepelných priechodov, aby sa zabezpečil účinný odvod tepla. Tieto priechodky môžu byť umiestnené v rozloženom vzore okolo tepelnej podložky, aby sa dosiahlo rovnomerné rozloženie tepla.
Zvážte tepelnú impedanciu a vrstvenie:
Pri navrhovaní tepelných prestupov zvážte tepelnú impedanciu materiálu dosky a vrstvenia. Optimalizujte veľkosť a rozstup, aby ste minimalizovali tepelný odpor a maximalizovali odvod tepla.

4.5 Umiestnenie komponentov a integrita signálu:

Správne umiestnenie komponentov je rozhodujúce pre zachovanie integrity signálu a minimalizáciu rušenia. Tu je niekoľko pokynov na umiestnenie komponentov na 16-vrstvovú dosku s plošnými spojmi:

Komponenty súvisiace so skupinou:
Komponenty súvisiace so skupinou, ktoré sú súčasťou rovnakého podsystému alebo majú silné elektrické interakcie. To znižuje dĺžku stopy a minimalizuje útlm signálu.
Udržujte vysokorýchlostné komponenty blízko:
Umiestnite vysokorýchlostné komponenty, ako sú vysokofrekvenčné oscilátory alebo mikrokontroléry, blízko seba, aby ste minimalizovali dĺžky stôp a zabezpečili správnu integritu signálu.
Minimalizujte dĺžku sledovania kritických signálov:
Minimalizujte dĺžku stopy kritických signálov, aby ste znížili oneskorenie šírenia a útlm signálu. Umiestnite tieto komponenty čo najbližšie.
Samostatné citlivé komponenty:
Oddeľte komponenty citlivé na šum, ako sú analógové komponenty alebo nízkoúrovňové senzory, od vysokovýkonných alebo hlučných komponentov, aby ste minimalizovali rušenie a zachovali integritu signálu.
Zvážte oddelenie kondenzátorov:
Umiestnite oddeľovacie kondenzátory čo najbližšie k napájacím kolíkom každého komponentu, aby ste zabezpečili čisté napájanie a minimalizovali kolísanie napätia. Tieto kondenzátory pomáhajú stabilizovať napájací zdroj a znižovať hlukovú väzbu.

5. Simulačné a analytické nástroje pre návrh stohovania

5.1 3D modelovací a simulačný softvér:

Softvér na 3D modelovanie a simuláciu je dôležitým nástrojom pre návrh stohovania, pretože umožňuje dizajnérom vytvárať virtuálne reprezentácie stohovania DPS. Softvér dokáže vizualizovať vrstvy, komponenty a ich fyzické interakcie. Simuláciou stohovania môžu dizajnéri identifikovať potenciálne problémy, ako sú presluchy signálu, EMI a mechanické obmedzenia. Pomáha tiež overiť usporiadanie komponentov a optimalizovať celkový návrh PCB.

5.2 Nástroje analýzy integrity signálu:

Nástroje na analýzu integrity signálu sú rozhodujúce pre analýzu a optimalizáciu elektrického výkonu ukladania dosiek plošných spojov. Tieto nástroje využívajú matematické algoritmy na simuláciu a analýzu správania signálu vrátane riadenia impedancie, odrazov signálu a väzby šumu. Vykonaním simulácie a analýzy môžu dizajnéri identifikovať potenciálne problémy s integritou signálu už na začiatku procesu návrhu a vykonať potrebné úpravy na zabezpečenie spoľahlivého prenosu signálu.

5.3 Nástroje tepelnej analýzy:

Nástroje tepelnej analýzy zohrávajú dôležitú úlohu pri navrhovaní stohovania pomocou analýzy a optimalizácie tepelného manažmentu dosiek plošných spojov. Tieto nástroje simulujú odvod tepla a distribúciu teploty v každej vrstve stohu. Presným modelovaním rozptylu energie a ciest prenosu tepla môžu dizajnéri identifikovať horúce miesta, optimalizovať umiestnenie medených vrstiev a tepelných prestupov a zabezpečiť správne chladenie kritických komponentov.

5.4 Dizajn pre vyrobiteľnosť:

Dizajn pre vyrobiteľnosť je dôležitým aspektom stohovacieho dizajnu. K dispozícii je množstvo softvérových nástrojov, ktoré môžu pomôcť zabezpečiť, aby sa zvolená zostava dala vyrobiť efektívne. Tieto nástroje poskytujú spätnú väzbu o uskutočniteľnosti dosiahnutia požadovaného nahromadenia, pričom zohľadňujú faktory, ako je dostupnosť materiálu, hrúbka vrstvy, výrobný proces a výrobné náklady. Pomáhajú dizajnérom robiť informované rozhodnutia na optimalizáciu stohovania, aby sa zjednodušila výroba, znížilo sa riziko oneskorenia a zvýšila sa výťažnosť.

6. Proces návrhu 16-vrstvových dosiek plošných spojov krok za krokom

6.1 Zbierka počiatočných požiadaviek:

V tomto kroku zhromaždite všetky potrebné požiadavky na návrh 16-vrstvovej dosky plošných spojov. Pochopte funkčnosť dosky plošných spojov, požadovaný elektrický výkon, mechanické obmedzenia a akékoľvek špecifické pokyny alebo normy týkajúce sa návrhu, ktoré je potrebné dodržiavať.

6.2 Pridelenie a usporiadanie komponentov:

Podľa požiadaviek rozmiestnite súčiastky na DPS a určte ich usporiadanie. Zvážte faktory, ako je integrita signálu, tepelné aspekty a mechanické obmedzenia. Zoskupte komponenty na základe elektrických charakteristík a strategicky ich umiestnite na dosku, aby ste minimalizovali rušenie a optimalizovali tok signálu.

6.3 Návrh stohovania a rozloženie vrstiev:

Určite návrh stohovania pre 16-vrstvovú dosku plošných spojov. Pri výbere vhodného materiálu zvážte faktory, ako je dielektrická konštanta, tepelná vodivosť a náklady. Priraďte signálne, napájacie a uzemňovacie roviny podľa elektrických požiadaviek. Umiestnite uzemňovacie a napájacie roviny symetricky, aby ste zabezpečili vyvážený zásobník a zlepšili integritu signálu.

6.4 Smerovanie signálu a optimalizácia smerovania:

V tomto kroku sú stopy signálu smerované medzi komponenty, aby sa zabezpečila správna kontrola impedancie, integrita signálu a minimalizovali sa presluchy signálu. Optimalizujte smerovanie, aby ste minimalizovali dĺžku kritických signálov, vyhli sa kríženiu citlivých stôp a zachovali oddelenie medzi vysokorýchlostnými a nízkorýchlostnými signálmi. V prípade potreby použite diferenciálne páry a techniky smerovania riadenej impedancie.

6.5 Spojenia medzi vrstvami a umiestnenie:

Naplánujte umiestnenie spojovacích priechodov medzi vrstvami. Určte vhodný typ priechodu, ako je priechodný otvor alebo slepý otvor, na základe prechodov vrstiev a spojení komponentov. Optimalizujte pomocou rozloženia, aby ste minimalizovali odrazy signálu, diskontinuity impedancie a zachovali rovnomerné rozloženie na doske plošných spojov.

6.6 Finálne overenie návrhu a simulácia:

Pred výrobou sa vykoná konečné overenie návrhu a simulácie. Použite simulačné nástroje na analýzu návrhov PCB na integritu signálu, integritu napájania, tepelné správanie a vyrobiteľnosť. Overte návrh vzhľadom na počiatočné požiadavky a vykonajte potrebné úpravy na optimalizáciu výkonu a zabezpečenie vyrobiteľnosti.
Spolupracujte a komunikujte s ostatnými zainteresovanými stranami, ako sú elektroinžinieri, strojní inžinieri a výrobné tímy počas celého procesu navrhovania, aby ste zabezpečili splnenie všetkých požiadaviek a vyriešenie potenciálnych problémov. Pravidelne kontrolujte a opakujte návrhy, aby obsahovali spätnú väzbu a vylepšenia.

7. Najlepšie postupy v odvetví a prípadové štúdie

7.1 Úspešné prípady 16-vrstvového dizajnu PCB:

Prípadová štúdia 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. úspešne navrhol 16-vrstvovú dosku plošných spojov pre vysokorýchlostné sieťové zariadenia. Starostlivým zvážením integrity signálu a distribúcie energie dosahujú vynikajúci výkon a minimalizujú elektromagnetické rušenie. Kľúčom k ich úspechu je plne optimalizovaný stohovací dizajn využívajúci technológiu smerovania s riadenou impedanciou.

Prípadová štúdia 2:Spoločnosť Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. navrhla 16-vrstvovú dosku plošných spojov pre komplexné lekárske zariadenie. Použitím kombinácie povrchovej montáže a komponentov s priechodnými otvormi dosiahli kompaktný, ale výkonný dizajn. Starostlivé umiestnenie komponentov a efektívne smerovanie zaisťujú vynikajúcu integritu a spoľahlivosť signálu.

7.2 Poučte sa z neúspechov a vyhnite sa nástrahám:

Prípadová štúdia 1:Niektorí výrobcovia PCB narazili na problémy s integritou signálu v 16-vrstvovom dizajne PCB komunikačných zariadení. Príčinou zlyhania bolo nedostatočné zohľadnenie kontroly impedancie a nedostatok správneho rozloženia pozemnej roviny. Získané ponaučenie je starostlivo analyzovať požiadavky na integritu signálu a presadzovať prísne pokyny na návrh riadenia impedancie.

Prípadová štúdia 2:Niektorí výrobcovia dosiek plošných spojov čelili výrobným problémom so 16-vrstvovou doskou plošných spojov kvôli zložitosti návrhu. Nadmerné používanie slepých priechodov a husto zabalených komponentov vedie k ťažkostiam pri výrobe a montáži. Získané ponaučenie je nájsť rovnováhu medzi zložitosťou návrhu a vyrobiteľnosťou vzhľadom na možnosti vybraného výrobcu PCB.

Aby ste sa vyhli nástrahám a úskaliam v 16-vrstvovom dizajne PCB, je dôležité:

a. Dôkladne pochopte požiadavky a obmedzenia návrhu.
b.Zložené konfigurácie, ktoré optimalizujú integritu signálu a distribúciu energie. c. Starostlivo rozmiestnite a usporiadajte komponenty, aby ste optimalizovali výkon a zjednodušili výrobu.
d. Zabezpečte správne smerovacie techniky, ako je kontrola impedancie a vyhýbanie sa nadmernému používaniu slepých priechodov.
e. Spolupracujte a efektívne komunikujte so všetkými zainteresovanými stranami zapojenými do procesu navrhovania, vrátane elektrických a strojných inžinierov a výrobných tímov.
f.Vykonajte komplexné overenie návrhu a simuláciu na identifikáciu a nápravu potenciálnych problémov pred výrobou.