Hvad er Multilayer PCB: fremstilling og design

I modsætning til enkelt- eller dobbeltlags-PCB'er består flerlags-PCB'er af tre eller op til 60 lag kobber, adskilt af isolerende materialer og lamineret sammen under varme og tryk. Disse ekstra lag muliggør mere komplekse og tætte kredsløbsdesigns, der rummer et større antal komponenter på et mindre printkort. Denne funktion er afgørende i moderne elektronik, hvor enheder bliver stadig mere kompakte, men alligevel mere kraftfulde. Udviklingen af ​​flerlags-PCB'er er blevet drevet af efterspørgslen efter mere effektive, pålidelige og miniaturiserede elektroniske produkter. Med RO4450T bondply til flerlags-RF-printkort skal tykkelsen af ​​bondingslaget gennemgås i den færdige stakning snarere end kun at blive behandlet som en købsbetegnelse.

Almindelige flerlagskonstruktioner

• 4-6 lag – lav til moderat kompleksitet
• 8-10 lag – mere komplekse digitale tavler
• 12-16 lag – avanceret RF og databehandling
• 20+ lag – ekstremt tætte forbindelser
• 60+ lag – state of the art HDI-teknologi

Fremstillingsproces af flerlags PCB'er

1. Indre lagdannelse

Fotolitografisk mønster påføres kobberbeklædte laminater for at definere kredsløbssporene, efterfulgt af bortætsning af uønsket kobber, tilføjelse af lagregistreringsmål og værktøjshuller, elektrisk test af sporene og overfladeforberedelse til laminering.

2. Laglaminering

Flere lag bindes ved hjælp af pladelamineringspresser med et stablet arrangement af kerner, prepregs, kobber og dielektrikum, hærdet under temperatur og tryk for at danne et solidt laminat.

3. Borehuller

Højpræcisionsboring skaber værktøj og gennemhuller med nøjagtig registrering for hvert lag.

4. Hulbelægning

Elektrofri kobberbelægning efterfulgt af elektrolytisk kobberbelægning opbygger kobber på de indre lag og borede huller.

5. Yderlagsbehandling

Påføring af flydende fotobilledbar loddemaske , trykning af identifikationsmarkeringer, mønstring og ætsning af ydre lagkredsløb og fræsning af panelet til individuelle printkort.

6. Test og kvalitetssikring

Inkluderer automatisk optisk inspektion, test af netforbindelse, impedans, højspænding og funktionstest sammen med dimensionel kvalitetskontrol.

Flerlags PCB-designovervejelser

Antal lag:

At bestemme antallet af lag er det første trin i flerlags PCB-design. Lagantallet, som kan variere fra fire til ti eller flere lag, afhænger af kompleksiteten af ​​designet, komponentantal og krav til elektrisk ydeevne.

Komponentplacering

Ved hjælp af PCB-layoutsoftware arrangerer designere komponenter og definerer elektriske forbindelser. Arrangementet skal optimere signalrouting, minimere interferens og sikre varmeafledning.

Signal Routing

Elektrisk routing involverer specificering af bredden, afstanden og lagtildelingen af ​​forbindelser, fokus på signalintegritet, reduktion af krydstale og forebyggelse af signalrefleksion.

Overvejelser om lagstabling:

Lagene bør stables med lige numre foretrækkes, og alle signallag skal være så tæt på jordplanet som muligt. Ledningsretningen på det samme signallag skal være konsistent. Valget af antallet af lag afhænger også af den type signal, de skal transmittere, kategoriseret som højfrekvens, lavfrekvens, jord eller strøm.

Komponent- og grænsefladearrangement:

Ideelt set bør komponenter placeres på den ene side, og interfacekomponenternes position og orientering bør arrangeres rimeligt. Komponenter med tætte elektriske forbindelser placeres bedst sammen.

Gerber-filgenerering:

Når den elektriske routing er defineret, genereres Gerber-filer, der indeholder information om lagstablen, elektriske forbindelser, komponentplacering og andre designoplysninger.

Produktion:

Producenten bruger Gerber-filerne til at lave fotomasker, som derefter bruges til at skabe individuelle PCB-lag. Disse lag er lamineret for at danne det endelige flerlags PCB.

Signalintegritetsovervejelser ved flerlags PCB

Lagstabling: Korrekt planlægning af lagstablen er afgørende. Signal- og jordlag bør være tæt koblet for at minimere impedans og signalrefleksion.

Trace Routing: Spor bør dirigeres for at undgå krydstale og elektromagnetisk interferens (EMI). At holde signalveje korte og direkte forbedrer signalintegriteten.

Impedanskontrol : Opretholdelse af ensartet impedans på tværs af printkortet forhindrer signalforvrængning og refleksioner.

Afkoblingskondensatorer: Disse er essentielle for at styre strømintegriteten og minimere støj på strømplan.

Via design: Designet og placeringen af ​​vias stødsignalstier og bør optimeres for at opretholde signalintegriteten.

Omkostningsovervejelser ved flerlags PCB

Kompleksitet og antal lag: Flere lag og kompleksitet i designet øger produktionsomkostningerne.

Anvendte materialer: Materialer af høj kvalitet eller specialiserede kan øge de samlede omkostninger.

Fremstillingsteknikker: Avancerede fremstillingsteknikker til komplekse designs kan også øge omkostningerne.

Størrelse af PCB: Større PCB kræver flere materialer og forarbejdning, hvilket øger omkostningerne.

Mængde: Større produktionsserier kan reducere omkostningerne pr. enhed på grund af stordriftsfordele.