10 geruzako PCB pilaketa diseinua inpedantzia eta planoetarako

Hamar geruzako pilaketa arkitektura elektriko eta fabrikaziokoa da, ez prepreg lodiera nominalen bidez bereizitako kobre geruzen zerrenda bat. Zein seinalek dituzten erreferentzia jarraituak, zenbat bideratze-ahalmen dagoen eskuragarri, non banatzen den potentzia, zein trazadura-geometria den fabrikagarria eta panelak nola jokatzen duen laminazioan zehar zehazten du. Hamar kobre geruzak bederatzi tarte dielektriko sortzen dituztenez, tarte batean itxuraz aldaketa txiki batek inpedantzia, lodiera osoa eta simetria alda ditzake.

Beheko adibideak diseinuaren abiapuntuak dira, fabrikazio-askapen metaketak baino. Azken nukleoaren eta aurrepreg-aren eraikuntzak, prentsatutako lodierak, kobrezko xaflak eta kontrolatutako geometriak fabrikatzaileak berretsi behar ditu. Erabili orrialde hau materialen gida eta inpedantzia zehaztapenarekin.

Aukeratu geruza-arkitektura bat dielektrikoaren lodiera aukeratu aurretik

Hasi diseinua sailkatzen: abiadura handiko bideratze-kanalen kopurua, beharrezko potentzia-planoak, BGA ihes-dentsitatea, analogiko edo RF sekzio sentikorrak, zeharkako bide edo HDI egitura, amaitutako lodiera eta muga mekanikoak. Helburua ez da "seinalea" etiketadun geruzak maximizatzea. Helburua bide kritiko bakoitzari erreferentzia erabilgarri bat ematea da, itzulera-bideak jarraituak mantentzea eta potentzia banatzeko plano-azalera nahikoa mantentzea.

Bideratze-norabidea bigarren mailako erabakia da. Geruza "horizontalak" eta "bertikalak" esleitzeak ez du konpontzen ondoz ondoko abiadura handiko seinale-geruzak eta erreferentzia-planorik ez duten pilaketa bat. Lehenik eremuaren eta itzulera-bidearen egitura konpondu, eta gero kokapenaren eta pilaketaren arabera nahiago diren norabideak esleitu.

Hiru 10 geruzako pilaketa arketipo erabilgarri

Erlazioak berak ez du frogatzen pilaketa ona denik. Bi “6 seinale / 4 plano” antolamenduk oso modu ezberdinean joka dezakete planoak non dauden arabera. Diseinu batek sei seinale geruza behar baditu, planoaren ondoko geruzak sare kritikoetarako gorde eta seinale motelagoak, laburragoak edo ortogonalki bideratuak bikote desegokienean jarri.

Erreferentzia-plano aberatseko 10 geruzako adibide bat

Geruzen ordena hau abiapuntu kontzeptual sendoa da lau seinale-geruza nagusi dituen plaka zurrun batentzat. Elektrikoki simetrikoa da seinale-ingurune kritikoetan eta mekanikoki simetrikoa egin daiteke dielektriko eta kobrezko eraikuntzak islatuz. Ez ditu dielektrikoen lodiera edo traza-zabalera unibertsalak argitaratzen.

Antolamendu honek bi barneko seinale geruzei bi lur-erreferentzia ematen dizkie eta kanpoko seinale bakoitza lurraren ondoan mantentzen du. Erdiko potentzia-plano bakoitzak kanpoko lur-bazkide bat du. L5-L6 erdiko tartea hauta daiteke lodiera osoaren eta oreka mekanikoaren arabera, potentzia-lurra desakoplatzeko bikote gisa gaizki irudikatu gabe.

Bideratze gehiago behar duten diseinuek plano bat seinale bihur dezakete, baina ondorioak esplizituak izan behar dira. Adibidez, L6 seinale bihurtzeak potentzia-plano zabal bat kentzen du eta L5 potentziaren eta L7 lurraren ondoan dagoen seinale-geruza bat sortzen du. Geruza horretako ibilbide kritikoek L5 zatiketak saihestu behar dituzte edo L7ri erreferentzia egiteko diseinatu behar dira nagusiki.

Prentsa-irteera, kobrezko eta inpedantziazko itxiera

Laminazioaren ondoren aurrepreg-aren lodiera ez da bere katalogoko sendatu gabeko balioaren berdina. Prentsatuaren lodiera beiraren estiloaren, erretxinaren edukiaren, kobrezko dentsitatearen, tratamenduaren, prentsa-zikloaren eta tokiko erretxinaren fluxuaren araberakoa da. Fabrikatzaileak eraikuntza zehatzerako aurreikusitako prentsa-irteera eman beharko luke eta inpedantzia-ereduan erabilitako tolerantzia adierazi.

Kanpoko kobrea amaitutako dimentsioa da

Kanpoko geruzak oinarrizko xaflarekin hasten dira eta kobrea irabazten dute zulo eta eredu-xaflaketan zehar. Inpedantzia kontrolatuko ereduak amaitutako trazaduraren zeharkako sekzioa erabili behar du, grabatzeko trapezoidal forma barne. Barneko geruzak normalean xaflatik grabatzen dira, eredu-xaflaketa hazkunde berdinik gabe, beraz, ontza-izendapen nominal bera duten kanpoko eta barneko trazadurak ez dute zertan geometria bera izan.

Ez askatu arrastoen zabalerak pilatu aurretik

Hornitzaileari dielektrikoa eraikitzeko aukera ematen dion bitartean, 50 Ω zabalera jakin batean finkatzen duen marrazki batek kontraesana sortzen du. Edo argitaratu pilaketa eta geometria zehatza, edo zehaztu inpedantzia helburua eta baimendu fabrikatzaileari zabalera/tartea adostutako mugen barruan doitzeko. Bideratze-tarteari edo bikotearen asimetriari eragiten dion edozein aldaketa bezeroaren onespenerako itzuli beharko litzateke.

Erabili material-datu egokiak

Eremu-ebazleak eraikuntza-espezifikoa edo prozesu-kalibratutako Dk erabili beharko luke, ez datu-orri batetik kopiatutako familia-izenburu bakar bat. Gainazaleko egiturek soldadura-maskara izan beharko lukete, baldin badago. Abiadura handiko galeren analisiak Df, kobrearen zimurtasuna eta maiztasunaren araberako portaera ere behar ditu; inpedantzia-kalkuluak berak ez du kanal-galera kalifikatzen.

Energiaren Osotasuna, Itzulera Bideak eta EMI

Seinalearen eta erreferentziaren arteko tarte estuagoak begiztaren induktantzia eta eremuaren hedapena murrizten ditu, baina hobekuntza zehatza geometriaren araberakoa da; ez litzateke dB murrizketa finko gisa iragarri behar. Plano bikoteek kapazitantzia banatua eman dezakete, baina haien balioak plaka paraleloen arteko erlazioa eta gainjartze-eremu erreala jarraitzen ditu. Lur-energiaren arteko dielektriko mehe bat erabilgarria izan daiteke, baina ez du desakoplamendu diskretua edo paketearen induktantzia ezabatzen.

Mantendu abiadura handiko erreferentzia-planoak jarraituak. Potentzia-plano batek hainbat uharte dituenean, ez jarri ibilbide kritikorik itzulera-korronte nagusiak uharte-muga bat zeharkatu beharko lukeen lekuetan. Seinale-geruza potentziaren eta lurraren artean badago, erabaki zein plano den erreferentzia-helburua eta ziurtatu bide alternatiboa kontrolatuta dagoela.

Ertz bidezko hesiek RF edo itxitura-korronte arazo jakin batzuk lagun ditzakete, baina taula digital bakoitzaren inguruan pauso finko unibertsal bat ez da beharrezkoa eta bideratzea murriztu edo planoaren zulaketa sor dezake. Hesiaren pausoak eta amaierak kontrolatzen ari den maiztasun handiena eta itxitura estrategia jarraitu behar dute.

Planifikatu itzulera-bidea geruza-trantsizio guztietan

Seinale-bide batek eremu elektromagnetikoa aldatzen du transmisio-lerro baten egitura batetik bestera. Bi bideratze-geruzek lur-planoei erreferentzia egiten dietenean, gertuko lur-bideek plano horiek konekta ditzakete eta itzulera-bidearen begizta murriztu, baina haien kopuruak eta kokapenak trantsizio-geometria jarraitu behar dute, distantzia unibertsalaren araua baino. Ibilbide bat eroale desberdinei erreferentzia egiten dieten geruzen artean aldatzen denean, hala nola geruza batean lurra eta bestean potentzia-plano bat, itzulera-korronteak transferentzia-bide nahita bat behar du. Bide horrek erreferentzia-eroaleen artean behar bezala kokatutako desakoplamendu-kondentsadore bat, geruza-esleipen desberdin bat edo bi segmentuak lurrera erreferentziatuta mantentzen dituen trantsizio birdiseinatu bat erabil dezake.

Beraz, pilaketa-marrazkiak kontrolatutako geruza bakoitzerako erreferentzia-xedea identifikatu beharko luke, ez geruza bat "seinale" gisa etiketatu soilik. Bide-eremuak, anti-pad-ak eta plano-tarteak batera berrikusi behar dira, geruza-ordena elektrikoki sendoa oraindik ere ahuldu egin baitaiteke erreferentziazko kobre gehiegi kentzen duen trantsizio batek.

Simetria, kobrezko oreka eta arku/bihurdura arriskua

Simetria mekanikoak ez du esan nahi sare-izen berdinak erdiko lerroan esleitzea baino. Parekatu kanpoko kobrezko pisuak, eraikuntza dielektrikoak eta espero den kobrezko estaldura. Dentsitate handiko osagaien alde batek kontrako aldeak baino askoz kobre gehiago izan dezake, xaflaren pisu nominalak bat datozenean ere; CAM lapurreta edo diseinuaren oreka beharrezkoa izan daiteke.

Kurbadura eta bihurduraren onarpena aplikagarri den produktuaren zehaztapenaren eta muntaketa-beharren araberakoa da. BGA muntaketa finak plaka biluzien muga generiko batek baino lautasun estuagoa behar izan dezake. Beraz, pilaketaren berrikuspenak panelaren tamaina, plakaren eskema, kobrearen banaketa, mozketak, materialen nahasketa eta despanelizazio-metodoa kontuan hartu beharko lituzke, ez bakarrik geruzen simetria.

Material hibridoak, HDI eta aldaera zurrun-malguak

Galera gutxiko eraikuntza hibridoa

Galera txikiko materiala hautatutako seinale-geruzen inguruan lokaliza daiteke, baina nukleoaren, aurrepregnatuaren edo lotura-geruzen antolamendu zehatza kalifikatu behar da. Ez ezarri CTE diferentzia-atalase unibertsal bat eta suposatu bateragarritasuna. Berrikusi erretxina-fluxua, atxikimendua, sendatzea, mugimendu dimentsioduna, zulaketa/desmear prozesua eta plaka-zuloen fidagarritasuna material-bikote osoarentzat.

HDI metaketa

1+8+1, 2+6+2 edo 3+4+3 plaka batean, geruza-notazioak metatze-banaketa deskribatzen du, ez fabrikazio-ibilbide osoa berez. Metatze-maila bakoitzak irudigintza, laminazioa, laser bidezko zulaketa, metalizazioa eta, beharrezkoa denean, betetzea/planarizazioa gehitzen ditu. Metatzeak mikrovia-tarte bakoitza, lurperatutako via, zeharkako via eta egiturak eratzen diren ordena identifikatu behar ditu. Prentsa-zikloen zenbaketak erdiko azpikonposatua eta sekuentziako metatze bakoitza barne hartu behar ditu, hornitzaileak definitutako terminologia erabiliz.

Zurrun-malgu pilaketa

Hamar geruzako taula zurrun-malgu batek ez ditu nahitaez hamar geruza guztiak tolestura-eremutik eramaten. Askotan, hautatutako geruza malguak bakarrik jarraitzen dute, beste kobrezko geruzak eskualde zurrunean amaitzen diren bitartean. Diseinuak geruza malgu kopurua, itsasgarririk gabeko edo itsasgarririk gabeko eraikuntza, estaldura, gogorgailuak, kobre mota, tolestura-norabidea eta erabilera estatikoa edo dinamikoa identifikatu beharko lituzke. IPC-2223 diseinu-estandar bat da; amaitutako taula malgu eta zurrun-malguaren errendimendua IPC-6013 arauak jorratzen du.

Stackup bertsio paketea eta DFM atea

Ekoizpen-pilaketa bat berrikuspen-kontrolatua izan behar da eta hamar kobrezko geruza guztiak, bederatzi tarte dielektriko guztiak, materialaren kalitatea eta eraikuntza, nukleoaren/aurrepreg-aren izendapena, lodiera nominala eta tolerantzia-lodiera, kobre mota eta lodiera, amaitutako plakaren lodiera, kontrolatutako egiturak, zulo-tarteak eta sekuentziako laminazio-oharrak barne hartu behar ditu.

Osatu ate hau bideratzea sinatu aurretik. "Gerber bidali ondoren azken pilaketa" lan-fluxuak saihestezinak diren artelanen aldaketak behartzen ditu eta denbora eta kanalaren simulazioa baliogabetu ditzake. Bidali eraikuntza DFM berrikuspenaren bidez kontrolatutako inpedantzia taularekin eta bideratze-hipotesi kritikoekin.

Ohiko pilaketa-erroreak eta haien ondorioak

Zenbaketa funtzioak gaizki

Sei seinale-geruza dituela aldarrikatzen duen baina lau bakarrik zerrendatzen dituen geruza-taula batek diseinu-arrazoi osoa ahultzen du. Kobrezko funtzioak zuzenean zenbatu eta seinale bakoitzaren erreferentzia-ingurunea egiaztatu.

Hutsune dielektrikoak kenduz

Hamar kobrezko geruzak bederatzi dielektriko bereizketa behar dituzte. Hautatutako geruzen "azpian" dielektrikoa bakarrik zerrendatzen duen taula batek askotan hutsuneak ezabatzen edo bikoiztu egiten ditu eta ezin ditu amaitutako lodierarekin bateratu.

Trazadura-zabalera unibertsalak erabiltzea

Beste eraikuntza batetik kopiatutako 50 Ω edo 100 Ω dimentsio finkoak ez lirateke fabrikaziorako prest dauden arau gisa agertu behar. Benetako prentsatutako dielektrikoarekin, kobrearekin eta material ereduarekin berriro kalkulatu behar dira.

Bi potentzia-plano desakoplatze-bikote deitzea

Plano banatuko kapazitantzia erabilgarria da karga kontrajarria daramaten eroaleen artean, normalean potentzia eta lurra. Errail desberdinetan dauden bi potentzia-plano elkarrengandik gertu egoteak ez du potentzia-lurrera bikote baten ordezko orokorrik ematen eta errailen arteko akoplamendua sor dezake.

Etiketa elektrikoek simetria mekanikoa sortzen dutela suposatuz

Deformazioa materialaren, lodieraren eta kobrearen banaketaren araberakoa da. Ispiludun geruzen izenak ez dira nahikoak alde batek kobre trinkoa badu eta besteak bideratze urririk badu.

Amaitutako lodiera bateratu diseinua kaleratu aurretik

Taularen lodiera nominala bederatzi dielektriko-tarte prentsatu guztien, hamar kobrezko geruzen, plakaren ekarpenaren eta hornitzailearen neurketa-hitzarmenaren emaitza da. Katalogoko nukleoen eta aurrepreg-en batura soil bat okerra izan daiteke, kobrea erretxinan txertatzen baita eta kanpoko plaka laminazioaren ondoren gehitzen baita. Kaleratutako pilaketak hornitzaileak kalkulatutako amaierako balioa eta tolerantzia erakutsi beharko lituzke, eta ondoren konektorearen, prentsa-egokitzearen, txartelaren ertzaren eta itxituraren eskakizunek definizio bera erabiltzen dutela baieztatu.

Lodiera-tolerantziak inpedantzia eta atzeko zulaketaren geometria ere aldatzen ditu. Konektore baten kontaktu-eremuaren mugatik gertu dagoen diseinu batek edo sakonera kontrolatuko zulaketaren leiho batek eraikuntza-kontrol zorrotzagoa behar izan dezake ohiko plaka batek baino. Bide-luzera murrizteko plaka meheago bat proposatzen bada, egiaztatu zurruntasuna, muntaketa-maneiamendua, deformazioa eta konektorearen bateragarritasuna, lodiera aldagai elektriko gisa soilik tratatu beharrean.

Pilaketaren berrikuspenen kontrola

Eman onartutako pilaketa bakoitzari berrikuspen bat eta lotu fabrikazio-marrazkia, inpedantzia-taula, simulazio-eredua eta diseinu-arau multzoa berrikuspen horrekin. Hornitzaileak proposatutako nukleoan, aurrepregnatuan, kobrean edo materialean aldaketak egiteak lerro gorridun pilaketa bat sortu beharko luke eta zein geometria kontrolatu aldatzen diren identifikatu. Horrek erosketa-ordezkapen txiki batek bideratze-murrizketak isilean baliogabetzea eragozten du.

Panel mailako efektuak

Taula beraren eskema modu ezberdinean joka daiteke ekoizpen-panel desberdin batean lerrokatuta dagoenean. Kobrezko lapurretak, errailen diseinuak, kupoien kokapenak, prentsaren kargak eta haustura-ezaugarrien bideratzeak lodieraren uniformetasunean eta makurdura/bihurduran eragina izan dezakete. Sartu panelizazioa lehen artikuluaren berrikuspenean lautasuna, sakonera kontrolatua edo inpedantzia-laginketa funtsezkoak direnean.

Kobre astuna, RF eta eraikuntza termiko bereziak

Kobre astunak uneko gaitasuna baino gehiago aldatzen du. Xafla lodiak grabatzeko baimen handiagoa behar du, gutxieneko arrasto eta espazioari eragiten dio, erretxina eskaera handitzen du laminazioan zehar eta kobrearen oreka zaildu dezake. Hautatutako potentzia handiko geruzak dituen hamar geruzako plaka batek erretxinaz betetako aurrepreg eraikuntzak, kobre mailakatua edo tokiko bus egiturak behar izan ditzake, geruza guztietan kobre astun uniformea ​​erabili beharrean. Hornitzaileak kobrearen lodiera zehatzerako eta panelaren tamainarako geometria lorgarria eman beharko luke.

RF geruzak kanpoaldean edo hibrido pilaketa baten barruan jar daitezke, jaurtiketa sarbidearen, babesaren eta materialaren prozesamenduaren arabera. Kontrolatutako RF egiturek lur koplanarra behar izan dezakete, hesien bidez, barrunbe edo ertz-plakaren bidez eta nikelezko akabera hautatutako aplikazioetan. Ezaugarri hauek zirkuitu banatuen diseinu espezifiko gisa tratatu behar dira; IPC-2228 eta hautatutako material hornitzailearen prozesu-gida garrantzitsuak izan daitezke. Ez dira "L1ean galera txikiko laminatu berezia erabiltzera" murriztu behar.

Txertatutako kobrezko txanponek, inlay termikoek eta metalezko bero-hedagailuek tokiko lodiera, plaka eta laminazio mugak sortzen dituzte. Haien interfazeak, isolamendua, planaritatea eta bide termikoa definitu behar dira pilaketa askatu aurretik. Ezaugarri termiko batek inguruko inpedantzia edo deformazioa eragin dezake bideratzearen ondoren gehitzen bada. Koordinatu eredu termikoa, marrazki mekanikoa eta geruza elektrikoen ordena diseinu bakar gisa.

Eraikuntza bereziren bat egiteko, eskatu zeharkako sekzioaren marrazkia eta prozesu espezifikoko DFM erantzuna. Hamar geruzako gaitasun-taula orokorrak ez luke esan nahi kobre astun, RF, malgu eta txertatutako termiko aukera guztiak konbina daitezkeenik proiektuaren kalifikaziorik gabe.

Pilaketaren Aldaketa Kontrola Diseinua Hasi Ondoren

Behin bideratze-arauak, atzerapen-helburuak eta kanal-ereduak onartutako pilaketa bati lotu ondoren, material- edo eraikuntza-aldaketa ingeniaritza-aldaketa bat da, erosketa-ordezkapen bat baino gehiago. Nukleoaren edo aurrepregnatuaren eraikuntzan, erretxinaren edukian, kobrezko xaflan, kobre akabatuan, soldadura-maskaran, bide-tartean edo laminazio-sekuentzian izandako aldaketek diseinu-murrizketa bat baino gehiago eragin dezakete aldi berean.

Erosketak dielektriko-lodiera alternatibo bat behar duenean, berriro egin egiaztapen elektrikoak eta mekanikoak. Aurrepreg bat aldatzeak arrastoaren zabalera, bikoteen arteko tartea, hedapen-atzerapena, lodiera osoa eta erretxina-balantzea alda ditzake. Berrikusitako marrazkiak eraikuntza berria identifikatu beharko luke, berrikuspen-zenbaki zaharra mantendu beharrean. Diziplina hau bereziki garrantzitsua da pilaketa bat hainbat produktu edo fabrikazio-gunetan berrerabiltzen denean.

Stackup-aren sinadura-zerrenda

Pilaketa bat prest dago diseinua kaleratzeko arkitektura elektrikoa eta fabrikatu daitekeen materialaren eraikuntza bateratu direnean. Onarpen paketeak hamar kobre geruza guztiak eta bederatzi dielektriko tarteak erakutsi behar ditu, kontrolatutako seinale geruza bakoitzaren erreferentzia planoa identifikatu eta amaitutako lodieraren kalkulua itxi behar du prentsatutako balio dielektriko ez katalogokoak erabiliz.

• Berretsi geruza-funtzioak, erreferentzia-jarraitutasuna eta potentzia-planoaren segmentazioa.
• Orekatu eraikuntza dielektrikoa, kobre banaketa eta material bereziak zentro mekanikoaren inguruan, praktikoa denean.
• Zehaztu inpedantzia eta galera ereduetan erabilitako nukleo, prepreg, erretxina edukia eta kobrezko xafla aukerak.
• Ebatzi HDI sublaminazioak, lurperatutako zubiak, trantsizio malguak eta material hibridoen loturak azken zenbakikuntza egin aurretik.
• Itzuli ekoizpen-zabalerak, bikoteen arteko tarteak eta amaitutako lodiera onartzeko.
• Blokeatu pilaketaren berrikuspena bideratze-murrizketak eta atzerapen-parekatze-arauak amaitu aurretik.

Pilaketa-marrazki erabilgarri bat eredu elektrikoaren muga eta fabrikazio-argibide bat da aldi berean. Itzulera-bidea, lodiera osoa, kobrezko eraikuntza eta laminazio-sekuentzia azaldu ezin baditu, ez dago argitaratzeko prest.