Mikä on monikerroksinen piirilevy: valmistus ja suunnittelu

Toisin kuin yksi- tai kaksikerroksiset piirilevyt, monikerroksiset piirilevyt koostuvat kolmesta tai jopa 60 kerroksesta kuparia, jotka on erotettu eristemateriaalilla ja laminoitu yhteen lämmön ja paineen alaisena. Nämä lisäkerrokset mahdollistavat monimutkaisempia ja tiheämpiä piirimalleja, joihin mahtuu suurempi määrä komponentteja pienemmälle levylle. Tämä ominaisuus on ratkaisevan tärkeä nykyaikaisessa elektroniikassa, jossa laitteista on tulossa yhä kompaktimpia ja tehokkaampia. Monikerroksisten piirilevyjen kehitystä on ohjannut tehokkaampien, luotettavampien ja pienoismallien elektroniikkatuotteiden kysyntä.

Yleiset monikerroksiset rakenteet

• 4-6 kerrosta – matala tai kohtalainen monimutkaisuus
• 8-10 kerrosta – monimutkaisempia digitaalisia levyjä
• 12-16 kerrosta – edistynyt RF- ja tiedonkäsittely
• 20+ kerrosta – erittäin tiheät yhteydet
• 60+ kerrosta – uusinta HDI-tekniikkaa

Monikerroksisten piirilevyjen valmistusprosessi

1. Sisäkerroksen muodostus

Kuparipäällysteisiin laminaatteihin sovelletaan valolitografiakuviointia piirien jälkien määrittämiseksi, mitä seuraa ei-toivotun kuparin etsaus, kerrosten kohdistuskohteiden ja työkalureikkien lisääminen, jälkien sähköinen testaus ja pinnan valmistelu laminointia varten.

2. Layer Laminointi

Useita kerroksia liimataan käyttämällä levylaminointipuristimia, joissa on ytimet, prepregit, kupari ja dielektriset materiaalit, jotka kovetetaan lämpötilassa ja paineessa kiinteän laminaatin muodostamiseksi.

3. Poraa reiät

Erittäin tarkka poraus luo työkalut ja läpivientireiät tarkalla kohdistuksella jokaiselle kerrokselle.

4. Reikien pinnoitus

Sähkötön kuparipinnoitus, jota seuraa elektrolyyttinen kuparipinnoitus, kerää kuparia sisäkerroksiin ja porattuihin reikiin.

5. Ulkokerroksen käsittely

Nestemäisen valokuituisen juotosmaskin levitys , tunnistemerkintöjen tulostus, ulkokerroksen piirilevyjen kuviointi ja etsaus sekä paneelin reititys yksittäisiksi piirilevyiksi.

6. Testaus ja laadunvarmistus

Sisältää automaattisen optisen tarkastuksen, verkkoliitettävyyden testauksen, impedanssin, korkean jännitteen ja toiminnallisen testauksen sekä mittojen laadunvalvonnan.

Monikerroksisen piirilevyn suunnittelun huomioita

Kerrosten lukumäärä:

Kerrosten lukumäärän päättäminen on ensimmäinen askel monikerroksisen piirilevyn suunnittelussa. Kerrosten määrä, joka voi vaihdella neljästä kymmeneen tai useampaan kerrokseen, riippuu suunnittelun monimutkaisuudesta, komponenttien määrästä ja sähköisistä suorituskykyvaatimuksista.

Komponenttien sijoitus

Piirilevyasetteluohjelmiston avulla suunnittelijat järjestävät komponentteja ja määrittelevät sähköliitännät. Järjestelyn tulee optimoida signaalin reititys, minimoida häiriöt ja varmistaa lämmön poistuminen.

Signaalin reititys

Sähköinen reititys sisältää yhteyksien leveyden, välin ja kerrosten määrittämisen, signaalin eheyden keskittymisen, ylikuulumisen vähentämisen ja signaalin heijastumisen estämisen​.

Kerrosten pinoamista koskevia huomioita:

Kerrokset tulee pinota parillisilla luvuilla, ja kaikkien signaalikerrosten tulee olla mahdollisimman lähellä maatasoa. Saman signaalikerroksen johdotuksen suunnan tulee olla johdonmukainen. Kerrosten lukumäärän valinta riippuu myös signaalin tyypistä, jonka ne tarvitsevat lähetettäväksi, luokiteltuna korkeataajuiseksi, matalataajuiseksi, maadoksi tai tehoksi.

Komponenttien ja liitännän järjestely:

Ihannetapauksessa komponentit tulisi sijoittaa yhdelle puolelle ja liitäntäkomponenttien sijainti ja suunta tulisi järjestää järkevästi. Komponentit, joissa on läheiset sähköliitännät, on parasta sijoittaa yhteen.

Gerber-tiedoston luominen:

Kun sähköinen reititys on määritetty, luodaan Gerber-tiedostot, jotka sisältävät tietoja kerrosten pinosta, sähköliitännöistä, komponenttien sijoittelusta ja muista suunnittelutiedoista​.

valmistus:

Valmistaja käyttää Gerber-tiedostoja luodakseen valokuvamaskeja, joita käytetään sitten yksittäisten PCB-kerrosten luomiseen. Nämä kerrokset laminoidaan lopullisen monikerroksisen piirilevyn muodostamiseksi.

Monikerroksisen piirilevyn signaalin eheysnäkökohdat

Kerrosten pinoaminen: Tasojen pinoamisen oikea suunnittelu on ratkaisevan tärkeää. Signaali- ja maakerrosten tulee olla tiiviisti kytkettyjä impedanssin ja signaalin heijastuksen minimoimiseksi.

Jäljitysreititys: Jäljet ​​tulee reitittää ylikuulumisen ja sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) välttämiseksi. Signaalipolkujen pitäminen lyhyinä ja suorina parantaa signaalin eheyttä.

Impedanssin säätö : Tasaisen impedanssin ylläpitäminen piirilevyllä estää signaalin vääristymisen ja heijastukset.

Irrotuskondensaattorit: Nämä ovat välttämättömiä tehon eheyden hallitsemiseksi ja kohinan minimoimiseksi tehotasoissa.

Via Design: Via-iskusignaalipolkujen suunnittelu ja sijoitus, ja ne tulisi optimoida signaalin eheyden säilyttämiseksi.

Monikerroksisen piirilevyn kustannusnäkökohdat

Monimutkaisuus ja kerrosten määrä: Lisää kerroksia ja suunnittelun monimutkaisuus lisää valmistuskustannuksia.

Käytetyt materiaalit: Korkealaatuiset tai erikoistuneet materiaalit voivat nostaa kokonaiskustannuksia.

Valmistustekniikat: Kehittyneet valmistustekniikat monimutkaisia ​​malleja varten voivat myös lisätä kustannuksia.

Piirilevyn koko: Suuremmat piirilevyt vaativat enemmän materiaaleja ja käsittelyä, mikä lisää kustannuksia.

Määrä: Suuremmat tuotantomäärät voivat pienentää yksikkökustannuksia mittakaavaetujen ansiosta.