Zastosowania płytek PCB 12-warstwowych: Kiedy wybrać płytki dwunastowarstwowe

Zastosowania 12-warstwowych płytek PCB zazwyczaj łączą w sobie gęstą gęstość wyprowadzeń komponentów, wiele interfejsów i potrzeby dystrybucji zasilania. Dwanaście warstw może być użytecznym rozwiązaniem, gdy konstrukcja o mniejszej liczbie warstw nie spełnia wymagań dotyczących trasowania, ścieżki powrotnej lub integralności zasilania w obrębie obrysu płytki. Ostateczny wybór zależy od obudowy, architektury, materiałów i ograniczeń produkcyjnych; dwanaście warstw nie eliminuje automatycznie potrzeby stosowania HDI.

Ta strona pomoże Ci zdecydować, czy Twój projekt należy do tej grupy. Znajdziesz tam listę produktów, które zazwyczaj wykorzystują 12 warstw, sygnały, które kierują projekt do tej grupy, oraz pytania dotyczące liczby warstw. Sposób budowy tych płytek i ich koszt opisano na naszej stronie poświęconej produkcji 12-warstwowych płytek PCB.

Produkty, do których powszechnie stosuje się płyty 12-warstwowe

Liczba warstw zależy od gęstości i szybkości produktu, a nie od branży. Prosty kontroler w urządzeniu medycznym może być płytą 4-warstwową, podczas gdy kompaktowa karta sieciowa w tym samym budynku ma 12 warstw. Poniższe przykłady stanowią punkt wyjścia do oceny, a nie wymagania dotyczące liczby warstw specyficzne dla danej branży.

Highleap produkuje płytki drukowane dla każdego z tych rynków, w tym dla sprzętu komunikacyjnego , urządzeń medycznych , elektroniki samochodowej i przemysłowych systemów sterowania . Wymagania produkcyjne są we wszystkich przypadkach takie same. Zmieniają się jedynie standardy akceptacji i dokumentacja wymagana przez klienta końcowego.

Czy w produktach konsumenckich stosuje się płytki PCB 12-warstwowe?

Tak. Niektóre komputery, gry, sieci i kompaktowe produkty konsumenckie wykorzystują 12 warstw lub więcej. Smartfony i cienkie płyty główne mogą łączyć wiele warstw z mikroprzelotkami HDI. Liczba warstw i technologia przelotek to odrębne wybory projektowe i żadna z nich nie jest ustalona przez kategorię produktów konsumenckich.

A co z zarządami lotnictwa i obronności?

Produkty te często składają się z 12 lub więcej warstw, ale liczba warstw rzadko stanowi problem. Najtrudniejsze elementy to dokumentacja, identyfikowalność materiałów i standard akceptacji wymagany przez program. Jeśli Twoja płytka drukowana mieści się w tej kategorii, prosimy o podanie standardu, jaki musi spełniać, przesyłając pliki, ponieważ to on kształtuje wycenę bardziej niż sam stackup. Nasza praca w programach lotnictwa i obronności jest w ten sposób ograniczona.

Sygnały i złącza, które rozszerzają projekt do 12 warstw

Płytka przechodzi na 12 warstw z powodu konkretnych problemów z routingiem, a nie dlatego, że kategoria produktu brzmi zaawansowanie. Cztery sytuacje odpowiadają za większość zmian, które obserwujemy.

Każdy z tych problemów można rozwiązać na 8 lub 10 warstwach. To połączenie dwóch lub więcej warstw w obrębie stałego obrysu płytki sprawia, że ​​12 warstw jest praktycznym rozwiązaniem. Praktyka routingu z dużą prędkością jest omówiona w naszym przewodniku po płytkach PCB z dużą prędkością , a płytki zbudowane dla platform serwerowych AI pokazują, do czego prowadzi ta logika przy większej liczbie warstw.

Czy szybszy interfejs zawsze wymaga większej liczby warstw?

Nie. Pojedyncze szybkie łącze na prostej płytce nie uzasadnia 12 warstw. Liczy się to, ile takich łączy musi być poprowadzonych jednocześnie i czy każde z nich może zachować nieprzerwaną płaszczyznę odniesienia. Jedno łącze 10 Gb/s z czystą ścieżką powrotną jest łatwiejsze do zbudowania niż osiem łączy 1 Gb/s przecinających rozdzieloną płaszczyznę.

Wybór między 8, 10, 12 i 16 warstwami

Wybierz najmniejszą liczbę warstw, która zapewni każdemu szybkiemu sygnałowi płaszczyznę odniesienia i nadal będzie kierować płytkę. Dodatkowe warstwy kosztują pieniądze na każdej płycie, którą kiedykolwiek zbudujesz, dlatego celem jest najmniejszy stos spełniający wymagania elektryczne, a nie ten o największych możliwościach.

Istnieje druga opcja, której ludzie często nie dostrzegają. Zamiast dodawać warstwy, niektóre projekty pozostają przy 10 warstwach, przechodząc na konstrukcję HDI z mikroprzelotkami , co zwalnia miejsce na ścieżki pod BGA. To oznacza zamianę kosztów warstw na koszty laminowania sekwencyjnego, a to, która opcja jest lepsza, zależy od płytki. Jeśli zależy Ci na liczbach, a nie na ogólnej zasadzie, prześlij zarys, wymagania dotyczące obudowy i interfejsu, potencjalne stackupy oraz dostępne dane dotyczące układu, aby można było porównać i wycenić alternatywy.

Czy mogę rozpocząć układanie od 10 warstw i dodać je później?

Można, ale robienie tego na później jest kosztowne. Dodawanie warstw może zmienić odstępy dielektryczne i przypisania odniesienia, nawet jeśli całkowita grubość zostanie zachowana, dlatego geometria i routing o kontrolowanej impedancji muszą zostać ponownie zweryfikowane. Jeśli istnieje realne prawdopodobieństwo, że projekt będzie wymagał 12 warstw, należy rozpocząć projektowanie układu właśnie od tego miejsca. Usuwanie warstw wymaga również weryfikacji stosu i integralności sygnału; żadnej ze zmian nie należy traktować jako prostej modyfikacji mechanicznej.

Zasady projektowania, które mają znaczenie, gdy zdecydujesz się na 12 warstw

Po ustaleniu liczby warstw, trzy decyzje decydują o tym, czy płytka zbuduje się poprawnie. Warto je podjąć, zanim układ będzie zaawansowany, ponieważ każda z nich jest kosztowna w późniejszej zmianie.

• Utrzymuj symetryczny układ. Miedź i żywica powinny być lustrzane w okolicach środka płytki. Nierównomierne ułożenie 12 warstw zwiększa ryzyko wygięcia i skręcenia po laminowaniu, a wygięta płytka jest trudna w montażu i może ulec uszkodzeniu w terenie. Nasze przewodnik po stosie pokazuje zrównoważone aranżacje.
• Każdemu szybkiemu sygnałowi przypisz płaszczyznę odniesienia. Trasuj szybkie ścieżki na warstwach przylegających do nieprzerwanej płaszczyzny uziemienia lub zasilania i unikaj przecinania się pęknięć w tej płaszczyźnie. Ma to większe znaczenie przy 12 warstwach niż przy 4, ponieważ istnieje większe prawdopodobieństwo popełnienia błędu.
• Dobierz rozmiar przelotek do grubości płytki. Płytka 12-warstwowa ma zazwyczaj grubość 1.6 mm lub większą, więc najmniejszy otwór przelotowy musi mieścić się w proporcjach określonych przez producenta. Zaplanuj rozmiar przelotki przed podjęciem decyzji o montażu BGA.

Pozostałe zasady układu są takie same, jak w przypadku każdej płytki wielowarstwowej. Różnica w przypadku dwunastu warstw polega na tym, że błędy są ukryte w środku stosu, gdzie nie można ich poprawić. Wczesne sprawdzenie projektu pod kątem ograniczeń produkcyjnych to najtańsze zabezpieczenie, i właśnie temu służy nasza recenzja DFM .

Czy powinienem sam zaprojektować płytkę 12-warstwową, czy zwrócić się do wykonawcy o wykonanie układu warstw?

Poproś o stackup, a następnie zaprojektuj go zgodnie z nim. Producent wie, jakie grubości rdzenia i prepregu są dostępne w magazynie oraz które konstrukcje zachowują impedancję bez użycia specjalnych materiałów. Projektowanie zgodnie z stackupem, który faktycznie możemy zbudować, pozwala uniknąć przeprojektowania, gdy podana konstrukcja różni się od tej w Twoim narzędziu CAD. Prześlij nam swoje wymagania dotyczące warstw i docelową impedancję, a my je zaproponujemy.