Vad är Multilayer PCB: tillverkning och design

Till skillnad från enskikts- eller dubbelskikts-PCB består flerskikts-PCB av tre eller upp till 60 lager koppar, separerade av isolerande material och laminerade samman under värme och tryck. Dessa ytterligare lager möjliggör mer komplexa och täta kretskonstruktioner, vilket ger plats åt ett större antal komponenter på ett mindre kort. Denna funktion är avgörande inom modern elektronik, där enheter blir alltmer kompakta men ändå kraftfulla. Utvecklingen av flerskikts-PCB har drivits av efterfrågan på mer effektiva, tillförlitliga och miniatyriserade elektroniska produkter. Med RO4450T bondply för flerskikts-RF-kort måste bindningsskiktets tjocklek ses över i den färdiga stapeln snarare än att endast behandlas som en inköpsbeteckning.

Vanliga flerskiktskonstruktioner

• 4-6 lager – låg till måttlig komplexitet
• 8-10 lager – mer komplexa digitala kort
• 12-16 lager – avancerad RF och databehandling
• 20+ lager – extremt täta sammankopplingar
• 60+ lager – toppmodern HDI-teknik

Tillverkningsprocess för flerskiktskretskort

1. Bildning av inre skikt

Fotolitografisk mönstring appliceras på kopparbeklädda laminat för att definiera kretsspåren, följt av bortetsning av oönskad koppar, tillägg av skiktregistreringsmål och verktygshål, elektrisk testning av spåren och ytförberedelse för laminering.

2. Laminering i lager

Flera skikt är sammanfogade med hjälp av arklamineringspressar, med ett stapelarrangemang av kärnor, prepregs, koppar och dielektrikum, härdade under temperatur och tryck för att bilda ett fast laminat.

3. Borrhål

Högprecisionsborrning skapar verktygs- och viahål med exakt registrering för varje lager.

4. Hålplätering

Elektrofri kopparplätering följt av elektrolytisk kopparplätering bygger upp koppar på de inre skikten och borrade hål.

5. Bearbetning av yttre skikt

Applicering av flytande fotoavbildbar lödmask , tryckning av identifieringsmarkeringar, mönstring och etsning av kretsar i det yttre lagret och frätning av panelen till individuella kretskort.

6. Testning och kvalitetssäkring

Inkluderar automatisk optisk inspektion, testning av nätanslutning, impedans, högspänning och funktionstestning, tillsammans med dimensionell kvalitetskontroll.

Konstruktionsöverväganden för flerskiktskretskort

Antal lager:

Att bestämma antalet lager är det första steget i flerlagers PCB-design. Antalet lager, som kan variera från fyra till tio eller fler lager, beror på komplexiteten i designen, antalet komponenter och krav på elektrisk prestanda.

Komponentplacering

Med hjälp av PCB-layoutmjukvara arrangerar designers komponenter och definierar elektriska anslutningar. Arrangemanget bör optimera signaldirigering, minimera störningar och säkerställa värmeavledning.

Signalrouting

Elektrisk routing innebär att specificera bredden, avståndet och lagertilldelningen av anslutningar, fokusera på signalintegritet, minska överhörning och förhindra signalreflektion.

Överväganden om lagerstapling:

Lagren bör staplas med jämna nummer att föredra, och alla signallager bör vara så nära jordplanet som möjligt. Ledningsriktningen på samma signallager bör vara konsekvent. Valet av antalet lager beror också på vilken typ av signal de behöver sända, kategoriserad som högfrekvent, lågfrekvent, jord eller effekt.

Komponent- och gränssnittsarrangemang:

Helst bör komponenter placeras på ena sidan, och gränssnittskomponenternas position och orientering bör vara rimligt anordnad. Komponenter med täta elektriska anslutningar placeras bäst tillsammans.

Gerber-filgenerering:

När elektrisk routing väl har definierats genereras Gerber-filer som innehåller information om lageruppsättningen, elektriska anslutningar, komponentplacering och annan designinformation.

Tillverkning:

Tillverkaren använder Gerber-filerna för att skapa fotomasker, som sedan används för att skapa individuella PCB-lager. Dessa skikt är laminerade för att bilda den slutliga flerskikts-PCB:n.

Signalintegritetsöverväganden för flerskiktskretskort

Layer Stack-Up: Rätt planering av lagerstaplingen är avgörande. Signal- och jordskikt bör vara nära kopplade för att minimera impedans och signalreflektion.

Trace Routing: Spår bör dirigeras för att undvika överhörning och elektromagnetisk interferens (EMI). Att hålla signalvägarna korta och direkta förbättrar signalintegriteten.

Impedanskontroll : Att upprätthålla en jämn impedans över kretskortet förhindrar signalförvrängning och reflektioner.

Frånkopplingskondensatorer: Dessa är viktiga för att hantera strömintegritet och minimera brus på kraftplan.

Via Design: Utformningen och placeringen av vias anslagssignalvägar och bör optimeras för att bibehålla signalintegriteten.

Kostnadsöverväganden för flerskiktskretskort

Komplexitet och antal lager: Fler lager och komplexitet i design ökar tillverkningskostnaden.

Material som används: Högkvalitativa eller specialiserade material kan höja den totala kostnaden.

Tillverkningstekniker: Avancerade tillverkningstekniker för komplexa konstruktioner kan också öka kostnaden.

Storlek på PCB: Större PCB kräver mer material och bearbetning, vilket ökar kostnaderna.

Kvantitet: Större produktionsserier kan minska kostnaden per enhet på grund av stordriftsfördelar.