12-шарові застосування друкованих плат: коли обрати дванадцять шарів
12-шарові друковані плати зазвичай поєднують щільне розташування компонентів, кілька інтерфейсів та потреби в розподілі живлення. Дванадцять шарів можуть бути корисним варіантом, коли конструкція з меншою кількістю шарів не може задовольнити вимоги до трасування, зворотного шляху або цілісності живлення в межах контуру плати. Остаточний вибір залежить від корпусу, архітектури, матеріалів та виробничих обмежень; дванадцять шарів не виключають автоматично потреби в HDI.
Ця сторінка допоможе вам вирішити, чи належить ваш дизайн до цієї групи. Тут перераховано продукти, які зазвичай використовують 12 шарів, сигнали, які передають дизайн до цієї групи, та питання, що визначають кількість шарів. Як створюються ці плати та яка їхня вартість, розглядається на нашій сторінці про виробництво 12-шарових друкованих плат.
Продукти, які зазвичай використовують 12-шарові дошки
Кількість шарів залежить від щільності та швидкості продукту, а не від галузі, в якій він використовується. Простий контролер у медичному пристрої може бути 4-шаровою платою, тоді як компактна мережева карта в тому ж корпусі має 12 шарів. Наведені нижче приклади є відправними точками для оцінки, а не галузевими вимогами щодо кількості шарів.
| Тип | Що впливає на кількість шарів | Ілюстративний розгляд кількості шарів |
|---|---|---|
| Мережеві та телекомунікаційні картки | Кілька багатогігабітних послідовних з'єднань плюс щільне поле роз'ємів | 12 шарів, з можливістю збільшення до 14 або 16 під час наступного перегляду |
| Плати контролерів серверів та сховищ | Широкі паралельні шини пам'яті, кілька ліній живлення та великий BGA | 12 шарів, коли процесор середнього класу; більше для прискорювачів штучного інтелекту |
| Медична електроніка для візуалізації | Шляхи передачі даних високої роздільної здатності зі суворими обмеженнями шуму та ізоляції | 12 шарів, де аналоговий та цифровий сигнали повинні використовувати одну плату |
| Автомобільні модулі ADAS | Обробка даних камерою або радаром у невеликому корпусі, широкий діапазон температур | Від 8 до 12 шарів, встановлюються процесорним пакетом |
| Промислове та випробувальне обладнання | Багато каналів вводу/виводу, змішані аналогові та цифрові, тривалий термін служби виробу | 10 або 12 шарів, часто з важчою міддю для живлення |
Highleap виготовляє плати для кожного з цих ринків, включаючи комунікаційне обладнання , медичні прилади , автомобільну електроніку та промислові системи керування . Вимоги до виготовлення однакові для всіх. Змінюється лише стандарт приймання та документація, яку запитує кінцевий клієнт.
Чи використовуються споживчі товари з 12 шарами друкованих плат?
Так. Деякі обчислювальні, ігрові, мережеві та компактні споживчі продукти використовують 12 або більше шарів. Смартфони та тонкі материнські плати можуть поєднувати багато шарів з мікропереходами HDI. Кількість шарів та технологія перехідних отворів – це окремі варіанти дизайну, і жоден з них не фіксується категорією споживчого продукту.
А як щодо аерокосмічної та оборонної рад?
Ці продукти часто мають 12 шарів або більше, але кількість шарів рідко є складною частиною. Найскладнішими частинами є документація, відстеження матеріалів та стандарт приймання, який вимагає програма. Якщо ваша плата належить до цієї категорії, повідомте нам стандарт, якому вона повинна відповідати, коли надсилаєте файли, оскільки це впливає на цінову пропозицію більше, ніж набір елементів. Наша робота для аерокосмічних та оборонних програм охоплюється таким чином.
Сигнали та роз'єми, що розширюють дизайн до 12 рівнів
Плата переходить на 12 шарів через певні проблеми з трасуванням, а не тому, що категорія продукту звучить складно. Чотири ситуації пояснюють більшість переміщень, які ми бачимо.
Великий процесор або FPGA BGA потребує кількох шарів трасування, щоб уникнути впливу кульового поля. Якщо два або три шари використовуються для розгалуження, решта шарів можуть не нести решту плати.
Пам'ять DDR, багатогігабітні послідовні з'єднання та широка паралельна шина потребують власного рівня маршрутизації та безперервної опорної площини під ним.
Плата з багатьма шинами напруги потребує більше однієї площини живлення, інакше площини розбиваються на острови, що порушує шляхи зворотного зв'язку для сигналів над ними.
Розділіть чутливі аналогові схеми від швидких цифрових схем за допомогою розміщення та трасування, зберігаючи при цьому відповідні безперервні зворотні шляхи. Не розділяйте площину заземлення за замовчуванням; дотримуйтесь рекомендацій щодо заземлення для кожного пристрою та уникайте трасування сигналів через проміжки зворотних шляхів.
Будь-яку з цих проблем можна вирішити на 8 або 10 шарах. Саме комбінація двох або більше шарів у межах фіксованого контуру плати робить 12 шарів практичним рішенням. Практика високошвидкісної трасування викладена в нашому посібнику з високошвидкісних друкованих плат , а плати, створені для серверних платформ штучного інтелекту, показують, куди веде ця логіка при більшій кількості шарів.
Чи завжди швидший інтерфейс потребує більше шарів?
Ні. Один швидкий канал на інакше простій платі не виправдовує 12 шарів. Важливо лише те, скільки таких каналів потрібно маршрутизувати одночасно, і чи кожен з них може зберегти нерозривну опорну площину. Один канал 10 Гбіт/с з чистим зворотним шляхом легше побудувати, ніж вісім каналів 1 Гбіт/с, що перетинають розділену площину.
Вибір між 8, 10, 12 та 16 шарами
Оберіть найменшу кількість шарів, яка забезпечить кожному швидкому сигналу опорну площину та все одно прокладе маршрут до плати. Додаткові шари коштують грошей на кожній платі, яку ви коли-небудь збираєте, тому метою є найменший стек, який відповідає електричним вимогам, а не найпотужніший.
| Якщо ваш дизайн має | Починати з | Рухайтеся вгору, коли |
|---|---|---|
| Одна швидка шина та скромний BGA | 8 шари | Розрив використовує шари трасування |
| Два або три високошвидкісні інтерфейси | 10 шари | Силові площини потрібно розділити, щоб вони помістилися |
| Великий BGA плюс кілька шин та силових рейок | 12 шари | Маршрутизація все ще переповнюється після чистої спроби 12 шарів |
| Багато багатогігабітних з'єднань або дуже велика FPGA | 16 шарів або більше | Кількість контактів роз'єму та корпусу цього вимагає. |
Існує другий варіант, який люди пропускають. Замість додавання шарів, деякі конструкції залишаються на 10 шарах, переходячи на конструкцію HDI з мікроперехідними отворами , що звільняє простір для трасування під BGA. Це замінює вартість шарів на вартість послідовного ламінування, і який з них виграє, залежить від плати. Якщо вам потрібні цифри, а не емпіричне правило, надішліть контур, вимоги до корпусу та інтерфейсу, варіанти стеків та доступні дані про розміщення, щоб альтернативи можна було переглянути та оцінити на порівняльній основі.
Чи можу я почати макет з 10 шарів і додати шари пізніше?
Можна, але робити це пізно дорого. Додавання шарів може змінити інтервал між діелектричними елементами та призначення опорних елементів, навіть якщо загальна товщина збережена, тому геометрію та трасу з контрольованим імпедансом необхідно повторно перевірити. Якщо є реальна ймовірність, що для конструкції знадобиться 12 шарів, почніть компонування з них. Видалення шарів також вимагає перевірки стекування та цілісності сигналу; жодну зі змін не слід розглядати як просте механічне редагування.
Правила дизайну, які мають значення, коли ви обираєте 12 шарів
Після того, як кількість шарів визначено, три рішення вирішують, чи буде плата збудована чисто. Їх варто вирішити, перш ніж розробка макета буде далекою, оскільки кожне з них дорого змінювати згодом.
- Зберігайте симетричність стека. Мідь та смола повинні бути дзеркально відображені приблизно в центрі плати. Незбалансоване 12-шарове укладання збільшує ризик вигину та скручування після ламінування, а вигнуту плату важко зібрати, і вона може вийти з ладу в польових умовах. посібник зі стекування демонструє збалансовані домовленості.
- Надайте кожному швидкому сигналу опорну площину. Прокладайте високошвидкісні траси на шарах поруч із нерозривною площиною землі або потужності та уникайте перетину розщеплень у цій площині. Це важливіше на 12 шарах, ніж на 4, оскільки є більше шансів зробити помилку.
- Розмір перехідних отворів підбирається відповідно до товщини плати. 12-шарова плата зазвичай має товщину 1.6 мм або більше, тому найменший наскрізний отвір повинен залишатися в межах співвідношення сторін, встановлених виробником. Сплануйте розмір переходного отвору, перш ніж вибирати крок BGA.
Решта правил компонування такі ж, як і для будь-якої багатошарової плати. Що змінюється на дванадцяти шарах, так це те, що помилки ховаються посередині стеку, де їх не можна переробити. Перевірка проекту на відповідність виробничим обмеженням на ранній стадії — це найдешевша страховка, і саме для цього призначений наш огляд DFM.
Чи варто мені самостійно розробляти 12-шарову плату, чи звертатися до виробника за розрахунком?
Запитайте про стек, а потім спроектуйте відповідно до нього. Виробник знає, яка товщина сердечника та препрегу є в наявності, а які конструкції витримують імпеданс без спеціального матеріалу. Проектування відповідно до стеку, який ми можемо фактично виготовити, дозволяє уникнути переробки, коли запропонована конструкція відрізняється від тієї, що у вашому CAD-інструменті. Надішліть нам ваші вимоги до шарів та цільовий імпеданс, і ми запропонуємо вам відповідний варіант.
Не впевнені, що вашому дизайну потрібно 12 шарів?
Надішліть схему та контур плати. Highleap Electronics може розглянути варіанти конструкцій з вашою командою дизайнерів та надати кошторис узгодженої конструкції після визначення вимог до траси та виготовлення.
Статті по темі
Процес виготовлення друкованих плат Роджерса
Практичний посібник з процесу виготовлення друкованих плат Rogers, що охоплює контроль матеріалів, рішення щодо розміщення радіочастотних елементів, перевірку виготовлення, результати інспекцій та виробництво.
Проблеми виробництва друкованих плат Роджерса
Практичний посібник з основних проблем у виробництві друкованих плат Rogers, що охоплює контроль матеріалів, рішення щодо розміщення радіочастотних стеків, перевірку виготовлення, результати інспекцій та...
Виробництво прототипів друкованих плат Rogers
Огляд прототипування друкованих плат Rogers – швидке виготовлення, невелика партія з урахуванням властивостей матеріалів, обмежень застосування, конструктивних особливостей та рекомендацій щодо виробництва друкованих плат.