Введение
В мире проектирования электроники планирование компоновки многослойных печатных плат (PCB) становится одним из ключевых факторов оптимизации производительности продукта. Благодаря своей сложной архитектуре он составляет основу современной электроники. Сущность этой структуры заключается в ее способности существенно повышать электрические характеристики передачи сигнала. Это достигается за счет устранения потенциальных проблем, таких как электромагнитное излучение, перекрестные помехи и восприимчивость к внешнему шуму. Эти препятствия могут вызвать прерывистую работу, сбои синхронизации и помехи, которые ухудшают производительность и надежность продукта.
Преимущества многослойной печатной платы
Многослойные печатные платы с медными пластинами контрастируют с более простыми двухслойными платами. Возможность маршрутизации сигналов в микрополосковой или полосковой конфигурации с контролируемым импедансом значительно снижает излучение. Такая тесная связь с плоскостью, будь то земля или питание, также уменьшает перекрестные помехи и повышает целостность сигнала. Стоит отметить, что четырехслойная плата может излучать на 15 дБ меньше излучения, чем двухслойная.
Ключевые соображения по выбору штабелирования
При выборе многослойного стека следует учитывать несколько факторов:
- Смежность сигнальных слоев: обеспечение того, чтобы сигнальные слои всегда были смежными с плоскостями, ограничивает количество внедренных сигнальных слоев между плоскостями.
- Связь и использование плоскостей. Сигнальные слои должны поддерживать тесную связь с соседними плоскостями. Силовые и заземляющие слои играют важную роль в пути возврата сигнала.
- Путь возврата сигнала: Путь возврата сигнала (обычно ближайшая плоскость) имеет решающее значение для сигналов с быстрым нарастанием из-за его низкой индуктивности.
- Соображения стоимости: Конечно, стоимость остается решающим фактором при проектировании.
Влияние паяльной маски на импеданс
Нанесение паяльной маски на печатную плату влияет на уровень импеданса. Обычно паяльная маска может снизить сопротивление тонких дорожек на 2–3 Ома, и этот фактор становится менее заметным по мере увеличения толщины дорожки.
Диэлектрические материалы
FR4 является наиболее часто используемым диэлектрическим материалом и доступен как в форме сердцевины, так и в виде препрега. Сердцевина состоит из тонкой затвердевшей эпоксидной смолы из стекловолокна с медной фольгой с обеих сторон, а препрег состоит из листов стекловолокна, пропитанных неотвержденной эпоксидной смолой.
Конфигурация штабелирования
«Метод фольги» и «метод крышки» представляют собой популярные конфигурации штабелирования. Первый вариант предполагает приклеивание медной фольги к внешнему слою препрега, а второй использует противоположный подход.
Определить количество слоев и импеданс
Количество слоев определяется сложностью конструкции и зависит от таких факторов, как требования к разводке BGA, требования к питанию, плотность компонентов и тип корпуса. Предварительная степень прохождения маршрута без корректировок составила 85%, что служит лакмусовой бумажкой адекватности выбранного стека.
Расчеты характеристик и дифференциального импеданса зависят от установленных правил проектирования и спецификаций технических данных компонентов. Типичный диапазон импеданса составляет от 50 до 60 Ом.
Заключение
Планирование многослойного стека печатной платы — это кропотливый процесс, требующий пристального внимания к деталям. Правильно выполненная укладка не только улучшает электрические характеристики изделия, но и открывает путь к эффективному производственному процессу. Поскольку технологии продолжают развиваться, важность освоения этого аспекта проектирования печатных плат невозможно переоценить, поскольку он лежит в основе современной электроники.
