16-kerroksiset piirilevyt tarjoavat nykyaikaisten elektronisten laitteiden vaatiman monimutkaisuuden ja joustavuuden. Ammattitaitoinen suunnittelu ja pinoamissekvenssien sekä kerrosten välisten liitosmenetelmien valinta ovat kriittisiä optimaalisen levyn suorituskyvyn saavuttamiseksi. Tässä artikkelissa tutkimme huomioita, ohjeita ja parhaita käytäntöjä, jotka auttavat suunnittelijoita ja insinöörejä luomaan tehokkaita ja luotettavia 16-kerroksisia piirilevyjä.

1. 16-kerroksisten piirilevyjen pinoamisjärjestyksen perusteiden ymmärtäminen

1.1 Pinoamisjärjestyksen määritelmä ja tarkoitus

Pinoamisjärjestys viittaa järjestelyyn ja järjestykseen, jossa materiaalit, kuten kupari ja eristyskerrokset, laminoidaan yhteen monikerroksiseksi piirilevyksi. Pinoamisjärjestys määrittää signaalikerrosten, tehokerrosten, maadoituskerrosten ja muiden tärkeiden komponenttien sijoittelun pino.
Pinoamisen päätarkoituksena on saavuttaa levyltä vaaditut sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet. Sillä on tärkeä rooli piirilevyn impedanssin, signaalin eheyden, tehonjaon, lämmönhallinnan ja valmistuksen toteutettavuuden määrittämisessä. Pinoamisjärjestys vaikuttaa myös levyn yleiseen suorituskykyyn, luotettavuuteen ja valmistettavuuteen.

1.2 Pinoamisjärjestyksen suunnitteluun vaikuttavat tekijät: On useita tekijöitä, jotka on otettava huomioon suunniteltaessa pinoamisjärjestystä

16-kerroksinen piirilevy:

a) Sähköiset näkökohdat:Signaali-, teho- ja maatasojen asettelu tulee optimoida signaalin oikean eheyden, impedanssin säädön ja sähkömagneettisten häiriöiden vähentämiseksi.
b) Lämpönäkökohdat:Teho- ja maatasojen sijoittelu ja lämpöläpivientien sisällyttäminen auttavat poistamaan lämpöä tehokkaasti ja ylläpitämään komponentin optimaalisen käyttölämpötilan.
c) Valmistusrajoitukset:Pinoamisjärjestyksen valinnassa tulee ottaa huomioon piirilevyn valmistusprosessin mahdollisuudet ja rajoitukset, kuten materiaalin saatavuus, kerrosten lukumäärä, porauksen muotosuhde,ja kohdistustarkkuus.
d) Kustannusten optimointi:Materiaalien valinnan, kerrosten lukumäärän ja pinoamisen monimutkaisuuden tulee olla sopusoinnussa projektin budjetin kanssa ja varmistaa samalla vaadittu suorituskyky ja luotettavuus.

1.3 Yleiset 16-kerroksisten piirilevyjen pinoamissekvenssit: 16-kerroksisille piirilevyille on useita yleisiä pinoamissekvenssejä

PCB halutusta suorituskyvystä ja vaatimuksista riippuen. Joitakin yleisiä esimerkkejä ovat:

a) Symmetrinen pinoamisjärjestys:Tämä sekvenssi sisältää signaalikerrosten sijoittamisen symmetrisesti teho- ja maakerrosten väliin hyvän signaalin eheyden, minimaalisen ylikuulumisen ja tasapainoisen lämmön haihtumisen saavuttamiseksi.
b) Peräkkäinen pinoamisjärjestys:Tässä järjestyksessä signaalikerrokset ovat peräkkäin teho- ja maakerroksen välissä. Se tarjoaa paremman hallinnan kerrosten järjestelyyn ja on hyödyllinen tiettyjen signaalin eheysvaatimusten täyttämisessä.
c) Sekoitettu pinoamisjärjestys:Tämä sisältää yhdistelmän symmetrisiä ja peräkkäisiä pinoamiskäskyjä. Se mahdollistaa asettelun mukauttamisen ja optimoinnin tietyille levyn osille.
d) Signaaliherkkä pinoamisjärjestys:Tämä sekvenssi sijoittaa herkät signaalikerrokset lähemmäksi maatasoa paremman kohinansietokyvyn ja -eristyksen saavuttamiseksi.

2. Tärkeimmät huomiot 16-kerroksisen piirilevyn pinoamisjärjestyksen valinnassa:

2.1 Signaalin eheys ja tehon eheys huomioitavaa:

Pinoamissekvenssillä on merkittävä vaikutus levyn signaalin eheyteen ja tehon eheyteen. Signaali- ja teho/maatasojen oikea sijoitus on kriittinen signaalin vääristymisen, kohinan ja sähkömagneettisten häiriöiden riskin minimoimiseksi. Keskeisiä huomioita ovat:

a) Signaalikerroksen sijoitus:Nopeat signaalikerrokset tulisi sijoittaa lähelle maatasoa, jotta saadaan matalan induktanssin paluutie ja minimoimaan kohinan kytkentä. Signaalikerrokset on myös asetettava huolellisesti signaalin vinoutumisen ja pituussovituksen minimoimiseksi.
b) Voimatason jakautuminen:Pinoamisjärjestyksen tulee varmistaa riittävä tehotason jakautuminen tehon eheyden tukemiseksi. Riittävä teho ja maatasot tulee sijoittaa strategisesti jännitehäviöiden, impedanssin epäjatkuvuuksien ja kohinakytkennän minimoimiseksi.
c) Irrotuskondensaattorit:Erotuskondensaattorien oikea sijoitus on ratkaisevan tärkeää riittävän tehonsiirron varmistamiseksi ja virtalähteen melun minimoimiseksi. Pinoamissekvenssin tulisi tarjota erotuskondensaattorien läheisyys ja läheisyys teho- ja maatasoihin.

2.2 Lämmönhallinta ja lämmönpoisto:

Tehokas lämmönhallinta on ratkaisevan tärkeää piirilevyn luotettavuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Pinoamisjärjestyksen tulee ottaa huomioon teho- ja maatasojen, lämpöläpivientien ja muiden jäähdytysmekanismien oikea sijoitus. Tärkeitä huomioita ovat mm.

a) Voimatason jakautuminen:Riittävä tehon ja maatasojen jakautuminen koko pinossa auttaa ohjaamaan lämpöä pois herkistä komponenteista ja takaa tasaisen lämpötilan jakautumisen kautta linjan.
b) Lämpökanavat:Pinoamisjärjestyksen tulisi mahdollistaa tehokas lämpö sijoittaminen helpottamaan lämmön poistumista sisäkerroksesta ulkokerrokseen tai jäähdytyselementtiin. Tämä auttaa estämään paikallisia kuumia pisteitä ja varmistaa tehokkaan lämmön haihtumisen.
c) Komponenttien sijoitus:Pinoamisessa tulee ottaa huomioon lämmityskomponenttien järjestely ja läheisyys ylikuumenemisen välttämiseksi. Komponenttien oikeaa kohdistamista jäähdytysmekanismeihin, kuten jäähdytyslevyihin tai tuulettimiin, tulee myös harkita.

2.3 Valmistusrajoitukset ja kustannusten optimointi:

Pinoamisessa on otettava huomioon valmistusrajoitukset ja kustannusten optimointi, koska niillä on tärkeä rooli levyn toteutettavuudessa ja kohtuuhintaisuudessa. Huomioitavaa:

a) Materiaalin saatavuus:Valitun pinoamisjärjestyksen tulee olla yhdenmukainen materiaalien saatavuuden ja niiden yhteensopivuuden kanssa valitun piirilevyn valmistusprosessin kanssa.
b) Kerrosten lukumäärä ja monimutkaisuus:Pinoamisjärjestys tulee suunnitella valitun piirilevyn valmistusprosessin rajoitusten mukaisesti ottaen huomioon tekijät, kuten kerrosten lukumäärä, porauksen muotosuhde ja kohdistustarkkuus.
c) Kustannusten optimointi:Pinoamisjärjestyksen tulisi optimoida materiaalien käyttö ja vähentää valmistuksen monimutkaisuutta vaarantamatta vaadittua suorituskykyä ja luotettavuutta. Sen tulisi pyrkiä minimoimaan materiaalihukkaan, prosessin monimutkaisuuteen ja kokoonpanoon liittyvät kustannukset.

2.4 Kerrosten kohdistus ja signaalin ylikuuluminen:

Pinoamissekvenssin tulisi käsitellä kerrosten kohdistusongelmat ja minimoida signaalin ylikuuluminen, joka voi vaikuttaa negatiivisesti signaalin eheyteen. Tärkeitä huomioita ovat mm.

a) Symmetrinen pinoaminen:Symmetrinen signaalikerrosten pinoaminen teho- ja maakerrosten välillä auttaa minimoimaan kytkennän ja vähentämään ylikuulumista.
b) Differentiaalinen parireititys:Pinoamissekvenssin tulisi mahdollistaa signaalikerrosten oikea kohdistaminen nopeiden differentiaalisignaalien tehokasta reititystä varten. Tämä auttaa säilyttämään signaalin eheyden ja minimoimaan ylikuulumisen.
c) Signaalin erotus:Pinoamisessa tulee huomioida herkän analogisen ja digitaalisen signaalin erottaminen ylikuulumisen ja häiriöiden vähentämiseksi.

2.5 Impedanssin ohjaus ja RF/mikroaaltointegrointi:

RF/mikroaaltosovelluksissa pinoamisjärjestys on kriittinen oikean impedanssisäädön ja integroinnin saavuttamiseksi. Keskeisiä huomioita ovat:

a) Ohjattu impedanssi:Pinoamisjärjestyksen tulisi mahdollistaa ohjattu impedanssisuunnittelu, ottaen huomioon sellaiset tekijät kuin jäljen leveys, dielektrisen paksuuden ja kerrosten järjestely. Tämä varmistaa oikean signaalin etenemisen ja impedanssin sovituksen RF/mikroaaltosignaaleille.
b) Signaalikerroksen sijoitus:RF/mikroaaltosignaalit tulee sijoittaa strategisesti lähelle ulkokerrosta, jotta minimoidaan muiden signaalien aiheuttamat häiriöt ja saadaan parempi signaalin eteneminen.
c) RF-suojaus:Pinoamisjakson tulisi sisältää maadoitus- ja suojakerrosten oikea sijoittelu RF-/mikroaaltosignaalien eristämiseksi ja suojaamiseksi häiriöiltä.

3. Interlayer Connection menetelmät

3.1 Läpireiät, umpireiät ja upotetut reiät:

Viitä käytetään laajasti piirilevyjen (PCB) suunnittelussa keinona yhdistää eri kerroksia. Niihin porataan reikiä piirilevyn kaikkien kerrosten läpi ja ne on pinnoitettu sähkön jatkuvuuden varmistamiseksi. Läpireiät tarjoavat vahvan sähköliitännän ja ovat suhteellisen helppoja valmistaa ja korjata. Ne vaativat kuitenkin suurempia poranteräkokoja, jotka vievät arvokasta tilaa piirilevyltä ja rajoittavat reititysvaihtoehtoja.
Sokeat ja haudatut läpiviennit ovat vaihtoehtoisia kerrostenvälisiä liitäntämenetelmiä, jotka tarjoavat etuja tilankäytössä ja reitityksen joustavuudessa.
Sokeat läpiviennit porataan piirilevyn pinnalta ja päättyvät sisäkerroksiin kulkematta kaikkien kerrosten läpi. Ne mahdollistavat yhteydet vierekkäisten kerrosten välillä jättäen samalla syvemmät kerrokset ennalleen. Tämä mahdollistaa levytilan tehokkaamman käytön ja vähentää reikien määrää. Haudatut läpiviennit ovat toisaalta reikiä, jotka ovat täysin suljettuja piirilevyn sisäkerroksissa eivätkä ulotu ulompiin kerroksiin. Ne tarjoavat yhteyksiä sisäkerrosten välille vaikuttamatta ulkokerroksiin. Upotetuilla läpivientiaukoilla on enemmän tilaa säästäviä etuja kuin läpivientirei'illä ja sokeilla läpivientiaukoilla, koska ne eivät vie tilaa ulkokerroksessa.
Läpivientien, sokeavien läpivientien ja upotettujen läpivientien valinta riippuu piirilevyn suunnittelun erityisvaatimuksista. Läpivientireikiä käytetään tyypillisesti yksinkertaisemmissa malleissa tai joissa kestävyys ja korjattavuus ovat ensisijaisia ​​huolenaiheita. Suuritiheyksissä malleissa, joissa tila on kriittinen tekijä, kuten kämmenlaitteissa, älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, sokeat ja haudatut läpiviennit ovat suositeltavia.

3.2 Micropore jaHDI-tekniikkaa:

Mikroviat ovat halkaisijaltaan pieniä reikiä (yleensä alle 150 mikronia), jotka tarjoavat korkeatiheyksisiä kerrosten välisiä liitoksia piirilevyissä. Ne tarjoavat merkittäviä etuja miniatyrisoinnissa, signaalin eheydessä ja reitityksen joustavuudessa.
Mikroviat voidaan jakaa kahteen tyyppiin: läpimeneviin mikroläpivienteihin ja sokeisiin mikrovioihin. Mikroviat rakennetaan poraamalla reikiä piirilevyn yläpinnasta ja ulottuvat kaikkien kerrosten läpi. Blind microvias, kuten nimestä voi päätellä, ulottuvat vain tiettyihin sisäisiin kerroksiin eivätkä tunkeudu kaikkiin kerroksiin.
High-density interconnect (HDI) on tekniikka, joka käyttää mikroläpivientejä ja kehittyneitä valmistustekniikoita korkeamman piiritiheyden ja suorituskyvyn saavuttamiseksi. HDI-tekniikka mahdollistaa pienempien komponenttien sijoittamisen ja tiukemman reitityksen, mikä johtaa pienempiin muototekijöihin ja parempaan signaalin eheyteen. HDI-tekniikka tarjoaa useita etuja perinteiseen PCB-tekniikkaan verrattuna miniatyrisoinnin, parannetun signaalin etenemisen, signaalin vääristymän vähentämisen ja parannetun toiminnallisuuden suhteen. Se mahdollistaa monikerroksiset mallit, joissa on useita mikroläpivientejä, mikä lyhentää liitäntöjen pituutta ja vähentää loiskapasitanssia ja induktanssia.
HDI-teknologia mahdollistaa myös edistyksellisten materiaalien, kuten korkeataajuisten laminaattien ja ohuiden dielektristen kerrosten käytön, jotka ovat kriittisiä RF/mikroaaltosovelluksissa. Se tarjoaa paremman impedanssisäädön, vähentää signaalihäviöitä ja varmistaa luotettavan nopean signaalinsiirron.

3.3 Kerrosten väliset liitosmateriaalit ja -prosessit:

Kerrosten välisten liitosmateriaalien ja -tekniikoiden valinta on kriittinen tekijä piirilevyjen hyvän sähköisen suorituskyvyn, mekaanisen luotettavuuden ja valmistettavuuden varmistamiseksi. Joitakin yleisesti käytettyjä kerrostenvälisiä liitosmateriaaleja ja -tekniikoita ovat:

a) Kupari:Kuparia käytetään laajalti piirilevyjen johtavissa kerroksissa ja läpivientiaukoissa sen erinomaisen johtavuuden ja juotettavuuden ansiosta. Se on yleensä pinnoitettu reikään luotettavan sähköliitännän aikaansaamiseksi.
b) Juotos:Juotostekniikoita, kuten aaltojuottoa tai uudelleenvirtausjuottoa, käytetään usein sähköliitäntöjen tekemiseen piirilevyjen ja muiden komponenttien läpivientien välillä. Levitä juotospastaa läpivientiin ja käytä lämpöä juotteen sulattamiseksi ja luotettavan liitoksen muodostamiseksi.
c) Galvanointi:Galvanointitekniikoita, kuten sähkötöntä kuparipinnoitusta tai elektrolyyttistä kuparia, käytetään läpivientien pinnoittamiseen johtavuuden parantamiseksi ja hyvien sähköliitäntöjen varmistamiseksi.
d) Liimaus:Liimaustekniikoita, kuten liimasidontaa tai lämpöpuristussidontaa, käytetään kerrosrakenteiden yhdistämiseen ja luotettavien keskinäisten yhteyksien luomiseen.
e) Dielektrinen materiaali:Eristävän materiaalin valinta piirilevypinoa varten on kriittistä kerrosten välisissä liitännöissä. Korkeataajuisia laminaatteja, kuten FR-4- tai Rogers-laminaatteja, käytetään usein varmistamaan signaalin hyvä eheys ja minimoimaan signaalihäviö.

3.4 Poikkileikkauksen suunnittelu ja merkitys:

Piirilevypinon poikkileikkaussuunnittelu määrittää kerrosten välisten liitosten sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet. Tärkeimmät poikkileikkauksen suunnittelun näkökohdat ovat:

a) Kerrosjärjestely:Signaalin, tehon ja maatasojen järjestely PCB-pinossa vaikuttaa signaalin eheyteen, tehon eheyteen ja sähkömagneettisiin häiriöihin (EMI). Signaalikerrosten oikea sijoitus ja kohdistus teho- ja maatasojen kanssa auttaa minimoimaan kohinan kytkennän ja varmistamaan alhaiset induktanssit paluureitit.
b) Impedanssin ohjaus:Poikkileikkauksen suunnittelussa tulee ottaa huomioon säädetyt impedanssivaatimukset, erityisesti nopeille digitaalisille tai RF/mikroaaltosignaaleille. Tämä edellyttää dielektristen materiaalien ja paksuuksien asianmukaista valintaa halutun ominaisimpedanssin saavuttamiseksi.
c) Lämmönhallinta:Poikkileikkauksen suunnittelussa tulee ottaa huomioon tehokas lämmönpoisto ja lämmönhallinta. Teho- ja maatasojen, lämpöläpivientien ja jäähdytysmekanismilla varustettujen komponenttien (kuten jäähdytyselementtien) oikea sijoitus auttaa haihduttamaan lämpöä ja ylläpitämään optimaalisia käyttölämpötiloja.
d) Mekaaninen luotettavuus:Poikkileikkauksen suunnittelussa tulee ottaa huomioon mekaaninen luotettavuus, erityisesti sovelluksissa, jotka voivat altistua lämpösyklille tai mekaaniselle rasitukselle. Oikea materiaalien valinta, liimaustekniikat ja pinoaminen auttavat varmistamaan piirilevyn rakenteellisen eheyden ja kestävyyden.

4. Suunnitteluohjeet 16-kerroksiselle piirilevylle

4.1 Tasojen kohdistaminen ja jakelu:

Kun suunnitellaan 16-kerroksista piirilevyä, on tärkeää allokoida ja jakaa kerrokset huolellisesti suorituskyvyn ja signaalin eheyden optimoimiseksi. Tässä on joitain ohjeita tasojen jakamiseen
ja jakelu:

Määritä tarvittavien signaalikerrosten lukumäärä:
Harkitse piirisuunnittelun monimutkaisuutta ja reititettävien signaalien määrää. Varaa tarpeeksi signaalikerroksia kaikkien vaadittujen signaalien vastaanottamiseksi, varmistaen riittävän reititystilan ja välttäen liiallistaruuhkia. Määritä maa- ja voimatasot:
Määritä vähintään kaksi sisäkerrosta maa- ja tehotasoille. Maataso auttaa tarjoamaan vakaan referenssin signaaleille ja minimoi sähkömagneettiset häiriöt (EMI). Tehotaso tarjoaa matalaimpedanssisen tehonjakeluverkon, joka auttaa minimoimaan jännitehäviöt.
Erottele herkät signaalikerrokset:
Sovelluksesta riippuen voi olla tarpeen erottaa herkät tai nopeat signaalikerrokset kohinaisista tai suuritehoisista kerroksista häiriöiden ja ylikuulumisen estämiseksi. Tämä voidaan tehdä asettamalla erillisiä maa- tai tehotasoja niiden väliin tai käyttämällä eristyskerroksia.
Jakaa signaalikerrokset tasaisesti:
Jaa signaalikerrokset tasaisesti koko levypinoon minimoimaan vierekkäisten signaalien välisen kytkennän ja ylläpitämään signaalin eheyttä. Vältä sijoittamasta signaalikerroksia vierekkäin samalle pinoamisalueelle tasojen välisen ylikuulumisen minimoimiseksi.
Harkitse korkeataajuisia signaaleja:
Jos suunnittelussasi on korkeataajuisia signaaleja, harkitse suurtaajuisten signaalikerrosten sijoittamista lähemmäksi ulompia kerroksia siirtojohtovaikutusten minimoimiseksi ja etenemisviiveiden vähentämiseksi.

4.2 Reititys ja signaalin reititys:

Reititys ja signaalin jäljitys ovat tärkeitä signaalin oikean eheyden varmistamiseksi ja häiriöiden minimoimiseksi. Tässä on joitain ohjeita asettelusta ja signaalin reitityksestä 16-kerroksisilla piirilevyillä:

Käytä leveämpiä jälkiä suurvirtasignaaleille:
Käytä suurta virtaa kuljettavien signaalien, kuten virta- ja maadoitusliitäntöjen, kohdalla leveämpiä jälkiä vastuksen ja jännitteen pudotuksen minimoimiseksi.
Vastaava impedanssi nopeille signaaleille:
Nopeiden signaalien kohdalla varmista, että jäljitysimpedanssi vastaa siirtolinjan ominaisimpedanssia heijastusten ja signaalin vaimenemisen estämiseksi. Käytä ohjattuja impedanssin suunnittelutekniikoita ja oikeita jäljitysleveyslaskelmia.
Minimoi jäljen pituudet ja risteyskohdat:
Pidä jälkipituudet mahdollisimman lyhyinä ja vähennä jakopisteiden määrää loiskapasitanssin, induktanssin ja häiriöiden vähentämiseksi. Optimoi komponenttien sijoittelu ja käytä erityisiä reitityskerroksia välttääksesi pitkiä ja monimutkaisia ​​jälkiä.
Erottele nopeat ja hitaat signaalit:
Erottele nopeat ja hitaat signaalit minimoidaksesi kohinan vaikutuksen nopeisiin signaaleihin. Aseta nopeat signaalit omistetuille signaalikerroksille ja pidä ne poissa suuritehoisista tai meluisista komponenteista.
Käytä differentiaalipareja nopeille signaaleille:
Nopeiden differentiaalisignaalien kohinan minimoimiseksi ja signaalin eheyden ylläpitämiseksi käytä differentiaaliparien reititystekniikkaa. Pidä differentiaaliparien impedanssi ja pituus sopivana signaalin vääristymisen ja ylikuulumisen estämiseksi.

4.3 Maakerroksen ja tehokerroksen jakautuminen:

Maa- ja tehotasojen oikea jakautuminen on ratkaisevan tärkeää hyvän tehon eheyden saavuttamiseksi ja sähkömagneettisten häiriöiden vähentämiseksi. Tässä on joitain ohjeita maa- ja tehotasojen määrittämisestä 16-kerroksisille piirilevyille:

Varaa omat maa- ja voimatasot:
Varaa vähintään kaksi sisäkerrosta maa- ja tehotasoille. Tämä auttaa minimoimaan maasilmukoita, vähentämään EMI:tä ja tarjoamaan matalan impedanssin paluupolun suurtaajuuksisille signaaleille.
Erilliset digitaaliset ja analogiset maatasot:
Jos suunnittelussa on digitaalisia ja analogisia osia, on suositeltavaa, että jokaiselle osalle on erilliset maatasot. Tämä auttaa minimoimaan digitaalisten ja analogisten osien välisen kohinan kytkennän ja parantaa signaalin eheyttä.
Sijoita maa- ja tehotasot lähelle signaalitasoja:
Sijoita maa- ja tehotasot lähelle signaalitasoja, joita ne syöttävät, minimoimaan silmukan alueen ja vähentämään kohinan vastaanottoa.
Käytä useita läpivientejä tehotasoille:
Käytä useita läpivientejä tehotasojen kytkemiseen jakaaksesi tehon tasaisesti ja pienentääksesi tehotason impedanssia. Tämä auttaa minimoimaan syöttöjännitteen putoamisen ja parantaa tehon eheyttä.
Vältä kapeita kauloja voimatasoissa:
Vältä kapeita kauloja tehotasoissa, koska ne voivat aiheuttaa virran tukkeutumista ja lisätä vastusta, mikä johtaa jännitteen putoamiseen ja tehotason tehottomuuteen. Käytä vahvoja yhteyksiä eri voimatason alueiden välillä.

4.4 Lämpötyyny ja sijoittelu:

Lämpötyynyjen ja läpivientien oikea sijoittaminen on ratkaisevan tärkeää lämmön tehokkaalle hajauttamiselle ja komponenttien ylikuumenemisen estämiselle. Tässä on joitain ohjeita lämpötyynylle ja 16-kerroksisille piirilevyille sijoittamiselle:

Aseta lämpötyyny lämpöä tuottavien komponenttien alle:
Tunnista lämpöä tuottava komponentti (kuten tehovahvistin tai suuritehoinen IC) ja aseta lämpötyyny suoraan sen alle. Nämä lämpötyynyt tarjoavat suoran lämpöpolun lämmön siirtämiseksi sisäiseen lämpökerrokseen.
Käytä useita lämpöläpivientejä lämmönpoistoon:
Käytä useita lämpöläpivientejä lämpökerroksen ja ulkokerroksen yhdistämiseen tehokkaan lämmönpoiston aikaansaamiseksi. Nämä läpiviennit voidaan sijoittaa porrastettuun kuvioon lämpötyynyn ympärille tasaisen lämmön jakautumisen saavuttamiseksi.
Harkitse lämpöimpedanssia ja kerrosten pinoamista:
Kun suunnittelet lämpöläpivientejä, ota huomioon levymateriaalin lämpöimpedanssi ja kerrosten pinoaminen. Optimoi läpivientien koko ja etäisyys minimoidaksesi lämmönvastuksen ja maksimoidaksesi lämmön haihtumisen.

4.5 Komponenttien sijoitus ja signaalin eheys:

Komponenttien oikea sijoitus on kriittinen signaalin eheyden säilyttämiseksi ja häiriöiden minimoimiseksi. Tässä on joitain ohjeita komponenttien sijoittamisesta 16-kerroksiselle piirilevylle:

Ryhmään liittyvät komponentit:
Ryhmittele toisiinsa liittyvät komponentit, jotka ovat osa samaa osajärjestelmää tai joilla on voimakas sähköinen vuorovaikutus. Tämä lyhentää jäljen pituutta ja minimoi signaalin vaimennuksen.
Pidä nopeat komponentit lähellä:
Sijoita nopeat komponentit, kuten suurtaajuiset oskillaattorit tai mikro-ohjaimet, lähelle toisiaan minimoidaksesi juovan pituuden ja varmistaaksesi signaalin eheyden.
Minimoi kriittisten signaalien jälkipituus:
Minimoi kriittisten signaalien jälkipituus vähentääksesi etenemisviivettä ja signaalin vaimennusta. Sijoita nämä osat mahdollisimman lähelle.
Erottele herkät komponentit:
Erota kohinalle herkät komponentit, kuten analogiset komponentit tai matalan tason anturit, suuritehoisista tai kohinaisista komponenteista minimoimaan häiriöt ja ylläpitämään signaalin eheyttä.
Harkitse kondensaattorien irrottamista:
Sijoita irrotuskondensaattorit mahdollisimman lähelle kunkin komponentin tehonastoja puhtaan tehon saamiseksi ja jännitteen vaihtelun minimoimiseksi. Nämä kondensaattorit auttavat vakauttamaan virransyöttöä ja vähentämään melukytkentää.

5.Simulointi- ja analyysityökalut pinoamiseen

5.1 3D-mallinnus- ja simulointiohjelmisto:

3D-mallinnus- ja simulointiohjelmisto on tärkeä työkalu pinoamisen suunnittelussa, koska sen avulla suunnittelijat voivat luoda virtuaalisia esityksiä PCB-pinoista. Ohjelmisto voi visualisoida kerroksia, komponentteja ja niiden fyysisiä vuorovaikutuksia. Simuloimalla pinoa suunnittelijat voivat tunnistaa mahdolliset ongelmat, kuten signaalin ylikuuluminen, EMI ja mekaaniset rajoitteet. Se auttaa myös varmistamaan komponenttien järjestelyn ja optimoimaan piirilevyn yleisen suunnittelun.

5.2 Signaalin eheyden analysointityökalut:

Signaalin eheyden analysointityökalut ovat kriittisiä piirilevypinojen sähköisen suorituskyvyn analysoinnissa ja optimoinnissa. Nämä työkalut käyttävät matemaattisia algoritmeja signaalin käyttäytymisen simulointiin ja analysoimiseen, mukaan lukien impedanssin ohjaus, signaalin heijastukset ja kohinan kytkentä. Simuloinnin ja analyysin avulla suunnittelijat voivat tunnistaa mahdolliset signaalin eheysongelmat suunnitteluprosessin varhaisessa vaiheessa ja tehdä tarvittavat säädöt signaalin luotettavan siirron varmistamiseksi.

5.3 Lämpöanalyysityökalut:

Lämpöanalyysityökaluilla on tärkeä rooli pinoamisen suunnittelussa, koska ne analysoivat ja optimoivat piirilevyjen lämmönhallintaa. Nämä työkalut simuloivat lämmön haihtumista ja lämpötilan jakautumista pinon jokaisessa kerroksessa. Suunnittelijat voivat tunnistaa kuumat kohdat, optimoida kuparikerrosten ja lämpöläpivientien sijoittelun sekä varmistaa kriittisten komponenttien asianmukaisen jäähdytyksen mallintamalla tarkasti tehonhäviön ja lämmönsiirtoreitit.

5.4 Valmistettavuuden suunnittelu:

Valmistettavuuden mukainen suunnittelu on tärkeä osa pinoamisen suunnittelua. Saatavilla on useita ohjelmistotyökaluja, jotka voivat auttaa varmistamaan, että valittu pino voidaan valmistaa tehokkaasti. Nämä työkalut antavat palautetta halutun pinoamisen toteutettavuudesta ottaen huomioon sellaiset tekijät kuin materiaalin saatavuus, kerrospaksuus, valmistusprosessi ja valmistuskustannukset. Ne auttavat suunnittelijoita tekemään tietoisia päätöksiä pinoamisen optimoimiseksi, mikä yksinkertaistaa valmistusta, vähentää viivästysten riskiä ja lisää tuottoa.

6. Vaiheittainen suunnitteluprosessi 16-kerroksisille piirilevyille

6.1 Alkuperäisten vaatimusten kerääminen:

Kerää tässä vaiheessa kaikki 16-kerroksisen piirilevyn suunnittelun vaatimukset. Ymmärrä piirilevyn toiminnallisuus, vaadittu sähköinen suorituskyky, mekaaniset rajoitukset ja kaikki erityiset suunnitteluohjeet tai -standardit, joita on noudatettava.

6.2 Komponenttien allokointi ja järjestely:

Kohdista piirilevylle komponentit vaatimusten mukaisesti ja määritä niiden järjestely. Harkitse tekijöitä, kuten signaalin eheys, lämpönäkökohdat ja mekaaniset rajoitukset. Ryhmittele komponentit sähköisten ominaisuuksien perusteella ja sijoita ne strategisesti piirilevylle häiriöiden minimoimiseksi ja signaalivirran optimoimiseksi.

6.3 Pinoaminen ja kerrosten jakautuminen:

Määritä 16-kerroksisen piirilevyn pinoamismalli. Harkitse tekijöitä, kuten dielektrisyysvakio, lämmönjohtavuus ja kustannukset sopivan materiaalin valinnassa. Määritä signaali-, teho- ja maatasot sähkövaatimusten mukaan. Sijoita maa- ja tehotasot symmetrisesti varmistaaksesi tasapainoisen pinon ja parantaaksesi signaalin eheyttä.

6.4 Signaalin reititys ja reitityksen optimointi:

Tässä vaiheessa signaalijäljet ​​reititetään komponenttien välillä oikean impedanssisäädön, signaalin eheyden ja signaalin ylikuulumisen minimoimiseksi. Optimoi reititys minimoidaksesi kriittisten signaalien pituuden, välttääksesi herkkien jälkien ylittämistä ja ylläpitääksesi nopeiden ja hitaiden signaalien välistä eroa. Käytä differentiaalipareja ja ohjattua impedanssin reititystekniikkaa tarvittaessa.

6.5 Kerrosten väliset liitännät ja sijoittelu:

Suunnittele läpivientien sijoitus kerrosten välillä. Määritä sopiva läpivientityyppi, kuten läpimenevä reikä tai umpireikä, kerrosten siirtymien ja komponenttien liitäntöjen perusteella. Optimoi asettelun avulla minimoidaksesi signaalin heijastukset, impedanssin epäjatkuvuudet ja ylläpitääksesi tasaisen jakautumisen piirilevyllä.

6.6 Suunnittelun lopullinen tarkastus ja simulointi:

Ennen valmistusta suoritetaan lopullinen suunnittelutarkastus ja simulaatiot. Käytä simulointityökaluja piirilevysuunnitelmien analysoimiseen signaalin eheyden, tehon eheyden, lämpökäyttäytymisen ja valmistettavuuden suhteen. Varmista, että suunnittelu vastaa alkuperäisiä vaatimuksia ja tee tarvittavat säädöt suorituskyvyn optimoimiseksi ja valmistettavuuden varmistamiseksi.
Tee yhteistyötä ja kommunikoi muiden sidosryhmien, kuten sähköinsinöörien, koneinsinöörien ja valmistustiimien kanssa koko suunnitteluprosessin ajan varmistaaksesi, että kaikki vaatimukset täyttyvät ja mahdolliset ongelmat ratkaistaan. Tarkista ja toista suunnitelmat säännöllisesti palautteen ja parannusten sisällyttämiseksi.

7. Alan parhaat käytännöt ja tapaustutkimukset

7.1 16-kerroksisen piirilevyn suunnittelun onnistuneita tapauksia:

Tapaustutkimus 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. on onnistuneesti suunnitellut 16-kerroksisen piirilevyn nopeille verkkolaitteille. Kun signaalin eheys ja tehon jakautuminen on harkittu huolellisesti, ne saavuttavat erinomaisen suorituskyvyn ja minimoivat sähkömagneettiset häiriöt. Niiden menestyksen avain on täysin optimoitu pinorakenne, jossa käytetään ohjattua impedanssin reititystekniikkaa.

Tapaustutkimus 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. suunnitteli 16-kerroksisen piirilevyn monimutkaiselle lääketieteelliselle laitteelle. Pinta-asennus- ja läpivientikomponenttien yhdistelmällä ne saavuttivat kompaktin mutta tehokkaan rakenteen. Komponenttien huolellinen sijoitus ja tehokas reititys takaavat erinomaisen signaalin eheyden ja luotettavuuden.

7.2 Opi epäonnistumisista ja vältä sudenkuoppia:

Tapaustutkimus 1:Jotkut piirilevyjen valmistajat kohtasivat signaalin eheysongelmia viestintälaitteiden 16-kerroksisten piirilevyjen suunnittelussa. Vian syynä olivat impedanssisäädön riittämätön huomioiminen ja kunnollisen maatason jakautumisen puute. Oppitunti on analysoida huolellisesti signaalin eheysvaatimukset ja noudattaa tiukkoja impedanssiohjauksen suunnitteluohjeita.

Tapaustutkimus 2:Jotkut piirilevyjen valmistajat kohtasivat valmistushaasteita 16-kerroksisen piirilevyn kanssa suunnittelun monimutkaisuuden vuoksi. Sokeiden läpivientien ja tiheästi pakattujen komponenttien liiallinen käyttö johtaa valmistus- ja kokoonpanoongelmiin. Oppitunti on löytää tasapaino suunnittelun monimutkaisuuden ja valmistettavuuden välillä valitun piirilevyvalmistajan kyvyt huomioon ottaen.

Jotta 16-kerroksisen piirilevyn suunnittelussa ei synny sudenkuoppia, on tärkeää:

a.Ymmärrä perusteellisesti suunnittelun vaatimukset ja rajoitteet.
b. Pinotut kokoonpanot, jotka optimoivat signaalin eheyden ja tehonjaon. c. Jaa ja järjestä komponentit varovasti suorituskyvyn optimoimiseksi ja valmistuksen yksinkertaistamiseksi.
d.Varmista oikeat reititystekniikat, kuten impedanssin hallinta ja sokeiden läpivientien liiallisen käytön välttäminen.
e.Tee yhteistyötä ja kommunikoi tehokkaasti kaikkien suunnitteluprosessiin osallistuvien sidosryhmien kanssa, mukaan lukien sähkö- ja koneinsinöörit ja valmistustiimit.
f.Suorita kattava suunnittelun tarkastus ja simulointi mahdollisten ongelmien tunnistamiseksi ja korjaamiseksi ennen valmistusta.