לוחות 16 שכבות מספקים את המורכבות והגמישות הנדרשים על ידי מכשירים אלקטרוניים מודרניים. עיצוב מיומן ובחירה של רצפי הערמה ושיטות חיבור בין-שכבות הם קריטיים להשגת ביצועי לוח מיטביים. במאמר זה, נחקור שיקולים, הנחיות ושיטות עבודה מומלצות שיעזרו למעצבים ומהנדסים ליצור לוחות מעגלים בעלי 16 שכבות יעילים ואמינים.

1. הבנת היסודות של רצף הערימה של 16 שכבות PCB

1.1 הגדרה ומטרת סדר הערימה

רצף הערימה מתייחס לסידור ולסדר שבו חומרים כגון נחושת ושכבות בידוד מרוכבות יחד ליצירת לוח מעגלים רב-שכבתי. רצף הערימה קובע את המיקום של שכבות האות, שכבות הכוח, שכבות הקרקע ורכיבים חשובים אחרים ב את הערימה.
המטרה העיקרית של רצף הערימה היא להשיג את התכונות החשמליות והמכניות הנדרשות של הלוח. הוא ממלא תפקיד חיוני בקביעת העכבה של המעגל, שלמות האות, חלוקת החשמל, הניהול התרמי והיתכנות הייצור. רצף הערימה משפיע גם על הביצועים הכוללים, האמינות ויכולת הייצור של הלוח.

1.2 גורמים המשפיעים על עיצוב רצף הערמה: ישנם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​תכנון רצף הערימה של

PCB 16 שכבות:

א) שיקולי חשמל:יש לייעל את הפריסה של מטוסי האות, הכוח והארקה כדי להבטיח שלמות אות תקינה, בקרת עכבה והפחתת הפרעות אלקטרומגנטיות.
ב) שיקולים תרמיים:המיקום של מטוסי הספק והארקה והכללת דרך תרמית עוזרים לפזר חום ביעילות ולשמור על טמפרטורת הפעולה האופטימלית של הרכיב.
ג) אילוצי ייצור:רצף הערימה שנבחר צריך לקחת בחשבון את היכולות והמגבלות של תהליך ייצור ה-PCB, כגון זמינות החומר, מספר השכבות, יחס רוחב-גובה של מקדחה,ודיוק היישור.
ד) מיטוב עלויות:בחירת החומרים, מספר השכבות ומורכבות הערימה צריכה להיות עקבית עם תקציב הפרויקט תוך הבטחת הביצועים והאמינות הנדרשים.

1.3 סוגים נפוצים של רצפי הערמה של לוח מעגלים 16 שכבות: ישנם מספר רצפי ערימה נפוצים עבור 16 שכבות

PCB, בהתאם לביצועים ולדרישות הרצויות. כמה דוגמאות נפוצות כוללות:

א) רצף הערמה סימטרי:רצף זה כולל הצבת שכבות אות באופן סימטרי בין שכבות הספק והקרקע כדי להשיג שלמות אות טובה, דיבור מינימלי ופיזור חום מאוזן.
ב) רצף הערמה ברצף:ברצף זה, שכבות האות נמצאות ברצף בין שכבות הכוח והקרקע. הוא מספק שליטה רבה יותר על סידור השכבות ומועיל לעמידה בדרישות שלמות האות הספציפיות.
ג) סדר ערימה מעורב:זה כולל שילוב של סדרי ערימה סימטריים ורציפים. זה מאפשר התאמה אישית ואופטימיזציה של ה-layup עבור חלקים ספציפיים של הלוח.
ד) רצף ערימה רגיש לאות:רצף זה מציב שכבות אות רגישות קרוב יותר למישור ההארקה לחסינות ובידוד טוב יותר מרעש.

2. שיקולי מפתח לבחירת רצף הערימה של PCB עם 16 שכבות:

2.1 שיקולי שלמות האות ושלמות הספק:

לרצף הערימה יש השפעה משמעותית על שלמות האות ושלמות ההספק של הלוח. מיקום נכון של מטוסי אות וכוח/הארקה הוא קריטי כדי למזער את הסיכון לעיוות אות, רעש והפרעות אלקטרומגנטיות. שיקולים מרכזיים כוללים:

א) מיקום שכבת האות:שכבות אות במהירות גבוהה צריכות להיות ממוקמות קרוב למישור ההארקה כדי לספק נתיב חזרה עם השראות נמוכה ולמזער צימוד רעשים. יש גם לפרוס את שכבות האות בקפידה כדי למזער את הטיית האות והתאמת האורך.
ב) חלוקת מטוסי כוח:רצף הערימה צריך להבטיח חלוקת מישור כוח נאותה כדי לתמוך בשלמות הספק. יש למקם אסטרטגית מספיק כוח והארקה כדי למזער את נפילות המתח, אי-רציפות עכבה וצימוד רעשים.
ג) קבלים לניתוק:מיקום נכון של קבלי ניתוק הוא קריטי כדי להבטיח העברת כוח נאותה ולמזער רעשי אספקת החשמל. רצף הערימה צריך לספק קרבה וקרבה של קבלי הניתוק למישורי הכוח וההארקה.

2.2 ניהול תרמי ופיזור חום:

ניהול תרמי יעיל הוא קריטי להבטחת אמינות וביצועים של לוח מעגלים. רצף הערימה צריך לקחת בחשבון את המיקום הנכון של מטוסי הספק והארקה, דרך תרמית ומנגנוני קירור אחרים. שיקולים חשובים כוללים:

א) חלוקת מישור הכוח:חלוקה נאותה של כוח ומישורי הארקה בכל הערימה עוזרת להפנות חום ממרכיבים רגישים ומבטיחה חלוקת טמפרטורה אחידה על פני הלוח.
ב) דרך תרמית:רצף הערימה צריך לאפשר מיקום תרמי יעיל כדי להקל על פיזור חום מהשכבה הפנימית לשכבה החיצונית או לגוף הקירור. זה עוזר למנוע נקודות חמות מקומיות ומבטיח פיזור חום יעיל.
ג) מיקום רכיב:רצף הערימה צריך לשקול את הסידור והקרבה של רכיבי החימום כדי למנוע התחממות יתר. יש לשקול גם יישור נכון של רכיבים עם מנגנוני קירור כגון גופי קירור או מאווררים.

2.3 אילוצי ייצור ואופטימיזציה של עלויות:

רצף הערימה חייב לקחת בחשבון אילוצי ייצור ואופטימיזציה של עלויות, מכיוון שהם ממלאים תפקיד חשוב בהיתכנות ובמחיר סביר של הלוח. השיקולים כוללים:

א) זמינות החומר:רצף הערימה שנבחר צריך להיות עקבי עם זמינות החומרים ותאימותם לתהליך ייצור ה-PCB שנבחר.
ב) מספר השכבות והמורכבות:יש לתכנן את רצף הערימה במסגרת המגבלות של תהליך ייצור ה-PCB שנבחר, תוך התחשבות בגורמים כגון מספר השכבות, יחס רוחב-גובה מקדחה ודיוק היישור.
ג) אופטימיזציה של עלויות:רצף הערימה אמור לייעל את השימוש בחומרים ולהפחית את מורכבות הייצור מבלי לפגוע בביצועים ובאמינות הנדרשים. זה צריך לשאוף למזער עלויות הקשורות לפסולת חומרים, מורכבות התהליך והרכבה.

2.4 יישור שכבות והצלבת אותות:

רצף הערימה צריך לטפל בבעיות יישור שכבות ולמזער את הצלבת האות שעלולה להשפיע לרעה על שלמות האות. שיקולים חשובים כוללים:

א) ערימה סימטרית:ערימה סימטרית של שכבות אות בין שכבות כוח ושכבות אדמה מסייעת למזער צימוד ולהפחית דיבור.
ב) ניתוב זוג דיפרנציאלי:רצף הערימה אמור לאפשר לשכבות האותות להיות מיושרות כראוי לניתוב יעיל של אותות דיפרנציאליים במהירות גבוהה. זה עוזר לשמור על שלמות האות ולצמצם את ההצלבה.
ג) הפרדת אותות:רצף הערימה צריך לשקול את ההפרדה של אותות אנלוגיים ודיגיטליים רגישים כדי להפחית דיבור והפרעות.

2.5 בקרת עכבה ושילוב RF/מיקרוגל:

עבור יישומי RF/מיקרוגל, רצף הערימה הוא קריטי להשגת בקרת עכבה ושילוב נאותים. שיקולים מרכזיים כוללים:

א) עכבה מבוקרת:רצף הערימה צריך לאפשר עיצוב עכבה מבוקר, תוך התחשבות בגורמים כגון רוחב עקבות, עובי דיאלקטרי וסידור השכבות. זה מבטיח התפשטות אות נכונה והתאמת עכבה לאותות RF/מיקרוגל.
ב) מיקום שכבת האות:אותות RF/מיקרוגל צריכים להיות ממוקמים אסטרטגית קרוב לשכבה החיצונית כדי למזער הפרעות מאותות אחרים ולספק התפשטות אות טובה יותר.
ג) מיגון RF:רצף הערימה צריך לכלול מיקום נכון של שכבות קרקע ושכבות מיגון כדי לבודד ולהגן על אותות RF/מיקרוגל מהפרעות.

3. שיטות חיבור בין-שכבות

3.1 חורים דרך, חורים עיוורים וחורים קבורים:

Vias נמצאים בשימוש נרחב בעיצוב מעגלים מודפסים (PCB) כאמצעי לחיבור שכבות שונות. הם קדחו חורים דרך כל השכבות של ה-PCB ומצופים כדי לספק המשכיות חשמלית. חורים דרך מספקים חיבור חשמלי חזק וקל יחסית לביצוע ולתיקון. עם זאת, הם דורשים גדלי מקדחים גדולים יותר, אשר תופסים מקום יקר על ה-PCB ומגבילים את אפשרויות הניתוב.
דרך עיוורת וקבורה הן שיטות חיבור בין-שכבות חלופיות המציעות יתרונות בניצול שטח וגמישות ניתוב.
צינורות עיוורים נקדחים ממשטח ה-PCB ומסתיימים בשכבות פנימיות מבלי לעבור דרך כל השכבות. הם מאפשרים חיבורים בין שכבות סמוכות תוך השארת שכבות עמוקות יותר ללא השפעה. זה מאפשר ניצול יעיל יותר של שטח הלוח ומפחית את מספר חורי הקידוח. דרך קבורה, לעומת זאת, הם חורים הכלואים לחלוטין בתוך השכבות הפנימיות של ה-PCB ואינם נמשכים לשכבות החיצוניות. הם מספקים חיבורים בין השכבות הפנימיות מבלי להשפיע על השכבות החיצוניות. דרך קבורה היא בעלת יתרונות חוסכי מקום גדולים יותר מאשר חורים חודרים ומעברים עיוורים מכיוון שהם אינם תופסים מקום בשכבה החיצונית.
הבחירה של חורים מבעד, דרך עיוורים ומעברים קבורים תלויה בדרישות הספציפיות של עיצוב ה-PCB. חורים דרך משמשים בדרך כלל בעיצובים פשוטים יותר או כאשר חוסן ויכולת תיקון הם החששות העיקריים. בעיצובים בצפיפות גבוהה שבהם החלל הוא גורם קריטי, כגון מכשירי כף יד, טלפונים חכמים ומחשבים ניידים, מועדפים דרך עיוורים וקבורים.

3.2 Micropore וטכנולוגיית HDI:

Microvias הם חורים בקוטר קטן (בדרך כלל פחות מ-150 מיקרון) המספקים חיבורים בין שכבות בצפיפות גבוהה ב-PCB. הם מציעים יתרונות משמעותיים במזעור, שלמות האותות וגמישות הניתוב.
ניתן לחלק מיקרווויות לשני סוגים: מיקרווויות דרך חורים ומיקרווויות עיוורות. Microvias בנויים על ידי קידוח חורים מהמשטח העליון של ה-PCB ומשתרעים דרך כל השכבות. מיקרווויות עיוורות, כפי שהשם מרמז, מתרחבות רק לשכבות פנימיות ספציפיות ואינן חודרות לכל השכבות.
High-density interconnect (HDI) היא טכנולוגיה המשתמשת במיקרו-וויות ובטכניקות ייצור מתקדמות כדי להשיג צפיפות וביצועים גבוהים יותר של המעגל. טכנולוגיית HDI מאפשרת מיקום של רכיבים קטנים יותר וניתוב הדוק יותר, וכתוצאה מכך גורמי צורה קטנים יותר ושלמות אות גבוהה יותר. טכנולוגיית HDI מציעה מספר יתרונות על פני טכנולוגיית PCB מסורתית במונחים של מזעור, הפצת אותות משופרת, עיוות אות מופחת ופונקציונליות משופרת. הוא מאפשר עיצובים רב-שכבתיים עם מספר מיקרו-וויאות, ובכך מקצר את אורכי החיבורים ומפחית את הקיבול וההשראות הטפיליות.
טכנולוגיית HDI מאפשרת גם שימוש בחומרים מתקדמים כגון למינציה בתדר גבוה ושכבות דיאלקטריות דקות, שהן קריטיות ליישומי RF/מיקרוגל. הוא מספק בקרת עכבה טובה יותר, מפחית אובדן אות ומבטיח שידור אות אמין במהירות גבוהה.

3.3 חומרים ותהליכים של חיבור בין-שכבות:

הבחירה של חומרים וטכניקות חיבור בין-שכבות היא קריטית להבטחת ביצועים חשמליים טובים, אמינות מכנית ויכולת ייצור של PCBs. כמה חומרים וטכניקות חיבור בין-שכבות נפוצות הן:

א) נחושת:נחושת נמצאת בשימוש נרחב בשכבות מוליכות ובוויות של PCB בשל המוליכות וההלחמה המצוינת שלה. זה בדרך כלל מצופה על החור כדי לספק חיבור חשמלי אמין.
ב) הלחמה:טכניקות הלחמה, כגון הלחמת גלים או הלחמת זרימה חוזרת, משמשות לעתים קרובות ליצירת חיבורים חשמליים בין חורים דרך על גבי PCB ורכיבים אחרים. מרחו משחת הלחמה על המעבר והפעילו חום כדי להמיס את ההלחמה וליצור חיבור אמין.
ג) ציפוי אלקטרו:טכניקות של ציפוי אלקטרוליטי כגון ציפוי נחושת ללא חשמל או נחושת אלקטרוליטית משמשות לציפוי דרך כדי לשפר את המוליכות ולהבטיח חיבורים חשמליים טובים.
ד) הדבקה:טכניקות הדבקה, כגון הדבקה או הדבקה תרמו-קומפרסיה, משמשות לחיבור מבנים שכבות יחד וליצור חיבורים אמינים.
ה) חומר דיאלקטרי:בחירת החומר הדיאלקטרי עבור ערימת ה-PCB היא קריטית עבור חיבורים בין-שכבתיים. לרוב נעשה שימוש לרבדים בתדר גבוה כגון FR-4 או Rogers כדי להבטיח שלמות אות טובה ולמזער את אובדן האות.

3.4 עיצוב חתך ומשמעות:

עיצוב החתך של ערימת ה-PCB קובע את התכונות החשמליות והמכניות של החיבורים בין השכבות. שיקולי מפתח לעיצוב חתך כוללים:

א) סידור שכבות:הסידור של מטוסי האות, הכוח והארקה בתוך מחסנית PCB משפיע על שלמות האות, שלמות ההספק והפרעות אלקטרומגנטיות (EMI). מיקום ויישור נכונים של שכבות האות עם מטוסי הספק והארקה עוזרים למזער צימוד רעשים ולהבטיח נתיבי החזרת השראות נמוכים.
ב) בקרת עכבה:עיצוב חתך צריך לקחת בחשבון דרישות עכבה מבוקרות, במיוחד עבור אותות דיגיטליים במהירות גבוהה או RF/מיקרוגל. זה כרוך בבחירה מתאימה של חומרים דיאלקטריים ועוביים כדי להשיג את העכבה האופיינית הרצויה.
ג) ניהול תרמי:תכנון החתך צריך לשקול פיזור חום יעיל וניהול תרמי. מיקום נכון של מטוסי חשמל והארקה, דרך תרמית ורכיבים עם מנגנוני קירור (כגון גופי קירור) מסייעים בפיזור חום ושמירה על טמפרטורות פעולה אופטימליות.
ד) אמינות מכנית:תכנון המקטע צריך לשקול אמינות מכנית, במיוחד ביישומים שעלולים להיות נתונים לרכיבה תרמית או ללחץ מכני. בחירה נכונה של חומרים, טכניקות הדבקה ותצורת ערימה עוזרים להבטיח את השלמות המבנית ואת העמידות של ה-PCB.

4. הנחיות עיצוב עבור PCB 16-Layer

4.1 הקצאה והפצה של שכבות:

בעת תכנון לוח מעגלים בן 16 שכבות, חשוב להקצות ולהפיץ את השכבות בקפידה כדי לייעל את הביצועים ואת שלמות האות. להלן כמה קווים מנחים להקצאת שכבות
והפצה:

קבע את מספר שכבות האות הנדרשות:
שקול את המורכבות של עיצוב המעגל ואת מספר האותות שיש לנתב. הקצו מספיק שכבות אות כדי להכיל את כל האותות הנדרשים, הבטחת שטח ניתוב מתאים והימנעות מופרזגוֹדֶשׁ. הקצה מטוסי קרקע וכוח:
הקצה לפחות שתי שכבות פנימיות למישורי הארקה וכוח. מישור הארקה מסייע לספק התייחסות יציבה לאותות וממזער הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI). מישור הכוח מספק רשת חלוקת כוח בעלת עכבה נמוכה המסייעת למזער את ירידת המתח.
הפרד שכבות אות רגישות:
בהתאם ליישום, ייתכן שיהיה צורך להפריד בין שכבות אות רגישות או מהירות גבוהות משכבות רועשות או בעוצמה גבוהה כדי למנוע הפרעות ודיבור. ניתן לעשות זאת על ידי הצבת מטוסי קרקע או כוח ייעודיים ביניהם או שימוש בשכבות בידוד.
פיזור שווה של שכבות האות:
הפזר את שכבות האותות באופן שווה בכל ערימת הלוח כדי למזער את הצימוד בין האותות הסמוכים ולשמור על שלמות האות. הימנע מהצבת שכבות אות אחת ליד השנייה באותו אזור ערימה כדי למזער את ההצלבה בין השכבות.
שקול אותות בתדר גבוה:
אם העיצוב שלך מכיל אותות בתדר גבוה, שקול למקם את שכבות האותות בתדר גבוה קרוב יותר לשכבות החיצוניות כדי למזער את השפעות קו השידור ולהפחית את עיכובי ההתפשטות.

4.2 ניתוב וניתוב אותות:

ניתוב ותכנון עקבות האות הם קריטיים כדי להבטיח שלמות אות תקינה ולמזער הפרעות. להלן כמה קווים מנחים לפריסה וניתוב אותות במעגלים בני 16 שכבות:

השתמש בעקבות רחבות יותר עבור אותות זרם גבוה:
עבור אותות הנושאים זרם גבוה, כגון חיבורי חשמל והארקה, השתמש במסלולים רחבים יותר כדי למזער התנגדות וירידת מתח.
התאמת עכבה לאותות במהירות גבוהה:
עבור אותות במהירות גבוהה, ודא שעכבת העקבות תואמת את העכבה האופיינית של קו השידור כדי למנוע השתקפויות והנחתת האות. השתמש בטכניקות תכנון עכבה מבוקרות וחישובי רוחב עקבות נכונים.
מזעור אורכי עקבות ונקודות הצלבה:
שמור על אורכי עקבות קצרים ככל האפשר והקטין את מספר נקודות ההצלבה כדי להפחית את הקיבול הטפילי, השראות וההפרעות. בצע אופטימיזציה של מיקום הרכיבים והשתמש בשכבות ניתוב ייעודיות כדי למנוע עקבות ארוכות ומורכבות.
הפרד אותות מהירות גבוהה ומהירות נמוכה:
הפרד בין אותות במהירות גבוהה למהירות נמוכה כדי למזער את השפעת הרעש על אותות במהירות גבוהה. הצב אותות במהירות גבוהה על שכבות אות ייעודיות והרחיק אותם מרכיבים בעלי הספק גבוה או רועשים.
השתמש בזוגות דיפרנציאליים עבור אותות במהירות גבוהה:
כדי למזער את הרעש ולשמור על שלמות האות עבור אותות דיפרנציאליים במהירות גבוהה, השתמש בטכניקות ניתוב זוג דיפרנציאלי. שמור על התאמה של עכבה ואורך של זוגות דיפרנציאליים כדי למנוע הטיית אותות והצלבה.

4.3 שכבת הקרקע ושכבת הכוח:

חלוקה נכונה של מטוסי קרקע וכוח היא קריטית להשגת שלמות הספק טובה והפחתת הפרעות אלקטרומגנטיות. הנה כמה קווים מנחים להקצאות מטוסי קרקע וכוח על לוחות מעגלים בני 16 שכבות:

הקצה מטוסי קרקע וכוח ייעודיים:
הקצו לפחות שתי שכבות פנימיות עבור מטוסי קרקע וכוח ייעודיים. זה עוזר למזער לולאות הארקה, להפחית את ה-EMI ולספק נתיב חזרה עם עכבה נמוכה לאותות בתדר גבוה.
מטוסי הארקה דיגיטליים ואנלוגיים נפרדים:
אם העיצוב כולל קטעים דיגיטליים ואנלוגיים, מומלץ להצטייד במטוסי הארקה נפרדים לכל קטע. זה עוזר למזער את צימוד הרעשים בין החלקים הדיגיטליים והאנלוגיים ומשפר את שלמות האות.
מקם מטוסי קרקע וכוח קרוב למטוסי האות:
מקם מטוסי קרקע וכוח קרוב למטוסי האות שהם מזינים כדי למזער את שטח הלולאה ולהפחית את קליטת הרעש.
השתמש במספר חיבורים עבור מטוסי כוח:
השתמש במספר חיבורים כדי לחבר מטוסי כוח כדי לפזר את הכוח באופן שווה ולהפחית את עכבת מישור הכוח. זה עוזר למזער את נפילות מתח האספקה ​​ומשפר את שלמות החשמל.
הימנע צוואר צר במטוסי כוח:
הימנע מצווארים צרים במטוסי כוח מכיוון שהם עלולים לגרום לצפיפות זרם ולהגביר את ההתנגדות, וכתוצאה מכך לירידות מתח וחוסר יעילות של מטוסי הכוח. השתמש בקשרים חזקים בין אזורי מישור כוח שונים.

4.4 כרית תרמית ומיקום באמצעות:

מיקום נכון של רפידות תרמיות ומעברים הוא קריטי לפיזור יעיל של חום ולמניעת התחממות יתר של רכיבים. להלן כמה קווים מנחים עבור רפידה תרמית ובאמצעות מיקום על לוחות מעגלים בני 16 שכבות:

הנח כרית תרמית מתחת לרכיבים המייצרים חום:
זהה את הרכיב המייצר חום (כגון מגבר כוח או IC בעל הספק גבוה) והנח את הרפידה התרמית ישירות מתחתיו. רפידות תרמיות אלו מספקות נתיב תרמי ישיר להעברת חום לשכבה התרמית הפנימית.
השתמש במספר דרך תרמית לפיזור חום:
השתמש במספר דרך תרמית לחיבור השכבה התרמית והשכבה החיצונית כדי לספק פיזור חום יעיל. ניתן למקם צינורות אלה בתבנית מדורגת סביב הרפידה התרמית כדי להשיג פיזור חום אחיד.
שקול עכבה תרמית וערימת שכבות:
בעת תכנון צינורות תרמיים, קחו בחשבון את העכבה התרמית של חומר הלוח וערימת השכבות. בצע אופטימיזציה של גודל ורווח דרך כדי למזער את ההתנגדות התרמית ולמקסם את פיזור החום.

4.5 מיקום רכיב ושלמות האות:

מיקום נכון של הרכיבים הוא קריטי לשמירה על שלמות האות ולמזעור הפרעות. להלן כמה הנחיות להצבת רכיבים על לוח מעגלים בן 16 שכבות:

רכיבים הקשורים לקבוצה:
קבץ רכיבים קשורים שהם חלק מאותה תת-מערכת או שיש להם אינטראקציות חשמליות חזקות. זה מקטין את אורך העקבות וממזער את הנחתת האות.
שמור על רכיבים מהירים קרובים:
מקם רכיבים במהירות גבוהה, כגון מתנדים בתדר גבוה או מיקרו-בקרים, קרוב זה לזה כדי למזער אורכי עקבות ולהבטיח שלמות אות תקינה.
צמצם את אורך העקבות של אותות קריטיים:
צמצם למינימום את אורך העקבות של אותות קריטיים כדי להפחית את עיכוב התפשטות והנחתת האות. מקם את הרכיבים האלה קרוב ככל האפשר.
הפרד רכיבים רגישים:
הפרד רכיבים רגישים לרעש, כגון רכיבים אנלוגיים או חיישנים ברמה נמוכה, מרכיבים בעלי הספק גבוה או רועש כדי למזער הפרעות ולשמור על שלמות האות.
שקול ניתוק קבלים:
הצב קבלי ניתוק קרוב ככל האפשר לפיני המתח של כל רכיב כדי לספק כוח נקי ולמזער את תנודות המתח. קבלים אלה עוזרים לייצב את אספקת החשמל ולהפחית את צימוד הרעשים.

5.כלי סימולציה וניתוח לעיצוב Stack-Up

5.1 תוכנת מידול וסימולציה תלת מימדית:

תוכנת מידול וסימולציה תלת מימדית היא כלי חשוב לעיצוב מחסניות מכיוון שהיא מאפשרת למעצבים ליצור ייצוגים וירטואליים של ערימות PCB. התוכנה יכולה לדמיין שכבות, רכיבים ואינטראקציות פיזיות ביניהם. על ידי הדמיית הערימה, מעצבים יכולים לזהות בעיות פוטנציאליות כמו הצלבת אותות, EMI ומגבלות מכניות. זה גם עוזר לאמת את סידור הרכיבים ולייעל את עיצוב ה-PCB הכולל.

5.2 כלים לניתוח שלמות אותות:

כלי ניתוח שלמות אותות הם קריטיים לניתוח ואופטימיזציה של הביצועים החשמליים של מחסני PCB. כלים אלה משתמשים באלגוריתמים מתמטיים כדי לדמות ולנתח את התנהגות האות, כולל בקרת עכבה, החזרי אותות וצימוד רעשים. על ידי ביצוע סימולציה וניתוח, מתכננים יכולים לזהות בעיות פוטנציאליות של שלמות האות בשלב מוקדם בתהליך התכנון ולבצע התאמות נדרשות כדי להבטיח שידור אות אמין.

5.3 כלי ניתוח תרמי:

כלי ניתוח תרמי ממלאים תפקיד חשוב בתכנון מחסניות על ידי ניתוח ואופטימיזציה של הניהול התרמי של PCBs. כלים אלה מדמים פיזור חום ופיזור טמפרטורה בתוך כל שכבה של הערימה. על ידי מודל מדויק של נתיבי פיזור הספק והעברת חום, מתכננים יכולים לזהות נקודות חמות, לייעל את המיקום של שכבות נחושת ומעברים תרמיים, ולהבטיח קירור נאות של רכיבים קריטיים.

5.4 עיצוב לייצור:

עיצוב לייצור הוא היבט חשוב בעיצוב סטאקאפ. ישנם מגוון כלי תוכנה זמינים שיכולים לעזור להבטיח שניתן לייצר את המחסנית שנבחרה ביעילות. כלים אלו מספקים משוב על היתכנות השגת הערימה הרצויה, תוך התחשבות בגורמים כגון זמינות החומר, עובי השכבה, תהליך הייצור ועלות הייצור. הם עוזרים למעצבים לקבל החלטות מושכלות כדי לייעל את הערימה כדי לפשט את הייצור, להפחית את הסיכון לעיכובים ולהגדיל את התשואות.

6. תהליך עיצוב שלב אחר שלב עבור PCBs בני 16 שכבות

6.1 איסוף דרישות ראשוניות:

בשלב זה, אסוף את כל הדרישות הדרושות לעיצוב PCB 16 שכבות. הבן את הפונקציונליות של ה-PCB, הביצועים החשמליים הנדרשים, אילוצים מכניים וכל הנחיות עיצוב ספציפיות או סטנדרטים שיש לפעול לפיהם.

6.2 הקצאה וסידור רכיבים:

על פי הדרישות, הקצו רכיבים על ה-PCB וקבעו את סידורם. קחו בחשבון גורמים כמו שלמות האות, שיקולים תרמיים ומגבלות מכניות. קבץ רכיבים על סמך מאפיינים חשמליים והצב אותם בצורה אסטרטגית על הלוח כדי למזער הפרעות ולייעל את זרימת האותות.

6.3 עיצוב ערימה והפצת שכבות:

קבע את עיצוב הערימה עבור ה-PCB בן 16 השכבות. קחו בחשבון גורמים כגון קבוע דיאלקטרי, מוליכות תרמית ועלות כדי לבחור את החומר המתאים. הקצה אותות, כוח והארקה בהתאם לדרישות החשמל. מקם מטוסי קרקע וכוח באופן סימטרי כדי להבטיח מחסנית מאוזנת ולשפר את שלמות האות.

6.4 ניתוב אותות ואופטימיזציה של ניתוב:

בשלב זה, עקבות האות מנותבים בין רכיבים כדי להבטיח בקרת עכבה נאותה, שלמות האות ולמזער את הצלבת האות. בצע אופטימיזציה של הניתוב כדי למזער את אורך האותות הקריטיים, הימנע מחציית עקבות רגישים ושמור על הפרדה בין אותות במהירות גבוהה למהירות נמוכה. השתמש בזוגות דיפרנציאליים ובטכניקות ניתוב עכבה מבוקרות בעת הצורך.

6.5 חיבורים בין שכבות ומיקום:

תכנן את המיקום של דרך חיבור בין שכבות. קבע את סוג המעבר המתאים, כגון חור דרך או חור עיוור, בהתבסס על מעברי שכבות וחיבורי רכיבים. בצע אופטימיזציה באמצעות פריסה כדי למזער את השתקפויות האותות, אי-רציפות עכבה ולשמור על הפצה אחידה על ה-PCB.

6.6 אימות וסימולציה של עיצוב סופי:

לפני הייצור מבוצעים אימות תכנון סופי וסימולציות. השתמש בכלי סימולציה כדי לנתח עיצובי PCB עבור שלמות האות, שלמות הספק, התנהגות תרמית ויכולת ייצור. אמת את התכנון מול דרישות ראשוניות ובצע את ההתאמות הנדרשות כדי לייעל את הביצועים ולהבטיח יכולת ייצור.
שתף פעולה ותקשר עם בעלי עניין אחרים כגון מהנדסי חשמל, מהנדסי מכונות וצוותי ייצור לאורך תהליך התכנון כדי להבטיח שכל הדרישות מתקיימות ובעיות פוטנציאליות נפתרות. סקור וחזר על עיצובים באופן קבוע כדי לשלב משוב ושיפורים.

7. שיטות עבודה מומלצות בתעשייה ותיאורי מקרה

7.1 מקרים מוצלחים של עיצוב PCB 16 שכבות:

מקרה מבחן 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. עיצבה בהצלחה PCB בן 16 שכבות לציוד רשת מהיר. על ידי בחינת שלמות האות וחלוקת הכוח, הם משיגים ביצועים מעולים וממזערים הפרעות אלקטרומגנטיות. המפתח להצלחתם הוא עיצוב סטאק-אפ אופטימלי לחלוטין באמצעות טכנולוגיית ניתוב עכבה מבוקרת.

מקרה מבחן 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. עיצבה PCB בן 16 שכבות עבור מכשיר רפואי מורכב. על ידי שימוש בשילוב של הרכבה על פני השטח ורכיבים דרך חורים, הם השיגו עיצוב קומפקטי אך רב עוצמה. מיקום רכיבים זהיר וניתוב יעיל מבטיחים שלמות ואמינות אות מצוינים.

7.2 למד מכישלונות והימנע ממלכודות:

מקרה מבחן 1:חלק מיצרני ה-PCB נתקלו בבעיות שלמות האות בתכנון PCB בן 16 השכבות של ציוד תקשורת. הסיבות לכשל היו שיקול לא מספק של בקרת עכבה והיעדר חלוקה נכונה של מישור הארקה. הלקח שנלמד הוא לנתח בקפידה את דרישות שלמות האות ולאכוף הנחיות קפדניות לתכנון בקרת עכבה.

מקרה מבחן 2:חלק מיצרני ה-PCB התמודדו עם אתגרי ייצור עם ה-PCB בן 16 השכבות שלו בשל מורכבות העיצוב. שימוש יתר ב-vias עיוורים ורכיבים ארוזים בצפיפות מוביל לקשיי ייצור והרכבה. הלקח שנלמד הוא למצוא איזון בין מורכבות העיצוב ליכולת הייצור בהתחשב ביכולות של יצרן ה-PCB הנבחר.

כדי למנוע מלכודות ומלכודות בתכנון PCB של 16 שכבות, חיוני:

א. להבין היטב את הדרישות והאילוצים של העיצוב.
ב.תצורות מוערמות הממטבות את שלמות האות וחלוקת הכוח. ג. הפצה וסידור רכיבים בזהירות כדי לייעל את הביצועים ולפשט את הייצור.
ד.הקפד על טכניקות ניתוב נכונות, כגון שליטה בעכבה והימנעות משימוש מופרז ב-vias עיוורים.
ה.שתף פעולה ותקשר ביעילות עם כל מחזיקי העניין המעורבים בתהליך התכנון, כולל מהנדסי חשמל ומכונות וצוותי ייצור.
ו.בצע אימות תכנון מקיף וסימולציה כדי לזהות ולתקן בעיות פוטנציאליות לפני הייצור.