Painettujen piirilevyjen pinoamisrakenne on keskeinen tekijä sen suorituskyvyn määrittämisessä. Yksinkertaisista kaksipuolisista-levyistä monimutkaisiin monikerroksisiin levyihin, painettujen piirilevyjen pinoaminen on kuin piirilevyrakennuksen rungon rakentamista, ja sillä on tärkeitä toimintoja, kuten signaalinsiirto, tehonjako, sähkömagneettinen suojaus jne., jotka vaikuttavat syvästi elektronisten laitteiden vakauteen ja luotettavuuteen.
1, Painettujen piirilevyjen pinoamisen peruskäsite ja koostumus
painettujen piirilevyjen pinoaminen on olennaisesti kerrosten pinoamista ja yhdistämistä painetulle piirilevylle. Täydellinen piirilevy koostuu yleensä signaalikerroksesta, tehokerroksesta, maakerroksesta ja eristävästä dielektrisestä kerroksesta. Signaalikerros on kuin tiedonsiirron "valtatie", joka vastaa elektronisten signaalien siirtämisestä; Tehokerros tarjoaa vakaan tehotuen piirilevyn elektronisille komponenteille; Signaalien vertailupotentiaalina maadoituskerros ei ainoastaan rakenna stabiilia signaalinsiirtopiiriä, vaan myös suojaa tehokkaasti sähkömagneettisia häiriöitä; Eristävä dielektrinen kerros toimii tukevana "eristysseinänä", joka erottaa johtavat kerrokset estääkseen oikosulkuja ja varmistaakseen, että ne eivät häiritse toisiaan.
Yleisen 4-kerroksisen levyn esimerkkinä tyypillinen pinottu rakenne koostuu yläkerroksesta (signaalikerroksesta), toisesta kerroksesta (maakerros), kolmannesta kerroksesta (tehokerros) ja alakerroksesta (signaalikerros). Tämä rakenne voi täyttää perusvaatimukset joissakin piireissä, jotka eivät vaadi suurta suorituskykyä. Mutta kun elektroniset laitteet ovat kehittyneet kohti nopeita ja monimutkaisia, 6, 8 tai jopa useamman kerroksen painetuista piirilevyistä on vähitellen tullut valtavirtaa. Enemmän kerroksia tarkoittaa enemmän johdotustilaa, vakaampaa virranjakoa ja parempaa signaalin eheyden suojausta.
2, kunkin kerroksen rooli piirilevyjen pinoamisessa
1. Signaalikerros
Signaalikerros on piiritoimintojen toteuttamiseen tarkoitettujen piirilevyjen ydinkantoaalto, joka vastaa erilaisten sähköisten signaalien lähettämisestä. Nopeissa-piireissä signaalikerroksen suorituskyky vaikuttaa suoraan signaalin eheyteen. Ulkoisten häiriöiden vähentämiseksi nopeat signaalit sijoitetaan yleensä signaalikerrokseen lähellä maakerrosta, jolloin maakerroksen suojausominaisuuksia käytetään sähkömagneettisten häiriöiden vaikutuksen vähentämiseen signaaliin. Samanaikaisesti signaalikerroksen johdotussuunta on myös ratkaiseva, ja on vältettävä pitkän-rinnakkaisjohdotusta ja suorakulmaista johdotusta signaalin heijastumisen ja ylikuulumisen estämiseksi. Esimerkiksi nopeissa-tiedonsiirtoliitännöissä, kuten USB 3.0, signaalikerroksen tarkka asettelu on ratkaisevan tärkeää oikean tiedonsiirron varmistamiseksi.
2. Tehokerros
Tehokerroksen ydintehtävänä on tuottaa tasaista virtaa piirilevyn elektronisille komponenteille. Monikerroksisissa painetuissa piirilevyissä erityisesti suunniteltu tehokerros voi erottaa eri jännitetasoiset virtalähteet keskinäisten häiriöiden välttämiseksi. Tehokerros on lähellä maakerrosta, ja pienentämällä näiden kahden välistä etäisyyttä voidaan vähentää tehotason impedanssia, parantaa tehonjaon tehokkuutta ja vähentää tehomelua. Lisäksi tehokerros on osioitava ja eristettävä kunnolla, jotta eri toiminnalliset moduulit voivat vastaanottaa vakaan ja häiritsemättömän virtalähteen. Kuten tietokoneen emolevy, se luottaa tehokerrokseen ja antaa vakaan virran eri komponenteille, kuten prosessorille, näytönohjaimelle ja muistille, mikä varmistaa kunkin komponentin normaalin toiminnan.
3. Maadoituskerros
Maadoituskerroksella on useita kriittisiä tehtäviä painettujen piirilevyjen pinoamisessa. Se tarjoaa vakaan vertailupotentiaalin signaalin siirtoon varmistaen signaalien tarkan lähetyksen ja vastaanoton; Sen erinomainen suojauskyky voi tehokkaasti estää ulkoisia sähkömagneettisia häiriöitä tunkeutumasta piirilevyn sisäpuolelle, samalla kun se vähentää itse piirilevyn sähkömagneettista säteilyä ja parantaa sähkömagneettista yhteensopivuutta; Lisäksi maadoituskerros tarjoaa myös alhaisen impedanssin paluupolun tehokerrokselle vähentäen entisestään tehokohinaa. Suunnittelussa maadoituskerros levitetään usein kuparilla suurelle alueelle maadoitusvastuksen vähentämiseksi ja maadoituksen tehokkuuden parantamiseksi. Erityisen korkeaa sähkömagneettista yhteensopivuutta vaativilla aloilla, kuten lääketieteellisissä elektronisissa laitteissa ja ilmailulaitteissa, maadoituskerroksen rooli on erityisen tärkeä.
4. Eristysdielektrinen kerros
Eristävä dielektrinen kerros sijaitsee kunkin johtavan kerroksen välissä, ja sen päätehtävänä on saavuttaa sähköinen eristys ja estää oikosulkuja eri johtavien kerrosten välillä. Materiaalin ominaisuudet vaikuttavat merkittävästi piirilevyjen sähköiseen suorituskykyyn. Yleisiä eristemateriaaleja ovat epoksihartsi, polytetrafluorieteeni jne. Eri materiaalien dielektrisyysvakio ja dielektrisyyshäviökulma vaihtelevat, ja nämä parametrit voivat vaikuttaa siirtonopeuteen ja signaalien häviöön. Nopeissa-piireissä eristemateriaalit, joilla on pieni dielektrisyysvakio ja pieni dielektrinen häviökulma, valitaan yleensä vähentämään signaalin lähetysviivettä ja -häviötä ja varmistamaan signaalin eheys.
3, Tyypilliset pinoamismenetelmät painetuille piirilevyille, joissa on eri kerroksia
4 kerrosta levy
4-kerroslevy on monikerroksinen peruslevyrakenne, jossa on yleisiä pinoamismalleja, mukaan lukien yläkerros (signaalikerros), toinen kerros (maakerros), kolmas kerros (tehokerros) ja alakerros (signaalikerros). Tämä rakenne sopii piireihin, jotka eivät vaadi suurta suorituskykyä, kuten yksinkertaiset kulutuselektroniikkatuotteet, teollisuuden ohjauslaitteiden osapiirilevyt jne. 4-kerroksisessa kortissa signaalikerroksen johdotustila on kuitenkin rajallinen ja johdotussuunnan huolellinen suunnittelu vaaditaan signaalin häiriöiden välttämiseksi.
6 kerrosta levy
Verrattuna 4-kerrokseen, 6-kerroksinen kortti lisää johtotilaa sekä teho- ja maakerroksia. Yleinen pinoamiskaavio sisältää yläkerroksen (signaalikerros), toisen kerroksen (pohjakerros), kolmannen kerroksen (signaalikerroksen), neljännen kerroksen (tehokerros), viidennen kerroksen (pohjakerros) ja alakerroksen (signaalikerros). Tämä rakenne pystyy vastaamaan paremmin kohtalaisen monimutkaisten piirien tarpeisiin, kuten älypuhelinten emolevyihin, joidenkin verkkolaitteiden piirilevyihin jne. 6-kerroksisessa kortissa nopeat signaalit voidaan järjestää signaalikerrokseen lähelle maakerrosta keskellä signaalin eheyden parantamiseksi.
8 kerrosta levy
8-kerroksisessa levyssä on monipuolisemmat pinoamisyhdistelmät, jotka voivat tarjota hyvän suorituskyvyn monimutkaisille piireille. Yleisiä pinoamismalleja ovat yläkerros (signaalikerros), toinen kerros (maakerros), kolmas kerros (signaalikerros), neljäs kerros (tehokerros), viides kerros (tehokerros), kuudes kerros (signaalikerros), seitsemäs kerros (maakerros) ja alakerros (signaalikerros). Järjestämällä teho- ja maakerrokset järkevästi 8-kerroksinen kortti voi edelleen vähentää tehokohinaa ja parantaa signaalin eheyttä.
4, Painettujen piirilevyjen tuleva kehitystrendi Pinoaminen
Elektroniikkatekniikan jatkuvan kehittymisen ja painettujen piirilevyjen suorituskyvyn kasvavan kysynnän myötä piirilevyjen pinoaminen tuo myös uusia kehityssuuntia. Tulevaisuudessa teknologioiden, kuten 5G:n, tekoälyn ja esineiden internetin, laaja käyttö lisää vaatimuksia nopeille-nopeuksille, korkeataajuuksille-ja korkeatiheyksisille piireille. Tämä rohkaisee painettujen piirilevyjen pinoamista ottamaan käyttöön enemmän kerroksia, kehittyneempiä eristysmateriaaleja ja optimoituja pinoamisrakenteita, jotta ne täyttävät korkeammat signaalin eheyden, tehon eheyden ja sähkömagneettisen yhteensopivuuden vaatimukset.
Painettujen piirilevyjen pinoamisessa kiinnitetään enemmän huomiota integrointiin ja ohentamiseen, jotta se mukautuisi elektronisten laitteiden pienentämiseen ja keventämiseen. HDI-teknologiaa (high-density interconnect, upotettu läpivientitekniikka jne.) käyttämällä voidaan saavuttaa suurempi johdotustiheys rajoitetussa määrässä kerroksia. Ohuempien eristysmateriaalien ja kuparifolion käyttö piirilevyjen paksuuden ja painon vähentämiseksi.