I PCB a 16 strati forniscono la complessità e la flessibilità richieste dai moderni dispositivi elettronici. Una progettazione esperta e la selezione delle sequenze di impilamento e dei metodi di connessione tra gli strati sono fondamentali per ottenere prestazioni ottimali della scheda. In questo articolo esploreremo considerazioni, linee guida e best practice per aiutare progettisti e ingegneri a creare circuiti stampati a 16 strati efficienti e affidabili.

1. Comprendere le nozioni di base sulla sequenza di impilamento dei PCB a 16 strati

1.1 Definizione e scopo dell'ordine di impilamento

La sequenza di impilamento si riferisce alla disposizione e all'ordine in cui materiali come rame e strati isolanti vengono laminati insieme per formare un circuito stampato multistrato. La sequenza di impilamento determina il posizionamento degli strati di segnale, di alimentazione, di terra e di altri componenti importanti nel la pila.
Lo scopo principale della sequenza di impilamento è ottenere le proprietà elettriche e meccaniche richieste del pannello. Svolge un ruolo fondamentale nel determinare l'impedenza di un circuito stampato, l'integrità del segnale, la distribuzione dell'alimentazione, la gestione termica e la fattibilità della produzione. La sequenza di impilamento influisce anche sulle prestazioni complessive, sull'affidabilità e sulla producibilità della scheda.

1.2 Fattori che influenzano la progettazione della sequenza di impilamento: ci sono diversi fattori da considerare quando si progetta la sequenza di impilamento di a

PCB a 16 strati:

a) Considerazioni elettriche:La disposizione dei piani di segnale, alimentazione e massa deve essere ottimizzata per garantire la corretta integrità del segnale, il controllo dell'impedenza e la riduzione delle interferenze elettromagnetiche.
b) Considerazioni termiche:Il posizionamento dei piani di alimentazione e di massa e l'inclusione di vie termiche aiutano a dissipare il calore in modo efficace e a mantenere la temperatura operativa ottimale del componente.
c) Vincoli di produzione:La sequenza di impilamento scelta dovrebbe tenere conto delle capacità e dei limiti del processo di produzione del PCB, come la disponibilità del materiale, il numero di strati, le proporzioni della punta,e precisione dell'allineamento.
d) Ottimizzazione dei costi:La selezione dei materiali, il numero di strati e la complessità dell'impilamento dovrebbero essere coerenti con il budget del progetto, garantendo al tempo stesso le prestazioni e l'affidabilità richieste.

1.3 Tipi comuni di sequenze di impilamento di circuiti stampati a 16 strati: esistono diverse sequenze di impilamento comuni per schede a 16 strati

PCB, a seconda delle prestazioni e dei requisiti desiderati. Alcuni esempi comuni includono:

a) Sequenza di impilamento simmetrica:Questa sequenza prevede il posizionamento simmetrico degli strati del segnale tra gli strati di alimentazione e di terra per ottenere una buona integrità del segnale, una diafonia minima e una dissipazione del calore bilanciata.
b) Sequenza di impilamento sequenziale:In questa sequenza, gli strati di segnale si trovano in sequenza tra gli strati di potenza e di terra. Fornisce un maggiore controllo sulla disposizione dei livelli ed è utile per soddisfare requisiti specifici di integrità del segnale.
c) Ordine di impilamento misto:Ciò comporta una combinazione di ordini di impilamento simmetrici e sequenziali. Permette la personalizzazione e l'ottimizzazione del layup per parti specifiche della tavola.
d) Sequenza di impilamento sensibile al segnale:Questa sequenza posiziona gli strati sensibili del segnale più vicini al piano di terra per una migliore immunità e isolamento dal rumore.

2.Considerazioni chiave per la selezione della sequenza di impilamento PCB a 16 strati:

2.1 Considerazioni sull'integrità del segnale e sull'integrità della potenza:

La sequenza di stacking ha un impatto significativo sull'integrità del segnale e sull'integrità dell'alimentazione della scheda. Il corretto posizionamento dei piani di segnale e di alimentazione/massa è fondamentale per ridurre al minimo il rischio di distorsione del segnale, rumore e interferenze elettromagnetiche. Le considerazioni chiave includono:

a) Posizionamento dello strato di segnale:Gli strati di segnale ad alta velocità dovrebbero essere posizionati vicino al piano di terra per fornire un percorso di ritorno a bassa induttanza e ridurre al minimo l'accoppiamento del rumore. Anche i livelli di segnale dovrebbero essere disposti con attenzione per ridurre al minimo la distorsione del segnale e la corrispondenza della lunghezza.
b) Distribuzione del piano di potenza:La sequenza di impilamento dovrebbe garantire un'adeguata distribuzione del piano di potenza per supportare l'integrità dell'alimentazione. È necessario posizionare strategicamente piani di alimentazione e di massa sufficienti per ridurre al minimo le cadute di tensione, le discontinuità di impedenza e l'accoppiamento del rumore.
c) Condensatori di disaccoppiamento:Il corretto posizionamento dei condensatori di disaccoppiamento è fondamentale per garantire un adeguato trasferimento di potenza e ridurre al minimo il rumore dell'alimentatore. La sequenza di impilamento dovrebbe fornire prossimità e vicinanza dei condensatori di disaccoppiamento ai piani di alimentazione e di terra.

2.2 Gestione termica e dissipazione del calore:

Una gestione termica efficiente è fondamentale per garantire l'affidabilità e le prestazioni del circuito. La sequenza di impilamento dovrebbe tenere conto del corretto posizionamento dei piani di alimentazione e di terra, dei collegamenti termici e di altri meccanismi di raffreddamento. Considerazioni importanti includono:

a) Distribuzione del piano di potenza:Un'adeguata distribuzione della potenza e dei piani di massa in tutto lo stack aiuta a dirigere il calore lontano dai componenti sensibili e garantisce una distribuzione uniforme della temperatura su tutta la scheda.
b) Vie termiche:La sequenza di impilamento dovrebbe consentire un efficace posizionamento termico per facilitare la dissipazione del calore dallo strato interno allo strato esterno o al dissipatore di calore. Ciò aiuta a prevenire punti caldi localizzati e garantisce un'efficiente dissipazione del calore.
c) Posizionamento dei componenti:La sequenza di impilamento dovrebbe considerare la disposizione e la vicinanza dei componenti di riscaldamento per evitare il surriscaldamento. Dovrebbe essere considerato anche il corretto allineamento dei componenti con meccanismi di raffreddamento come dissipatori di calore o ventole.

2.3 Vincoli di produzione e ottimizzazione dei costi:

La sequenza di impilamento deve tenere conto dei vincoli di produzione e dell’ottimizzazione dei costi, poiché svolgono un ruolo importante nella fattibilità e nell’accessibilità economica della tavola. Le considerazioni includono:

a) Disponibilità materiale:La sequenza di impilamento selezionata dovrebbe essere coerente con la disponibilità dei materiali e la loro compatibilità con il processo di produzione del PCB selezionato.
b) Numero di strati e complessità:La sequenza di impilamento deve essere progettata entro i limiti del processo di produzione del PCB selezionato, tenendo conto di fattori quali il numero di strati, le proporzioni della foratura e la precisione dell'allineamento.
c) Ottimizzazione dei costi:La sequenza di impilamento dovrebbe ottimizzare l'uso dei materiali e ridurre la complessità della produzione senza compromettere le prestazioni e l'affidabilità richieste. Dovrebbe mirare a ridurre al minimo i costi associati allo spreco di materiale, alla complessità del processo e all’assemblaggio.

2.4 Allineamento dei livelli e diafonia del segnale:

La sequenza di stacking dovrebbe risolvere i problemi di allineamento dei livelli e ridurre al minimo la diafonia del segnale che può influire negativamente sull'integrità del segnale. Considerazioni importanti includono:

a) Impilamento simmetrico:L'impilamento simmetrico degli strati di segnale tra gli strati di alimentazione e di terra aiuta a ridurre al minimo l'accoppiamento e a ridurre la diafonia.
b) Routing della coppia differenziale:La sequenza di impilamento dovrebbe consentire il corretto allineamento degli strati del segnale per un instradamento efficiente dei segnali differenziali ad alta velocità. Ciò aiuta a mantenere l'integrità del segnale e a ridurre al minimo la diafonia.
c) Separazione del segnale:La sequenza di stacking dovrebbe considerare la separazione dei segnali analogici e digitali sensibili per ridurre la diafonia e le interferenze.

2.5 Controllo dell'impedenza e integrazione RF/microonde:

Per le applicazioni RF/microonde, la sequenza di stacking è fondamentale per ottenere un controllo e un'integrazione adeguati dell'impedenza. Le considerazioni chiave includono:

a) Impedenza controllata:La sequenza di impilamento dovrebbe consentire la progettazione di impedenza controllata, tenendo conto di fattori quali larghezza della traccia, spessore dielettrico e disposizione degli strati. Ciò garantisce la corretta propagazione del segnale e la corrispondenza dell'impedenza per i segnali RF/microonde.
b) Posizionamento dello strato di segnale:I segnali RF/microonde devono essere posizionati strategicamente vicino allo strato esterno per ridurre al minimo le interferenze provenienti da altri segnali e fornire una migliore propagazione del segnale.
c) Schermatura RF:La sequenza di impilamento dovrebbe includere il corretto posizionamento degli strati di terra e di schermatura per isolare e proteggere i segnali RF/microonde dalle interferenze.

3.Metodi di connessione tra strati

3.1 Fori passanti, fori ciechi e fori interrati:

I via sono ampiamente utilizzati nella progettazione di circuiti stampati (PCB) come mezzo per collegare diversi strati. Sono realizzati fori attraverso tutti gli strati del PCB e sono placcati per fornire continuità elettrica. I fori passanti forniscono una forte connessione elettrica e sono relativamente facili da realizzare e riparare. Tuttavia, richiedono punte da trapano di dimensioni maggiori, che occupano spazio prezioso sul PCB e limitano le opzioni di instradamento.
I via ciechi e interrati sono metodi alternativi di connessione tra strati che offrono vantaggi nell'utilizzo dello spazio e nella flessibilità di instradamento.
Le vie cieche vengono praticate dalla superficie del PCB e terminano negli strati interni senza passare attraverso tutti gli strati. Permettono connessioni tra strati adiacenti lasciando inalterati gli strati più profondi. Ciò consente un utilizzo più efficiente dello spazio sulla scheda e riduce il numero di fori. I via sepolti, invece, sono fori completamente racchiusi negli strati interni del PCB e non si estendono agli strati esterni. Forniscono connessioni tra gli strati interni senza influenzare gli strati esterni. I via interrati presentano maggiori vantaggi in termini di risparmio di spazio rispetto ai fori passanti e ai via ciechi perché non occupano spazio nello strato esterno.
La scelta di fori passanti, vie cieche e vie interrate dipende dai requisiti specifici della progettazione del PCB. I fori passanti vengono generalmente utilizzati in progetti più semplici o dove robustezza e riparabilità sono preoccupazioni primarie. Nei progetti ad alta densità in cui lo spazio è un fattore critico, come nel caso di dispositivi portatili, smartphone e laptop, sono preferiti i passaggi ciechi e interrati.

3.2 Microporo eTecnologia HDI:

I microvia sono fori di piccolo diametro (solitamente inferiore a 150 micron) che forniscono connessioni interstrato ad alta densità nei PCB. Offrono vantaggi significativi in ​​termini di miniaturizzazione, integrità del segnale e flessibilità di instradamento.
Le microvie possono essere suddivise in due tipologie: microvie a foro passante e microvie cieche. Le microvie vengono costruite praticando fori dalla superficie superiore del PCB e estendendosi attraverso tutti gli strati. Le microvie cieche, come suggerisce il nome, si estendono solo a specifici strati interni e non penetrano tutti gli strati.
L'interconnessione ad alta densità (HDI) è una tecnologia che utilizza microvia e tecniche di produzione avanzate per ottenere densità e prestazioni del circuito più elevate. La tecnologia HDI consente il posizionamento di componenti più piccoli e un instradamento più stretto, con conseguenti fattori di forma più piccoli e una maggiore integrità del segnale. La tecnologia HDI offre numerosi vantaggi rispetto alla tradizionale tecnologia PCB in termini di miniaturizzazione, migliore propagazione del segnale, riduzione della distorsione del segnale e funzionalità avanzate. Consente progetti multistrato con più microvie, accorciando così le lunghezze di interconnessione e riducendo la capacità e l'induttanza parassite.
La tecnologia HDI consente inoltre l'uso di materiali avanzati come laminati ad alta frequenza e strati dielettrici sottili, che sono fondamentali per le applicazioni RF/microonde. Fornisce un migliore controllo dell'impedenza, riduce la perdita di segnale e garantisce una trasmissione affidabile del segnale ad alta velocità.

3.3 Materiali e processi di connessione tra gli strati:

La selezione dei materiali e delle tecniche di connessione interstrato è fondamentale per garantire buone prestazioni elettriche, affidabilità meccanica e producibilità dei PCB. Alcuni materiali e tecniche di connessione interstrato comunemente usati sono:

a) Rame:Il rame è ampiamente utilizzato negli strati conduttivi e nei passaggi dei PCB grazie alla sua eccellente conduttività e saldabilità. Di solito è placcato sul foro per fornire una connessione elettrica affidabile.
b) Saldatura:Le tecniche di saldatura, come la saldatura ad onda o la saldatura a riflusso, vengono spesso utilizzate per realizzare collegamenti elettrici tra i fori passanti sui PCB e altri componenti. Applicare la pasta saldante sul passante e applicare calore per sciogliere la saldatura e formare una connessione affidabile.
c) Galvanotecnica:Tecniche di galvanica come la ramatura chimica o il rame elettrolitico vengono utilizzate per placcare i passaggi per migliorare la conduttività e garantire buoni collegamenti elettrici.
d) Incollaggio:Le tecniche di incollaggio, come l'incollaggio adesivo o l'incollaggio a termocompressione, vengono utilizzate per unire insieme strutture stratificate e creare interconnessioni affidabili.
e) Materiale dielettrico:La scelta del materiale dielettrico per lo stackup del PCB è fondamentale per le connessioni tra gli strati. I laminati ad alta frequenza come i laminati FR-4 o Rogers vengono spesso utilizzati per garantire una buona integrità del segnale e ridurre al minimo la perdita di segnale.

3.4 Progettazione e significato della sezione trasversale:

Il design in sezione trasversale dello stackup PCB determina le proprietà elettriche e meccaniche delle connessioni tra gli strati. Le considerazioni chiave per la progettazione della sezione trasversale includono:

a) Disposizione degli strati:La disposizione dei piani di segnale, alimentazione e massa all'interno di uno stackup PCB influisce sull'integrità del segnale, sull'integrità dell'alimentazione e sulle interferenze elettromagnetiche (EMI). Il corretto posizionamento e allineamento degli strati del segnale con i piani di alimentazione e di terra aiuta a ridurre al minimo l'accoppiamento del rumore e a garantire percorsi di ritorno a bassa induttanza.
b) Controllo dell'impedenza:La progettazione della sezione trasversale dovrebbe tenere conto dei requisiti di impedenza controllata, in particolare per segnali digitali ad alta velocità o RF/microonde. Ciò comporta un'appropriata selezione di materiali e spessori dielettrici per ottenere l'impedenza caratteristica desiderata.
c) Gestione termica:La progettazione della sezione trasversale dovrebbe considerare un'efficace dissipazione del calore e una gestione termica. Il corretto posizionamento dei piani di alimentazione e di terra, dei collegamenti termici e dei componenti con meccanismi di raffreddamento (come i dissipatori di calore) aiuta a dissipare il calore e a mantenere temperature operative ottimali.
d) Affidabilità meccanica:La progettazione della sezione dovrebbe considerare l'affidabilità meccanica, soprattutto nelle applicazioni che possono essere soggette a cicli termici o stress meccanici. La corretta selezione dei materiali, delle tecniche di incollaggio e della configurazione dello stackup aiutano a garantire l'integrità strutturale e la durata del PCB.

4. Linee guida di progettazione per PCB a 16 strati

4.1 Allocazione e distribuzione dei livelli:

Quando si progetta un circuito stampato a 16 strati, è importante allocare e distribuire attentamente gli strati per ottimizzare le prestazioni e l'integrità del segnale. Ecco alcune linee guida per l'assegnazione dei livelli
e distribuzione:

Determinare il numero di livelli di segnale richiesti:
Considera la complessità del progetto del circuito e il numero di segnali che devono essere instradati. Assegnare livelli di segnale sufficienti per accogliere tutti i segnali richiesti, garantendo uno spazio di instradamento adeguato ed evitando eccessivicongestione. Assegnare i piani di terra e di potenza:
Assegna almeno due strati interni ai piani di terra e di potenza. Un piano di massa aiuta a fornire un riferimento stabile per i segnali e riduce al minimo le interferenze elettromagnetiche (EMI). Il piano di alimentazione fornisce una rete di distribuzione dell'alimentazione a bassa impedenza che aiuta a ridurre al minimo le cadute di tensione.
Strati di segnale sensibili separati:
A seconda dell'applicazione, potrebbe essere necessario separare gli strati di segnale sensibili o ad alta velocità dagli strati rumorosi o ad alta potenza per evitare interferenze e diafonia. Questo può essere fatto posizionando piani di terra o di potenza dedicati tra di loro o utilizzando strati di isolamento.
Distribuire uniformemente gli strati del segnale:
Distribuisci gli strati del segnale in modo uniforme su tutto lo stack della scheda per ridurre al minimo l'accoppiamento tra segnali adiacenti e mantenere l'integrità del segnale. Evitare di posizionare gli strati del segnale uno accanto all'altro nella stessa area di impilamento per ridurre al minimo la diafonia tra gli strati.
Considera i segnali ad alta frequenza:
Se il tuo progetto contiene segnali ad alta frequenza, valuta la possibilità di posizionare gli strati di segnale ad alta frequenza più vicini agli strati esterni per ridurre al minimo gli effetti della linea di trasmissione e ridurre i ritardi di propagazione.

4.2 Instradamento e instradamento del segnale:

La progettazione del routing e della traccia del segnale è fondamentale per garantire la corretta integrità del segnale e ridurre al minimo le interferenze. Ecco alcune linee guida per il layout e l'instradamento del segnale su circuiti stampati a 16 strati:

Utilizzare tracce più larghe per segnali ad alta corrente:
Per i segnali che trasportano corrente elevata, come collegamenti di alimentazione e di terra, utilizzare tracce più larghe per ridurre al minimo la resistenza e la caduta di tensione.
Impedenza di adattamento per segnali ad alta velocità:
Per i segnali ad alta velocità, assicurarsi che l'impedenza della traccia corrisponda all'impedenza caratteristica della linea di trasmissione per evitare riflessioni e attenuazione del segnale. Utilizzare tecniche di progettazione dell'impedenza controllata e calcoli corretti della larghezza della traccia.
Ridurre al minimo le lunghezze delle tracce e i punti di crossover:
Mantenere le lunghezze delle tracce quanto più corte possibile e ridurre il numero di punti di crossover per ridurre la capacità parassita, l'induttanza e le interferenze. Ottimizza il posizionamento dei componenti e utilizza livelli di routing dedicati per evitare tracce lunghe e complesse.
Separare i segnali ad alta velocità e a bassa velocità:
Separare i segnali ad alta e bassa velocità per ridurre al minimo l'impatto del rumore sui segnali ad alta velocità. Posiziona i segnali ad alta velocità su livelli di segnale dedicati e tienili lontani da componenti ad alta potenza o rumorosi.
Utilizzare coppie differenziali per segnali ad alta velocità:
Per ridurre al minimo il rumore e mantenere l'integrità del segnale per i segnali differenziali ad alta velocità, utilizzare tecniche di instradamento della coppia differenziale. Mantenere l'impedenza e la lunghezza delle coppie differenziali abbinate per evitare distorsioni e diafonia del segnale.

4.3 Distribuzione dello strato di terra e dello strato di potenza:

La corretta distribuzione dei piani di terra e di potenza è fondamentale per ottenere una buona integrità dell'alimentazione e ridurre le interferenze elettromagnetiche. Di seguito sono riportate alcune linee guida per l'assegnazione dei piani di terra e di potenza sui circuiti stampati a 16 strati:

Assegnare aerei di terra e di potenza dedicati:
Assegnare almeno due strati interni per piani di terra e di potenza dedicati. Ciò aiuta a ridurre al minimo i loop di terra, a ridurre le EMI e a fornire un percorso di ritorno a bassa impedenza per i segnali ad alta frequenza.
Piani di massa digitali e analogici separati:
Se il progetto prevede sezioni digitali e analogiche, si consiglia di avere piani di massa separati per ciascuna sezione. Ciò aiuta a ridurre al minimo l'accoppiamento del rumore tra le sezioni digitale e analogica e migliora l'integrità del segnale.
Posizionare i piani di terra e di potenza vicino ai piani di segnale:
Posizionare i piani di terra e di potenza vicino ai piani del segnale che alimentano per ridurre al minimo l'area del circuito e ridurre la captazione del rumore.
Utilizzare più via per gli aerei di potenza:
Utilizza più via per collegare i piani di potenza per distribuire uniformemente la potenza e ridurre l'impedenza del piano di potenza. Ciò aiuta a ridurre al minimo le cadute di tensione di alimentazione e migliora l'integrità dell'alimentazione.
Evitare colli stretti negli aerei a motore:
Evitare colli stretti nei piani di potenza poiché possono causare affollamento di corrente e aumentare la resistenza, con conseguenti cadute di tensione e inefficienze del piano di potenza. Utilizzare forti connessioni tra le diverse aree del piano energetico.

4.4 Pad termico e posizionamento dei via:

Il corretto posizionamento dei pad termici e dei via è fondamentale per dissipare efficacemente il calore e prevenire il surriscaldamento dei componenti. Ecco alcune linee guida per il pad termico e il posizionamento su circuiti stampati a 16 strati:

Posiziona il cuscinetto termico sotto i componenti che generano calore:
Identifica il componente che genera calore (come un amplificatore di potenza o un circuito integrato ad alta potenza) e posiziona il pad termico direttamente sotto di esso. Questi cuscinetti termici forniscono un percorso termico diretto per trasferire il calore allo strato termico interno.
Utilizzare più via termici per la dissipazione del calore:
Utilizzare più passaggi termici per collegare lo strato termico e lo strato esterno per fornire un'efficiente dissipazione del calore. Questi passaggi possono essere posizionati in modo sfalsato attorno al pad termico per ottenere una distribuzione uniforme del calore.
Considera l'impedenza termica e l'accumulo di strati:
Quando si progettano i via termici, considerare l'impedenza termica del materiale della scheda e l'impilamento degli strati. Ottimizzare le dimensioni e la spaziatura dei via per ridurre al minimo la resistenza termica e massimizzare la dissipazione del calore.

4.5 Posizionamento dei componenti e integrità del segnale:

Il corretto posizionamento dei componenti è fondamentale per mantenere l'integrità del segnale e ridurre al minimo le interferenze. Ecco alcune linee guida per posizionare i componenti su un circuito stampato a 16 strati:

Componenti relativi al gruppo:
Componenti correlati al gruppo che fanno parte dello stesso sottosistema o che hanno forti interazioni elettriche. Ciò riduce la lunghezza della traccia e minimizza l'attenuazione del segnale.
Tenere vicini i componenti ad alta velocità:
Posizionare i componenti ad alta velocità, come oscillatori o microcontroller ad alta frequenza, uno vicino all'altro per ridurre al minimo la lunghezza della traccia e garantire la corretta integrità del segnale.
Ridurre al minimo la lunghezza della traccia dei segnali critici:
Ridurre al minimo la lunghezza della traccia dei segnali critici per ridurre il ritardo di propagazione e l'attenuazione del segnale. Posiziona questi componenti il ​​più vicino possibile.
Separare i componenti sensibili:
Separare i componenti sensibili al rumore, come componenti analogici o sensori di basso livello, dai componenti ad alta potenza o rumorosi per ridurre al minimo le interferenze e mantenere l'integrità del segnale.
Considerare i condensatori di disaccoppiamento:
Posizionare i condensatori di disaccoppiamento il più vicino possibile ai pin di alimentazione di ciascun componente per fornire alimentazione pulita e ridurre al minimo le fluttuazioni di tensione. Questi condensatori aiutano a stabilizzare l'alimentazione e a ridurre l'accoppiamento del rumore.

5.Strumenti di simulazione e analisi per la progettazione stack-up

5.1 Software di modellazione e simulazione 3D:

Il software di modellazione e simulazione 3D è uno strumento importante per la progettazione di stackup perché consente ai progettisti di creare rappresentazioni virtuali di stackup PCB. Il software può visualizzare livelli, componenti e le loro interazioni fisiche. Simulando lo stackup, i progettisti possono identificare potenziali problemi come diafonia del segnale, EMI e vincoli meccanici. Aiuta anche a verificare la disposizione dei componenti e a ottimizzare la progettazione complessiva del PCB.

5.2 Strumenti di analisi dell'integrità del segnale:

Gli strumenti di analisi dell'integrità del segnale sono fondamentali per analizzare e ottimizzare le prestazioni elettriche degli stackup PCB. Questi strumenti utilizzano algoritmi matematici per simulare e analizzare il comportamento del segnale, incluso il controllo dell'impedenza, le riflessioni del segnale e l'accoppiamento del rumore. Eseguendo simulazioni e analisi, i progettisti possono identificare potenziali problemi di integrità del segnale nelle prime fasi del processo di progettazione e apportare le modifiche necessarie per garantire una trasmissione affidabile del segnale.

5.3 Strumenti di analisi termica:

Gli strumenti di analisi termica svolgono un ruolo importante nella progettazione dello stackup analizzando e ottimizzando la gestione termica dei PCB. Questi strumenti simulano la dissipazione del calore e la distribuzione della temperatura all'interno di ogni strato dello stack. Modellando accuratamente la dissipazione di potenza e i percorsi di trasferimento del calore, i progettisti possono identificare i punti caldi, ottimizzare il posizionamento degli strati di rame e dei percorsi termici e garantire il corretto raffreddamento dei componenti critici.

5.4 Progettazione per la producibilità:

La progettazione finalizzata alla producibilità è un aspetto importante della progettazione stackup. Sono disponibili numerosi strumenti software che possono contribuire a garantire che l'impilamento selezionato possa essere prodotto in modo efficiente. Questi strumenti forniscono feedback sulla fattibilità del raggiungimento dell'accumulo desiderato, tenendo conto di fattori quali la disponibilità del materiale, lo spessore dello strato, il processo di produzione e il costo di produzione. Aiutano i progettisti a prendere decisioni informate per ottimizzare l'impilamento per semplificare la produzione, ridurre il rischio di ritardi e aumentare i rendimenti.

6. Processo di progettazione passo dopo passo per PCB a 16 strati

6.1 Raccolta dei requisiti iniziali:

In questo passaggio, raccogli tutti i requisiti necessari per la progettazione del PCB a 16 strati. Comprendere la funzionalità del PCB, le prestazioni elettriche richieste, i vincoli meccanici ed eventuali linee guida o standard di progettazione specifici da seguire.

6.2 Assegnazione e disposizione dei componenti:

In base alle esigenze, allocare i componenti sul PCB e determinarne la disposizione. Considera fattori quali l'integrità del segnale, considerazioni termiche e vincoli meccanici. Raggruppa i componenti in base alle caratteristiche elettriche e posizionali strategicamente sulla scheda per ridurre al minimo le interferenze e ottimizzare il flusso del segnale.

6.3 Progettazione dello stack-up e distribuzione dei livelli:

Determinare il progetto di stack-up per il PCB a 16 strati. Considera fattori come la costante dielettrica, la conduttività termica e il costo per selezionare il materiale appropriato. Assegnare segnali, alimentazione e piani di terra in base ai requisiti elettrici. Posiziona i piani di terra e di potenza simmetricamente per garantire uno stack bilanciato e migliorare l'integrità del segnale.

6.4 Instradamento del segnale e ottimizzazione dell'instradamento:

In questa fase, le tracce del segnale vengono instradate tra i componenti per garantire il corretto controllo dell'impedenza, l'integrità del segnale e ridurre al minimo la diafonia del segnale. Ottimizza il routing per ridurre al minimo la lunghezza dei segnali critici, evitare di attraversare tracce sensibili e mantenere la separazione tra segnali ad alta e bassa velocità. Utilizzare coppie differenziali e tecniche di instradamento a impedenza controllata quando necessario.

6.5 Connessioni tra strati e tramite posizionamento:

Pianificare il posizionamento dei via di connessione tra gli strati. Determinare il tipo di via appropriato, ad esempio foro passante o foro cieco, in base alle transizioni dei livelli e alle connessioni dei componenti. Ottimizza tramite layout per ridurre al minimo le riflessioni del segnale, le discontinuità di impedenza e mantenere una distribuzione uniforme sul PCB.

6.6 Verifica e simulazione del progetto definitivo:

Prima della produzione, vengono eseguite la verifica e le simulazioni del progetto finale. Utilizza strumenti di simulazione per analizzare i progetti PCB per quanto riguarda l'integrità del segnale, l'integrità dell'alimentazione, il comportamento termico e la producibilità. Verifica il progetto rispetto ai requisiti iniziali e apporta le modifiche necessarie per ottimizzare le prestazioni e garantire la producibilità.
Collabora e comunica con altre parti interessate come ingegneri elettrici, ingegneri meccanici e team di produzione durante tutto il processo di progettazione per garantire che tutti i requisiti siano soddisfatti e che i potenziali problemi siano risolti. Rivedi e ripeti regolarmente i progetti per incorporare feedback e miglioramenti.

7.Best practice e casi di studio del settore

7.1 Casi di successo di progettazione PCB a 16 strati:

Caso di studio 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. ha progettato con successo un PCB a 16 strati per apparecchiature di rete ad alta velocità. Considerando attentamente l'integrità del segnale e la distribuzione della potenza, raggiungono prestazioni superiori e riducono al minimo le interferenze elettromagnetiche. La chiave del loro successo è un design stack-up completamente ottimizzato che utilizza la tecnologia di routing a impedenza controllata.

Caso di studio 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. ha progettato un PCB a 16 strati per un dispositivo medico complesso. Utilizzando una combinazione di componenti a montaggio superficiale e a foro passante, hanno ottenuto un design compatto ma potente. L'attento posizionamento dei componenti e il routing efficiente garantiscono un'eccellente integrità e affidabilità del segnale.

7.2 Imparare dai fallimenti ed evitare le trappole:

Caso di studio 1:Alcuni produttori di PCB hanno riscontrato problemi di integrità del segnale nella progettazione PCB a 16 strati delle apparecchiature di comunicazione. Le ragioni del fallimento sono state un'insufficiente considerazione del controllo dell'impedenza e la mancanza di un'adeguata distribuzione del piano di massa. La lezione appresa è quella di analizzare attentamente i requisiti di integrità del segnale e applicare rigorose linee guida di progettazione del controllo dell'impedenza.

Caso di studio 2:Alcuni produttori di PCB hanno dovuto affrontare sfide produttive con il PCB a 16 strati a causa della complessità della progettazione. L'uso eccessivo di vie cieche e di componenti densamente imballati porta a difficoltà di produzione e assemblaggio. La lezione appresa è trovare un equilibrio tra complessità della progettazione e producibilità, date le capacità del produttore di PCB scelto.

Per evitare insidie ​​e insidie ​​​​nella progettazione PCB a 16 strati, è fondamentale:

a.Comprendere a fondo i requisiti e i vincoli del progetto.
b.Configurazioni impilate che ottimizzano l'integrità del segnale e la distribuzione della potenza. c. Distribuire e organizzare con cura i componenti per ottimizzare le prestazioni e semplificare la produzione.
d.Garantire tecniche di instradamento adeguate, come il controllo dell'impedenza ed evitare l'uso eccessivo di vie cieche.
e.Collaborare e comunicare in modo efficace con tutte le parti interessate coinvolte nel processo di progettazione, inclusi ingegneri elettrici e meccanici e team di produzione.
f.Eseguire verifiche e simulazioni complete della progettazione per identificare e correggere potenziali problemi prima della produzione.