Apilamiento de capas
Dado que la tendencia en el desarrollo de productos electrónicos se inclina hacia la miniaturización, la ligereza y la multifuncionalidad, el uso de placas de circuito impreso multicapa es cada vez más popular. El apilamiento de capas de PCB, como base estructural fundamental del diseño de placas de circuito multicapa, tiene un impacto directo en la integridad de la señal, la integridad de la alimentación y el rendimiento. Tanto si se trabaja con una placa de dos capas en aplicaciones básicas como con una PCB multicapa en sistemas digitales de alta velocidad, la apilación de capas es una tecnología clave que hay que conocer para lograr el mejor rendimiento y mantener un funcionamiento fiable.
¿Qué es el apilamiento de capas de PCB?
La apilación de capas se refiere a la disposición y el orden de las capas de cobre y las capas dieléctricas aislantes en una placa de circuito impreso (PCB). Especifica la estructura de la PCB antes del trabajo de diseño de la disposición. La apilación contiene toda la información necesaria para la producción de la PCB, incluyendo cuántas capas de señal y potencia habrá, cuál será el grosor del núcleo y los materiales preimpregnados, y el grosor (peso) del cobre.
La pila de PCB común se construye con dos materiales aislantes principales, a saber, el preimpregnado y el núcleo:
El preimpregnado, abreviatura de preimpregnado, es un material de fibra de vidrio recubierto de resina que une las capas cuando se aplica calor y presión durante la laminación.
El núcleo de la PCB está compuesto por una o más capas de preimpregnado que se laminan, prensan y curan térmicamente para formar un sustrato sólido con láminas de cobre en ambos lados.
Estas láminas se apilan en secuencias específicas para formar PCB multicapa que soportan las exigencias eléctricas, térmicas y mecánicas.
¿Por qué es necesario el apilamiento de capas en el diseño de PCB multicapa?
Un apilamiento bien diseñado ayuda a controlar la integridad de la señal al mantener una impedancia constante y minimizar la diafonía, lo que también garantiza una distribución de energía fiable y la reducción de las interferencias electromagnéticas (EMI). Además, un apilamiento adecuado contribuye a una disipación eficaz del calor, evita la deformación de la placa y permite un diseño rentable que se puede fabricar fácilmente disponiendo las capas de señal, alimentación y tierra de forma lógica.
Por el contrario, un diseño deficiente del apilamiento de capas de PCB y una elección incorrecta del material adecuado pueden presentar importantes problemas de rendimiento eléctrico en la transmisión de señales, aumento de la radiación y diafonía, lo que hace que el producto sea más propenso a las interferencias de ruido externas. Estos problemas pueden provocar fallos de sincronización e interferencias y, en última instancia, dar lugar a problemas operativos que afectan considerablemente al rendimiento y a la fiabilidad a largo plazo.
Nuestro apilamiento de capas de PCB estándar
MOKOPCB tiene la capacidad estandarizada de producir PCB multicapa de hasta 18 capas, con un grosor de placa que oscila entre 0,3 mm y 5,0 mm, un grosor de cobre que oscila entre 0,5 y 5 oz, y una separación mínima entre capas de 4 mil. A continuación se muestran ejemplos de nuestras apilaciones más utilizadas:
Apilación de PCB de 4 capas
Apilación de PCB de 6 capas
Apilamiento de PCB de 8 capas
Apilamiento de 10 capas
Apilamiento de 12 capas
El apilamiento real de capas dependerá del material de la PCB y de muchos otros factores. Si tiene requisitos especiales para el apilamiento de capas de PCB, solo tiene que enviarnos el grosor de la placa de circuito y el número de capas que necesita. Nuestros ingenieros le proporcionarán el apilamiento correspondiente.
5 consejos de diseño para crear un apilamiento de PCB eficiente
- Seleccione el material dieléctrico adecuado
La base del diseño de apilamientos de PCB es la selección de materiales, que tiene un efecto directo en la propagación de la señal, así como en la configuración del reloj y la gestión del calor. Al elegir materiales dieléctricos, es fundamental asegurarse de que cumplan con sus requisitos eléctricos, mecánicos y térmicos. Por ejemplo, si sus placas de circuito se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia, entonces debe optar por materiales de baja constante dieléctrica que puedan minimizar la pérdida de señal.
- Determine el número óptimo de capas de señal
La arquitectura de su PCB viene determinada en gran medida por el número de capas de señal, lo que influye directamente en la eficiencia del enrutamiento. Los diseños digitales de alta velocidad y las aplicaciones que consumen mucha energía suelen tener más capas que los circuitos relativamente simples. Algunos componentes complejos, como los BGA, que tienen un paso fino y un número elevado de pines, también requieren múltiples capas de señal para un enrutamiento denso. Además, los requisitos estrictos de integridad de la señal, como los objetivos de diafonía ultrabaja, pueden requerir aumentar el número de capas para separar las señales.
- Planificar la distribución de los planos de tierra y alimentación
Las capas de señal se liberan al disponer de planos de tierra y alimentación dedicados, y se minimiza la resistencia de CC en las redes de distribución de energía, lo que provoca una caída de tensión mínima en las ubicaciones de los componentes. Los planos de tierra sirven para proporcionar las rutas de retorno necesarias para las señales de alta frecuencia, lo que reduce considerablemente la interferencia electromagnética y la diafonía. Los planos de alimentación mejoran la eficacia del desacoplamiento al crear una capacitancia distribuida en toda la placa, lo que mejora el comportamiento transitorio y la compatibilidad electromagnética. Para obtener resultados óptimos, las capas de tierra y alimentación deben colocarse lo más cerca posible entre sí, a fin de maximizar la capacitancia distribuida y garantizar una compatibilidad electromagnética superior.
- Garantizar un control de impedancia constante
En los diseños de alta velocidad, garantizar una impedancia constante es esencial para asegurar la integridad de la señal. Para lograrlo, es importante tener en cuenta los parámetros de las trazas (anchura, espaciado y posición en la pila de PCB). Si no hay un plano de referencia sólido directamente debajo de una traza, las características de cobre cercanas pueden servir involuntariamente como ruta de retorno, lo que provoca una distorsión de la señal. Para evitarlo, es fundamental colocar un plano de tierra sólido directamente debajo de las trazas con impedancia controlada. Además, tenga en cuenta la forma trapezoidal de las trazas grabadas al realizar los cálculos de impedancia.
- Optimice la secuencia de capas para reducir las interferencias electromagnéticas
La disposición estratégica de las capas es fundamental para reducir las interferencias electromagnéticas. Utilice patrones alternos de planos de señal, tierra y alimentación para formar un blindaje eficaz. Asegúrese de colocar las capas de señal muy cerca de los planos de tierra para lograr un acoplamiento electromagnético estrecho. Debe haber suficiente espacio entre los planos de tierra y alimentación, evitando la colocación de capas de señal adyacentes. Mantenga la simetría de la pila para evitar deformaciones durante el proceso de fabricación y evite los planos de alimentación segmentados que crean rutas de acoplamiento de ruido.
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