KKPCB ist auf die Fertigung hochwertiger mehrlagiger Leiterplatten spezialisiert, die für fortschrittliche und hochzuverlässige elektronische Anwendungen entwickelt wurden. Mit modernster Ausrüstung und präziser Prozesskontrolle sind wir in der Lage, komplexe Multilayer-PCBs mit Blind- und Buried-Vias, gemischten Materialien und feinen Leiterbahnen herzustellen. Unser erfahrenes Engineering-Team bietet vollständige DFM-Unterstützung, um Fertigungsgenauigkeit, Signalintegrität und Kosteneffizienz zu gewährleisten. KKPCB wird von Kunden weltweit vertraut und liefert weiterhin Multilayer-PCB-Lösungen, die Innovation, Leistung und Zuverlässigkeit vereinen.









Multilayer-PCB-Platine bezeichnet eine Leiterplatte mit mehr als drei leitenden Musterschichten, die mit Isoliermaterialien dazwischen laminiert sind. Mit der Entwicklung der Elektroniktechnologie in Richtung Hochgeschwindigkeit, Multifunktionalität, großer Kapazität und tragbarer Niedrigverbrauch wird die Anwendung von Multilayer-PCBs immer breiter, und ihre Lagenzahl und Dichte werden ebenfalls immer höher, und die entsprechende Struktur wird zunehmend komplexer. Die Herstellung von Multilayer-PCBs ist zum wichtigsten Teil der gesamten PCB-Industrie geworden. Derzeit hat die durchschnittliche Lagenzahl von KKPCB 8-20 Lagen erreicht, kann bis zu 64 Lagen betragen, was ein hohes Niveau in Bezug auf Innenlagenfertigungsfähigkeit und Laminierfähigkeit erreicht hat. Das Aufkommen der Multilayer-Board-Technologie ist eine bedeutende Entwicklung der PCB-Industrie, die die gesamte PCB-Technologie sprunghaft voranbringt.

KKPCB ist sehr gut in Multilayer-PCB-Fertigung und Prototyping. Der Fertigungsprozess gewöhnlicher Multilayer-PCBs basiert hauptsächlich auf der Laminiertechnologie. Mehrlagenlaminierung ist ein wichtiger Prozess in der PCB-Fertigung. KKPCB stellt seit über 20 Jahren Multilayer-PCBs her. Im Laufe der Jahre haben wir alle Arten von Multilayer-Konstruktionen aus verschiedenen Branchen gesehen, alle Arten von Multilayer-Fragen beantwortet und alle Arten von Problemen mit Multilayer-PCBs gelöst.

1. Die Dicke der Kernplatine sollte entsprechend den Gesamtdickenanforderungen des Multilayer-Boards gewählt werden. Die Dicke der Kernplatine sollte konsistent sein und die Abweichung gering.
2. Es sollte ein bestimmter Abstand zwischen der Gesamtabmessung der Kernplatine und der Nutzungseinheit bestehen, d. h. der Abstand von der effektiven Einheit zum Rand der Platine sollte unter der Prämisse, kein Material zu verschwenden, möglichst viel Platz lassen.
3. Design des Positionierungslochs. Um die Abweichung zwischen den Lagen zu reduzieren, sollte auf das Design der Positionierungslöcher bei Multilayer-Boards geachtet werden: Bei 4-Lagen-Multilayer müssen nur mehr als 3 Positionierungslöcher für das Bohren ausgelegt werden. Bei Multilayer-Boards mit mehr als 6 Lagen müssen zusätzlich zu den Positionierungslöchern für das Bohren auch mehr als 5 überlappende Positionierungs-Nietlöcher und mehr als 5 Positionierungslöcher für die Werkzeugplatte für Nieten ausgelegt werden.
4. Die Innenkernplatine soll frei von Unterbrechungen, Kurzschlüssen, offenen Stromkreisen, Oxidation, sauberer Platinenoberfläche und ohne Restfilm sein.
5. Erfüllen Sie die Anforderungen der PCB-Nutzer, wählen Sie die geeignete PP- und Kupferfolienkonfiguration. Für 4-Lagen-Laminate können 7628, 3313 oder 7628 + 1080, 7628 + 2116 usw. verwendet werden. 1080 oder 2116 ist die Hauptwahl von PP für Multilayer-Boards mit mehr als 6 Lagen, und 7628 wird hauptsächlich verwendet, um die Dicke der Dielektrikumsschicht zu erhöhen. Gleichzeitig erfordert PP eine symmetrische Platzierung, um den Spiegeleffekt zu gewährleisten und Plattenverbiegung zu verhindern.
6. Vorbehandlungsprozess der Innenkernplatine. Der Behandlungsprozess der Innenlagenkernplatine umfasst den Schwarzoxidationsprozess und den Bräunungsbehandlungsprozess. Der Oxidationsbehandlungsprozess besteht darin, einen Schwarzoxidfilm auf der Innenkupferfolie zu bilden, die Dicke des Schwarzoxidfilms beträgt 0,25-4,50 mg/cm2. Der Bräunungsprozess (horizontale Bräunung) besteht darin, einen organischen Film auf der Innenkupferfolie zu bilden.
Die Funktionen des Innenlaminat-Behandlungsprozesses sind wie folgt:
a. Die Erhöhung des Oberflächenverhältnisses von Innenkupferfolie und Harz kann die Haftung zwischen ihnen verbessern.
b. Die effektive Benetzbarkeit des Schmelzharzes gegenüber Kupferfolie wird erhöht, so dass das fließende Harz ausreichend in den Oxidfilm eindringen kann und nach dem Aushärten eine starke Haftung zeigt.
c. Es kann die Zersetzung von Dicyandiamid im flüssigen Harz bei hohen Temperaturen und den Einfluss auf die Kupferoberfläche verhindern.
d. Es kann die Säurebeständigkeit verbessern und den PINK-Ring im Nassprozess verhindern.
7. Die organische Abstimmung der Laminierparameter, die Kontrolle der Laminierparameter von Multilayer-Boards bezieht sich hauptsächlich auf die organische Abstimmung der Laminierung „Temperatur, Druck und Zeit“. Wie man die Softwareparameter für Laminierungstemperatur, -druck und -zeit bestimmt, ist die Schlüsseltechnologie für die Multilayer-Laminatverarbeitung.
Funktion: Bildet die leitenden Muster auf der PCB.
Beschreibung: Kupferfolie ist das wesentliche Material für die leitenden Schichten der PCB und bietet die elektrischen Wege, die für die Signalübertragung und die Gesamtleistung der Platine erforderlich sind.
Funktion: Dient als struktureller Rahmen der PCB.
Beschreibung: Ein doppelseitiges kupferkaschiertes Laminat, das als Rückgrat der Leiterplatte fungiert. Kernplatinen bieten mechanische Stabilität und dienen als Grundlage für die Herstellung von doppelseitigen oder mehrlagigen PCBs.
Funktion: Wirkt sowohl als Klebstoff als auch als Isolator zwischen Kernplatinen in Multilayer-PCBs.
Beschreibung: Prepreg ist ein unverzichtbares Material in der Multilayer-PCB-Fertigung. Es verbindet Kernplatinen miteinander und bietet gleichzeitig elektrische Isolierung. Während der Laminierung gewährleistet Prepreg eine starke Zwischenschichthaftung, verhindert Kurzschlüsse und erhält die strukturelle Integrität.
| Materialname | Materialtyp | Basisdicke (μm) |
|---|---|---|
| FR4 | 7628 | 193 |
| 1506 | 150 | |
| 2116 | 122 | |
| 3313 | 99 | |
| 1080 | 74 | |
| 106 | 60 |
Im Vergleich zu einlagigen oder doppelseitigen PCBs bieten Multilayer-PCBs eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und eine verbesserte elektrische Leistung.
Zum Beispiel werden in einer vierlagigen PCB die Innenlagen oft als Stromebene und Masseebene bezeichnet, was die folgenden Vorteile bietet:
Reduzierte Induktivität: Die Induktivität von Strom- und Masseleiterbahnen wird stark reduziert, wodurch die Rauschspannung gesenkt wird.
Hochfrequenz-Entkopplung: Die Strom- und Masseebenen bilden einen großen verteilten Kondensator, der eine hervorragende Hochfrequenz-Entkopplung für die Stromversorgung bietet und das Rauschen der Stromleitung reduziert.
Minimierte Signalschleifen: Unabhängige Strom- und Masseebenen helfen, die Schleifenfläche für alle Signalpfade zu minimieren, was die Signalintegrität verbessert.
Branchentrend zur Miniaturisierung: Moderne PCBs tendieren zu kleineren Größen, dünneren Schichten, kleineren Vias, höheren Lagenzahlen und feineren Leiterbahnbreiten und -abständen – was Multilayer-Designs unerlässlich macht.
Unterstützung für fortschrittliche Elektronik: Viele hochpräzise und hochtechnologische elektronische Geräte erfordern Multilayer-PCBs, um ihre Funktionen zu erfüllen. Standardmäßige doppelseitige Platinen können diese fortschrittlichen Anforderungen nicht erfüllen.
Fazit: Mehrschichtige PCBs sind für die moderne Elektronik unverzichtbar und bieten überlegene Rauschunterdrückung, Signalintegrität und Unterstützung für kompakte, hochdichte Schaltungsdesigns.
1. Klassifizierung nach Anwendung
Unterhaltungselektronik-PCBs: Verwendet in Fernsehern, elektronischem Spielzeug, Smartphones und anderen Verbrauchergeräten.
Industrie-PCBs: Verwendet in Computern, Messgeräten, Automatisierungssystemen und anderen industriellen Geräten.
Militär- und Luftfahrt-PCBs: Entwickelt für hochzuverlässige Anwendungen in Verteidigung und Luftfahrt, die oft strenge Umwelt- und Leistungsstandards erfüllen.
2. Klassifizierung nach Flexibilität / Härte
Starre PCBs: Massive, unflexible Platinen für traditionelle elektronische Geräte.
Flexible PCBs (Flex): Können gebogen oder gefaltet werden, um in kompakte Räume oder dynamische Anwendungen zu passen.
Starr-Flex-PCBs: Kombination aus starren und flexiblen Abschnitten, ideal für hochdichte, komplexe Baugruppen.
3. Klassifizierung nach Via- / Lochtechnologie
PCBs mit vergrabenen Vias: Vias, die innere Schichten verbinden, ohne die äußeren Schichten zu erreichen.
PCBs mit Blind-Vias: Vias, die äußere Schichten mit inneren Schichten verbinden, ohne durch die gesamte Platine zu gehen.
Blind-Buried- / HDI-PCBs: High-Density-Interconnect-PCBs, die Blind- und Buried-Vias für miniaturisierte Hochleistungsschaltungen kombinieren.
Durchkontaktierte PCBs: Vias, die durch alle Schichten der Platine gehen und üblicherweise zur Montage von Komponenten verwendet werden.
4. Klassifizierung nach Substratmaterial
FR4-PCBs (Glasgewebe): Standardmäßige starre Platinen auf Basis von Glas-Epoxid-Material.
Keramiksubstrat-PCBs: Verwendet für Hochfrequenz-, Hochtemperatur- oder Hochleistungsanwendungen.
Metallkern-PCBs (MCPCBs): Bieten hervorragende Wärmeableitung für LED- und Leistungsanwendungen.
Wie oben erwähnt, können mehrschichtige PCBs in zivilen, industriellen und militärischen Bereichen eingesetzt werden. Mehrschichtige PCBs können für jeden Zweck verwendet werden.
Für viele Branchen sind mehrschichtige PCBs zur ersten Wahl für verschiedene Anwendungen geworden. Diese Präferenz ist weitgehend auf die kontinuierliche Förderung von Mobilität und Funktionalität durch alle Technologien zurückzuführen. Mehrschichtige PCBs sind ein sinnvoller Schritt in diesem Prozess, der die Größe reduzieren und mehr Funktionen realisieren kann. Infolgedessen sind sie recht verbreitet geworden, darunter:
KKPCB ist weithin bekannt als professioneller PCB-Lieferant in der elektronischen Fertigungsindustrie. Wir haben jahrelange Erfahrung im Bereich mehrschichtige PCBs, HDI-PCB-Segmente. KKPCB erweitert sein Produktsortiment weiter, darunter starre, starr-flexible, HDI-, Any-Layer-, Flex-, Großformat-, eingebettete, HF-, LED-, Backplane-, Metallsubstrat-, Keramiksubstrat-, IC-Struktur-, Hochfrequenz– und Schwerkuper-PCBs. Hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit.
Die Entwicklung einer mehrschichtigen PCB erfordert sorgfältige Planung und Liebe zum Detail, um hohe Leistung, Signalintegrität und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Überlegungen für ein erfolgreiches Design mehrschichtiger PCBs.
3. Signalintegrität und EMI-Kontrolle
4. Best Practices für das Design
Der Entwurf einer mehrlagigen Leiterplatte erfordert eine sorgfältige Planung, um hohe Leistung, Signalintegrität und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Ein ordnungsgemäßes Design reduziert Rauschen, elektromagnetische Störungen (EMI) und Übersprechen und optimiert gleichzeitig den Platzbedarf und die Funktionalität.
Der Schichtaufbau definiert die Anordnung von Signal-, Strom- und Masseebenen.
Ein gut geplanter Schichtaufbau reduziert Übersprechen, EMI und Rauschen und verbessert die Signalintegrität.
Ein schlechter Schichtaufbau oder eine unsachgemäße Schichtkonfiguration kann zu Timing-Fehlern, Signalverzerrungen und instabilem Betrieb führen.
Richtlinien für den Schichtaufbau:
Platzierung der Masseebene: Platzieren Sie eine Masseebene direkt unter der Bestückungsebene, um Abschirmung und eine Referenz für die Oberflächenverdrahtung zu bieten.
Angrenzung der Signalebenen: Alle Signalebenen sollten nach Möglichkeit an eine Masseebene angrenzen.
Vermeiden Sie direkt benachbarte Signalebenen: Verhindern Sie, dass zwei Signalebenen direkt nebeneinander liegen.
Paarung von Strom- und Masseebene: Platzieren Sie die Hauptstromebene so nah wie möglich an der zugehörigen Masseebene, um Induktivität und Rauschen zu reduzieren.
Symmetrie: Wahren Sie Symmetrie bei der Dicke der Dielektrikumsschichten, der Kupferfoliendicke und der Schichtgeometrie, um Verformung und mechanische Spannungen zu vermeiden.
Ausgewogene Verteilung: Stellen Sie sicher, dass die Verteilung großer Kupferflächen und Schaltungsebenen für elektrische und mechanische Stabilität symmetrisch ist.
Wirksamkeit:
Im Vergleich zu zweiseitigen Leiterplatten kann eine ordnungsgemäß entworfene vierlagige Leiterplatte die Strahlung um etwa 15 dB reduzieren.
Ein ordnungsgemäßer Schichtaufbau bietet ein induktivitätsarmes Verteilungsnetzwerk und verbessert die Hochgeschwindigkeitsleistung.
Wählen Sie das richtige Substrat und die richtige Kupferfolie hinsichtlich Dielektrizitätskonstante, thermischer Leistung und mechanischer Stabilität.
Eine falsche Materialauswahl kann EMI erhöhen, die Signalintegrität verringern und die Leiterplatte anfällig für externe Störungen machen.
3. Signalintegrität & EMI-Kontrolle
Die richtige Platzierung von Masse- und Stromebenen minimiert Schleifenflächen und Induktivität.
Hochgeschwindigkeitssignale erfordern Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz und sorgfältiges Routing, um Übersprechen und Reflexionen zu reduzieren.
Mehrlagige Leiterplatten ermöglichen dedizierte Ebenen für Strom und Masse, die als verteilte Kondensatoren für die Hochfrequenzentkopplung wirken.
4. Bewährte Designpraktiken
Minimieren Sie die Anzahl der Durchkontaktierungen und halten Sie die Signalwege kurz und direkt.
Trennen Sie analoge und digitale Signale, wo dies möglich ist.
Planen Sie Wärmemanagement bei Hochleistungs- oder dichten Layouts ein.
Wahren Sie die Schichtsymmetrie, um mechanische Spannungen und Verformung zu vermeiden.
Laminierung einer 4-lagigen Leiterplatte
Die Laminierung ist ein kritischer Prozess in der Fertigung mehrlagiger Leiterplatten, bei dem mehrere Schichten aus Kupfer und dielektrischen Materialien unter Hitze und Druck miteinander verbunden werden, um eine solide, zuverlässige Leiterplatte zu bilden. Eine ordnungsgemäße Laminierung gewährleistet mechanische Stabilität, Signalintegrität und gleichbleibende elektrische Leistung.
Typischer Aufbau einer 4-lagigen Leiterplatte
Oberste Schicht (Signalebene): Bestückungsverdrahtung und Signal-Leiterbahnen.
Innere Schicht 1 (Masseebene): Bietet Abschirmung und eine Referenzebene für Signale.
Innere Schicht 2 (Stromebene): Verteilt Strom effizient und reduziert Rauschen.
Unterste Schicht (Signalebene): Zusätzliches Routing für Signale und Komponenten.
Hauptvorteile
Verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Reduziert Strahlung und Übersprechen.
Induktivitätsarme Stromverteilung: Verbessert die Hochfrequenzleistung und Signalintegrität.
Kompaktes Design: Unterstützt kleinere Abmessungen und höhere Funktionalität für moderne Elektronik.
Mechanische Stabilität: Symmetrische Laminierung reduziert Verformung und gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit.
Eine gut entworfene 4-lagige Laminierung ist unerlässlich für Hochleistungsanwendungen in Unterhaltungselektronik, Industrieautomation, Medizingeräten, Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie Militärsektoren.

4-lagiger PCB-Stapel
Vier Lagen einer Leiterplatte werden üblicherweise gleichmäßig gestapelt. Das heißt, vier gleichmäßig beabstandete Schichten mit der Ebene in der Mitte. Dies macht die Platine zwar symmetrisch, hilft aber nicht bei der EMV.
Darüber hinaus besteht ein weiterer häufiger Fehler darin, die Ebene eng an die große dielektrische Schicht und die Ebene zwischen der Mitte und dem Signal zu koppeln. Dies erzeugt zwar eine gute Zwischenebenenkapazität, hilft aber auch nicht bei der Signalintegrität, dem Übersprechen oder der EMV – deshalb haben wir uns entschieden, 4-lagige Leiterplatten auf zwei Lagen zu verwenden.
Um die EMV-Leistung des Kondensators zu verbessern, ist es besser, die Signalebene so nah wie möglich an die Ebene zu legen (< 10 mil) und einen großen Kern (~ 40 mil) zwischen der Stromversorgung und der Masseebene zu verwenden, um die Gesamtsubstratdicke von 62 mil beizubehalten. Eine enge Nachführung der Ebenenkopplung reduziert Übersprechen zwischen Leiterbahnen und ermöglicht es uns, die Impedanz auf einem akzeptablen Wert zu halten.
6-lagiger PCB-Stapel
Die sechslagige Leiterplatte ist im Grunde eine vierlagige Platine mit zwei zusätzlichen Signalebenen zwischen den Ebenen. Dies verbessert die EMI erheblich, da sie zwei vergrabene Schichten für Hochgeschwindigkeitssignale und zwei Oberflächenschichten für das Routing von Niedergeschwindigkeitssignalen bietet. Die Signalebene sollte sehr nahe an der benachbarten Ebene platziert werden und die Plattendicke (62 mil) sollte aus einem dickeren zentralen Kern bestehen. Es gibt immer einen Kompromiss zwischen Leiterbahnimpedanz, Leiterbahnbreite und Prepreg-/Kerndicke. Differenzpaare werden im Hochgeschwindigkeitsdesign immer häufiger eingesetzt. Rauschen wird durch die Verwendung von Differenzmodussignalen reduziert.

6-lagiger PCB-Stapel & 8-lagiger PCB-Stapel
Um die EMV-Leistung zu verbessern, fügen Sie zwei weitere Ebenen im Sechser-Stack hinzu. Es wird empfohlen, nicht mehr als zwei benachbarte Signalebenen zwischen den Ebenen zu haben, da dies Impedanzdiskontinuitäten erzeugt (Impedanzunterschied der Signalebene von ~ 20 Ohm) und das Übersprechen zwischen diesen Signalebenen erhöht.
Im folgenden Fall werden zwei Ebenenlagen in die Mitte des Substrats eingefügt. Dies ermöglicht eine enge Kopplung zwischen den mittleren Ebenen und isoliert jede Signalebene, wodurch die Kopplung verringert und das Übersprechen erheblich erhöht wird. Diese Konfiguration wird üblicherweise für Hochgeschwindigkeitssignale in DDR2- und DDR3-Designs verwendet, bei denen Übersprechen aufgrund enger Verkabelung ein Problem darstellt.
10-Lagen-PCB-Stack
Wenn sechs Verdrahtungslagen und vier Ebenen erforderlich sind, sollten Zehn-Lagen-Boards verwendet werden – und der EMV sollte Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Ein typischer 10-Lagen-Überlagerungsaufbau ist oben dargestellt. Diese Überlagerung ist ideal aufgrund der engen Kopplung von Signal- und Rückleiter-Ebene, der Abschirmung der Hochgeschwindigkeits-Signalebene, dem Vorhandensein von mehreren Masseebenen und der Symmetrie von eng gekoppelter Stromversorgung/Masse in der Mitte der Leiterplatte. Hochgeschwindigkeitssignale werden üblicherweise auf Signalebenen geführt, die zwischen Ebenen vergraben sind (in diesem Fall Lagen 3-4 und 7-8). Es sollte jedoch darauf geachtet werden, diese Signale korrekt zu führen. Andernfalls vermeiden Sie Kopplung (Übersprechen) zwischen benachbarten Lagen.
12-Lagen-PCB-Stack
12 Lagen sind die maximale Anzahl von Lagen, die in einer 62 mil dicken Leiterplatte einfach hergestellt werden können. Gelegentlich sieht man 14 bis 16 Lagen von Boards, die zu 62 mil dicken Boards verarbeitet werden, aber die Anzahl der Hersteller, die sie herstellen, ist auf diejenigen beschränkt, die HDI-Boards herstellen können. Die oben genannten zwölf gestapelten Lagen bieten Abschirmung auf sechs inneren Lagen.

12-Lagen-PCB-Stack & 14-Lagen-PCB-Stack
Wenn acht Verdrahtungs-(Signal-)Lagen erforderlich sind, ist eine spezielle kritische Abschirmung erforderlich, um den folgenden 14-Lagen-Überlagerungsaufbau zu verwenden. Die Lagen 6 und 9 bieten Isolation für empfindliche Signale und 3, 4 und 11, 12 bieten Abschirmung für Hochgeschwindigkeitssignale.

14-Lagen-PCB-Stack & 16-Lagen-PCB-Stack
16-Lagen-PCB bietet zehn Verdrahtungslagen, die üblicherweise in extrem dichten Designs verwendet werden. Typischerweise sehen Sie eine 16-Lagen-PCB, bei der die in EDA-Anwendungen verwendete Routing-Technologie das Design nicht vollständig routen kann. „Wenn es nicht routet – fügen Sie einfach weiter Lagen hinzu.“ Obwohl dies ein gängiges Sprichwort ist, ist es keine gute Praxis.
Wenn das Board die Route nicht abschließen kann, kann es viele Gründe geben. Schlechte Platzierung ist oft der Grund. Öffnen Sie die Routing-Kanäle, reduzieren Sie die Anzahl der Kreuzungen im Rattennest, platzieren Sie Vias auf dem 25-mil-Raster, um das Routing zu ermöglichen und den Routern so weit wie möglich zu helfen.

16-Lagen-PCB-Stack
Die Anzahl der herstellbaren Lagen ist tatsächlich nicht auf Multilayer-PCB beschränkt (bitte prüfen Sie zuerst die Herstellerfunktion). Natürlich nimmt mit zunehmender Lagenzahl die PCB-Dicke zu, um die Mindestdicke des verwendeten Materials aufzunehmen. Das Aspektverhältnis (Board-Dicke und minimale Lochgröße) muss ebenfalls berücksichtigt werden. Im Allgemeinen beträgt die Dicke von 100 Mil Material 10:1. Beispielsweise hat ein 200 mil dickes Substrat eine minimale Lochgröße von 20 mil.
Die technische Regel basiert auf dem minimalen Abstand der verwendeten SMT-Komponenten, was im Wesentlichen das maximale Routing, den Freiraum und die Durchkontaktierung darstellt, die zulässig sind, während die PCB-Herstellungskosten minimiert werden. Komplexe Hochgeschwindigkeitsdesigns mit einem Ball Grid Array (BGA) erfordern normalerweise 4 / 4 mil (Routing/Abstand) und 20 / 8 mil (PAD/Loch) Via-Technologie. Wenn möglich, verwenden Sie jedoch kleinere Größen, was die Kosten senkt und den Fertigungsdurchsatz erhöht.
Sobald diese Regeln festgelegt sind, werden die erforderliche charakteristische Impedanz (Zo) und der erforderliche differentielle Impedanz-Stack (Zdiff) gemäß dem Komponentendatenblatt berechnet. Typischerweise werden 50 Ohm Zo und 100 Ohm Zdiff verwendet. Beachten Sie, dass niedrigere Impedanzen den di / dt erhöhen und den aufgenommenen Strom erheblich steigern (was für das PDN nachteilig ist), und höhere Impedanzen erzeugen mehr EMI und machen das Design anfälliger für externe Einflüsse. Daher ist ein guter Zo-Bereich 50-60 Ohm.
Die Gesamtzahl der für ein bestimmtes Design erforderlichen Lagen hängt von der Komplexität des Designs ab. Zu den Faktoren gehören die Anzahl der Signalnetzwerke, die aus dem BGA herausgeführt werden müssen; die Anzahl der von BGA benötigten Stromversorgungen; die Komponentendichte und der Gehäusetyp.
Erfahrene Designer werden es nach einer Weile wissen, aber die Überprüfung, ob genügend Lagen vorhanden sind, ist eine gute Möglichkeit, das Board automatisch anzupassen. Wenn nicht angepasst, muss der Router mindestens 85 % des Routings abschließen, um anzuzeigen, dass der ausgewählte Stack routbar ist. Möglicherweise müssen Sie die Platzierung mehrmals neu bewerten, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Ein Multilayer-PCB (Printed Circuit Board) besteht aus drei oder mehr Schichten leitfähigen Materials (wie Kupferfolie) und Isoliermaterial (wie FR4), die abwechselnd gestapelt sind. Seine Struktur umfasst typischerweise:
Vorteile von Multilayer-PCBs
Multilayer-PCBs werden in den folgenden Bereichen häufig verwendet:
Multilayer-PCBs (Printed Circuit Boards) unterscheiden sich von normalen (einlagigen oder zweilagigen) PCBs in mehreren Schlüsselaspekten, einschließlich ihrer Struktur, Komplexität, Fähigkeiten und Anwendungen. Hier sind die Hauptunterschiede:
Strukturelle Unterschiede
Komplexität und Design
Fähigkeiten
Anwendungen
Fertigungsüberlegungen
Zusammenfassend bieten mehrschichtige PCBs größere Designflexibilität, höhere Leistung und die Fähigkeit, komplexere und kompaktere Designs zu bewältigen, verglichen mit ein- und doppelschichtigen PCBs, was sie für fortschrittliche und anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.
Die Herstellung von mehrschichtigen PCBs stützt sich auf verschiedene Plattenmaterialien für Substrate und Dielektrikumsschichten, die basierend auf Leistung, thermischen Anforderungen, mechanischer Festigkeit und Anwendungsbedarf ausgewählt werden. Substratmaterialien umfassen üblicherweise FR4, ein gewebtes Glasfasergewebe mit Epoxidharz, das eine Balance aus mechanischer Festigkeit, elektrischer Isolierung, Flammhemmung und Kosteneffizienz bietet; Polyimid, verwendet in Hochtemperatur- und flexiblen PCBs aufgrund seiner hervorragenden thermischen und mechanischen Eigenschaften; PTFE, ideal für Hochfrequenz-RF- und Mikrowellenschaltungen aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante und minimalen Signalverluste; und CEM-1/CEM-3, kosteneffiziente Verbund-Epoxidmaterialien, geeignet für weniger anspruchsvolle Anwendungen.
Dielektrische Materialien umfassen Prepreg, mit Harz imprägniertes Glasfasergewebe, das sowohl als Klebstoff als auch als Isolierschicht zwischen leitenden Schichten wirkt, und Kernplatten, dünne starre dielektrische Schichten (wie FR4), die mit Kupferfolie laminiert werden, um strukturelle Unterstützung zu bieten. Fortschrittliche dielektrische Materialien umfassen Rogers-Laminate, BT-Epoxid (Bismaleimid-Triazin) und Teflon (PTFE), die überlegene Hochfrequenzleistung, thermische Stabilität und elektrische Eigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen bieten.
Spezialisierte Materialien werden auch bei der Herstellung mehrschichtiger PCBs verwendet, wie Keramiksubstrate für Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen und Metallkern-PCBs (MCPCBs) mit Aluminium- oder Kupferkernen, die hervorragende Wärmeableitung und mechanische Stabilität bieten und häufig in LED-Beleuchtung und Leistungselektronik verwendet werden. Die Auswahl der geeigneten Plattenmaterialien ist entscheidend, um die gewünschte elektrische, thermische und mechanische Leistung von mehrschichtigen PCBs zu erreichen.
Das Testen von mehrschichtigen PCBs ist unerlässlich, um ihre Zuverlässigkeit und ordnungsgemäße Funktionalität sicherzustellen. Gängige Testmethoden umfassen Sichtprüfung, sowohl manuell als auch automatisiert (AOI), um sichtbare Defekte wie fehlausgerichtete Komponenten, Lötbrücken oder schlechte Lötstellen zu erkennen. Elektrische Tests gewährleisten korrekte Konnektivität und Isolierung, unter Verwendung von Durchgangstests, Isolationstests, In-Circuit-Tests (ICT) und Flying-Probe-Tests für Prototypen oder kleine Serien. Funktionstests simulieren reale Bedingungen, um den PCB-Betrieb zu überprüfen, während Röntgeninspektion interne Schichten, Lötstellen und vergrabene Komponenten auf versteckte Defekte bewertet. Thermische Bildgebung erkennt Hotspots und Überhitzungsprobleme, und Impedanztests stellen sicher, dass Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz die Designspezifikationen erfüllen, unter Verwendung von Werkzeugen wie Zeitbereichsreflektometern (TDR). Lötbarkeitstests prüfen die Qualität der lötbaren Oberflächen, und Umweltbelastungstests, einschließlich Temperaturwechsel-, Feuchtigkeits- und Vibrationstests, bewerten die Leistung unter extremen Bedingungen. Durch die Kombination mehrerer Testmethoden können Hersteller die PCB-Qualität umfassend bewerten, potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und optimale Leistung in der Endanwendung sicherstellen.
Die Produktion von mehrschichtigen PCBs (Leiterplatten) umfasst eine Reihe aufeinanderfolgender Schritte, von denen jeder entscheidend ist, um die Qualität, Zuverlässigkeit und Funktionalität des Endprodukts sicherzustellen. Der Prozess beginnt mit der Designvorbereitung, einschließlich der Überprüfung der vom Kunden bereitgestellten Dateien, der Verifizierung der Fertigbarkeit und der Panelisierung für eine effiziente Produktion. Als Nächstes umfasst die Materialvorbereitung die Auswahl geeigneter Substrate (z. B. FR4, Polyimid, PTFE), die Vorbereitung von Kupferfolien und das Zuschneiden von Prepreg- und Kernmaterialien auf die erforderlichen Abmessungen. Während des Schichtaufbaus werden die Schichten aus Kupfer und Prepreg ausgerichtet und unter Hitze und Druck verbunden, um die mehrschichtige Struktur zu bilden.
Bohren und Plattieren folgen, wobei präzises CNC-Bohren Durchgangslöcher, Blind-Vias und Buried-Vias erzeugt und leitfähige Plattierung elektrische Verbindungen zwischen den Schichten sicherstellt. Bebilderung und Ätzen definieren Schaltungsmuster auf beiden Innen- und Außenschichten unter Verwendung von Laser-Direktbelichtung (LDI) und chemischem Ätzen. Eine Lötmaske wird dann aufgetragen und ausgehärtet, um Kupferoberflächen zu schützen, während Pads und Vias freigelegt bleiben, gefolgt von Siebdruck für Komponentenkennzeichnungen, Markierungen und Logos.
Während der Endbearbeitung werden einzelne PCBs gefräst und profiliert, und elektrische Tests überprüfen Kontinuität, Isolierung und Impedanz. Strenge Inspektion und Qualitätskontrolle, einschließlich manueller Sichtprüfungen und automatisierter optischer Inspektion (AOI), gewährleisten defektfreie PCBs. Schließlich werden die Platinen verpackt und versandt sicher an Kunden oder Montageeinrichtungen. Während des gesamten Prozesses gewährleisten fortschrittliche Fertigungstechnologien, präzise Prozesskontrolle und umfassende Qualitätssicherung, dass jede mehrschichtige PCB Designspezifikationen, Industriestandards und Kundenerwartungen erfüllt und zuverlässige Leistung in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen ermöglicht.
Die Auswahl eines professionellen Herstellers von mehrschichtigen Leiterplatten ist entscheidend, um die Qualität, Zuverlässigkeit und termingerechte Lieferung Ihrer Leiterplatten zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Faktoren gehören Erfahrung und Reputation, da ein Hersteller mit nachgewiesener Erfolgsbilanz und positivem Kundenfeedback eher in der Lage ist, komplexe Designs erfolgreich zu bewältigen. Bewerten Sie ihre Fähigkeiten und Technologie und stellen Sie sicher, dass sie auf mehrschichtige Leiterplatten spezialisiert sind und fortschrittliche Ausrüstung verwenden, um die Fertigungsqualität und -effizienz zu verbessern. Qualitätssicherung und Zertifizierungen sind unerlässlich; achten Sie auf die Einhaltung von Standards wie ISO 9001, ISO 13485 oder AS9100 sowie auf robuste Test- und Inspektionsprotokolle.
Berücksichtigen Sie Design- und Engineering-Support, einschließlich Dienstleistungen zur Optimierung der Fertigbarkeit, zur Fehlerbehebung bei Designproblemen und zur Bereitstellung von Expertenberatung. Bewerten Sie ihre Prototyping- und Produktionsfähigkeiten und stellen Sie sicher, dass sie sowohl Kleinserienprototypen als auch Großserienproduktion bewältigen können. Kosten und Preisgestaltung sollten transparent sein und ein Gleichgewicht zwischen Erschwinglichkeit und der gebotenen Qualität und Zuverlässigkeit herstellen. Prüfen Sie das Lieferkettenmanagement, einschließlich der zuverlässigen Beschaffung von Materialien und Komponenten sowie klarer Lieferzeiten zur Einhaltung der Projektzeitpläne. Ein starker Kundensupport und Kommunikation sind entscheidend für Reaktionsfähigkeit und proaktive Problemlösung während der gesamten Produktion. Darüber hinaus beeinflussen Standort und Logistik die Versandeffizienz und Lieferzeiten, während die Einhaltung von Umwelt- und Ethikpraktiken eine verantwortungsvolle Fertigung gewährleistet.
Durch die sorgfältige Bewertung dieser Faktoren können Sie einen professionellen Hersteller von mehrschichtigen Leiterplatten auswählen, der Ihre technischen Anforderungen erfüllt, mit Ihren Projektzielen übereinstimmt und eine erfolgreiche Bereitstellung Ihrer Leiterplattendesigns gewährleistet.