// 多层PCB制造服务

多层PCBKKPCB

作为专注于多层PCB制造领域的领先制造商,KKPCB为电信、汽车、医疗和工业控制等行业的现代电子设计提供高性能、可靠且紧凑的解决方案。我们的方法始于对Gerber文件的细致检查以及全面的可制造性设计(DFM)审查,以便在生产前识别并解决潜在问题。利用最先进的设备、受控的制造环境和严格的质量保证流程,我们确保精确的层间对准、一致的阻抗控制和出色的层间连接。从4层原型到复杂的40层以上电路板,KKPCB提供可靠的多层PCB解决方案,具有卓越的品质、高可靠性和具有竞争力的交付周期。

// 多层PCB制造带盲孔/埋孔及混合材料的多层PCB

KKPCB专注于制造专为先进且高可靠性电子应用设计的高品质多层印刷电路板。凭借最先进的设备和精确的工艺控制,我们能够生产具有盲孔和埋孔、混合材料和精细线路的复杂多层PCB。我们经验丰富的工程团队提供全面的DFM支持,以确保制造精度、信号完整性和成本效益。KKPCB受到全球客户的信赖,持续提供结合创新、性能和可靠性的多层PCB解决方案。

8-Layer Medical Device PCB

8层医疗器械PCB

High-Tg Multilayer PCB

高Tg多层PCB

HDI Multilayer PCB

HDI多层PCB

6-Layer PCB for Security Control Systems

用于安防控制系统的6层PCB

8-Layer PCB for Industrial Control Systems

用于工业控制系统的8层PCB

6-Layer Industrial Control PCB

6层工业控制PCB

IC Chip Test PCB

IC芯片测试PCB

12-Layer PCB with Copper-Filled Vias

带铜填充过孔的12层PCB

ST115G Multilayer PCB

ST115G多层PCB

什么是多层PCB?

多层PCB板是指具有三层以上导电图形层,并在其间用绝缘材料层压而成的PCB。随着电子技术向高速、多功能、大容量和便携低功耗方向发展,多层PCB的应用越来越广泛,其层数和密度也越来越高,相应的结构也日益复杂。多层PCB的生产已成为整个PCB行业中最重要的部分。目前,KKPCB的平均层数已达到8-20层,最高可达64层,在内层制造能力和层压能力方面已达到较高水平。多层板技术的出现是PCB行业的一项重大发展,使整个PCB技术实现了飞跃式进步。

multilayer PCB

KKPCB非常擅长多层PCB制造和原型制作。普通多层PCB的制造工艺主要基于层压技术。多层压合是PCB制造中的一项重要工艺。KKPCB生产多层PCB已有20多年。多年来,我们见过来自各个行业的各种类型的多层结构,回答过各种类型的多层问题,并解决过各种类型的多层PCB问题。

多层PCB层压

在多层PCB制造中,层压质量的控制变得越来越重要。因此,有必要确保多层压合质量,并需要很好地理解多层压合技术。根据多年的加工实践,KKPCB总结出如下提高多层板压合质量的方法。

multilayer PCB fabrication

1. 应根据多层板的总厚度要求选择芯板厚度。芯板厚度应一致,偏差要小。

2. 芯板的外形尺寸与有效单元之间应保持一定距离,即从有效单元到板边的距离,在不浪费材料的前提下应尽量留出更多空间。

3. 定位孔设计。为减少层间偏差,多层板中应注意定位孔的设计:4层多层板只需设计3个以上定位孔即可用于钻孔。对于6层以上的多层板,除了设计用于钻孔的定位孔外,还需要设计5个以上重叠的定位铆钉孔,以及5个以上用于铆钉的工具板定位孔。

4. 内层芯板应无开路、短路、断路、氧化,板面清洁,且无残留膜。

5. 满足PCB用户要求,选择合适的PP和铜箔配置。对于4层压合结构,可使用7628、3313或7628+1080、7628+2116等。1080或2116是6层以上多层板PP的主要选择,而7628主要用于增加介质层厚度。同时,PP要求对称放置,以确保镜像效果并防止板翘曲。

6. 内层芯板预处理工艺。内层芯板的处理工艺包括黑氧化工艺和棕化处理工艺。氧化处理工艺是在内层铜箔上形成黑色氧化膜,黑色氧化膜的厚度为0.25-4.50mg/cm2。棕化工艺(水平棕化)是在内层铜箔上形成有机膜。

内层层压处理工艺的作用如下:

a. 增加内层铜箔与树脂的表面比率,可以增强它们之间的附着力。
b. 提高熔融树脂对铜箔的有效润湿性,使流动树脂有足够能力渗入氧化膜,并在固化后表现出很强的抓握力。
c. 可以防止液态树脂中的双氰胺在高温下分解并影响铜表面。

d. 可以提高耐酸性,并防止湿制程中的粉红圈。

7. 层压参数的有机匹配,多层板层压参数的控制主要是指层压“温度、压力和时间”的有机匹配。如何确定层压温度、压力和时间软件参数,是多层压合加工的关键技术。

制造多层PCB的材料

1. 铜箔

功能: 在PCB上形成导电图形。
说明: 铜箔是PCB导电层的基本材料,为信号传输和整体板性能提供必要的电气通路。

2. 芯板

功能: 作为PCB的结构框架。
说明: 一种双面覆铜层压板,用作电路板的骨架。芯板提供机械稳定性,并作为双面或多层PCB生产的基础。

3. 半固化片

功能: 在多层PCB中同时充当芯板之间的粘合剂和绝缘体。
说明: 半固化片是多层PCB制造中不可或缺的材料。它将芯板粘合在一起,同时提供电气绝缘。在层压过程中,半固化片确保强层间附着力,防止短路并保持结构完整性。

材料名称 材料类型 基材厚度(μm)
FR4 7628 193
1506 150
2116 122
3313 99
1080 74
106 60

单层PCB与多层PCB的区别

与单层或双层PCB相比,多层PCB显著改善了电磁兼容性(EMC)并增强了电气性能。

例如,在四层PCB中,内层通常被指定为电源平面和接地平面,这带来以下好处:

  1. 降低电感: 电源和接地走线的电感大大降低,从而降低噪声电压。

  2. 高频去耦: 电源平面和接地平面形成大型分布式电容,为电源提供出色的高频去耦,并降低电源线噪声。

  3. 最小化信号回路: 独立的电源平面和接地平面有助于最小化所有信号路径的回路面积,从而改善信号完整性。

  4. 行业小型化趋势: 现代PCB正朝着更小尺寸、更薄层数、更小过孔、更高层数以及更细线宽和间距的趋势发展——这使得多层设计变得至关重要。

  5. 支持先进电子产品: 许多高精度和高科技电子设备需要多层PCB来实现其功能。标准双面板无法满足这些先进要求。

Kesimpulan: PCB multilayer sangat diperlukan untuk elektronik modern, memberikan kontrol kebisingan yang unggul, integritas sinyal, dan dukungan untuk desain sirkuit padat berdensitas tinggi.

Jenis-jenis PCB Multilayer

1. Klasifikasi berdasarkan Aplikasi

  • PCB Elektronik Konsumen: Digunakan pada TV, mainan elektronik, smartphone, dan perangkat konsumen lainnya.

  • PCB Industri: Digunakan pada komputer, instrumentasi, sistem otomasi, dan peralatan industri lainnya.

  • PCB Militer & Kedirgantaraan: Dirancang untuk aplikasi keandalan tinggi di bidang pertahanan dan kedirgantaraan, sering memenuhi standar lingkungan dan kinerja yang ketat.

2. Klasifikasi berdasarkan Fleksibilitas / Kekerasan

  • PCB Kaku: Papan padat dan tidak fleksibel untuk perangkat elektronik tradisional.

  • PCB Fleksibel (Flex): Dapat ditekuk atau dilipat agar sesuai dengan ruang kompak atau aplikasi dinamis.

  • PCB Rigid-Flex: Kombinasi bagian kaku dan fleksibel, ideal untuk rakitan kompleks berdensitas tinggi.

3. Klasifikasi berdasarkan Teknologi Via / Lubang

  • PCB Via Terkubur: Via yang menghubungkan lapisan dalam tanpa mencapai lapisan luar.

  • PCB Via Buta: Via yang menghubungkan lapisan luar ke lapisan dalam tanpa menembus seluruh papan.

  • PCB Buta-Terkubur / HDI: PCB Interkoneksi Berdensitas Tinggi yang menggabungkan via buta dan terkubur untuk sirkuit miniatur berkinerja tinggi.

  • PCB Lubang Tembus: Via yang melewati semua lapisan papan, umumnya digunakan untuk memasang komponen.

4. Klasifikasi berdasarkan Material Substrat

Aplikasi PCB Multilayer

Seperti disebutkan di atas, PCB multilayer dapat digunakan di bidang sipil, industri, dan militer. PCB multilayer dapat digunakan untuk tujuan apa pun.

Bagi banyak industri, PCB multilayer telah menjadi pilihan utama untuk berbagai aplikasi. Preferensi ini sebagian besar disebabkan oleh promosi mobilitas dan fungsionalitas yang berkelanjutan oleh semua teknologi. PCB multilayer adalah langkah yang wajar dalam proses ini, yang dapat mengurangi ukuran dan mewujudkan lebih banyak fungsi. Akibatnya, mereka menjadi cukup umum, termasuk:

  • Elektronik konsumen: elektronik konsumen adalah istilah yang luas, seperti smartphone dan oven microwave. Setiap produk elektronik konsumen ini mengandung PCB, tetapi semakin banyak yang menggunakan PCB multilayer alih-alih PCB satu lapis standar, yang digunakan untuk meningkatkan fungsi dan mengurangi ukuran.
  • Elektronik komputer: semuanya mulai dari server hingga motherboard menggunakan PCB multilayer, terutama karena penghematan ruang dan fungsionalitasnya yang tinggi. Untuk aplikasi ini, kinerja adalah salah satu karakteristik paling dasar dari PCB.
  • Telekomunikasi: peralatan telekomunikasi biasanya menggunakan PCB multilayer dalam berbagai aplikasi umum, seperti transmisi sinyal, GPS, dan aplikasi satelit. Alasan utamanya adalah daya tahan dan fungsionalitasnya.
  • Industri: PCB multilayer telah menjadi populer di beberapa aplikasi industri, yang paling menonjol adalah kontrol industri. Dari komputer industri hingga sistem kontrol, PCB multilayer digunakan untuk menjalankan mesin di seluruh manufaktur dan aplikasi industri, berkontribusi pada daya tahan dan ukurannya yang kecil.
  • Perangkat medis: produk elektronik menjadi bagian yang semakin penting dari industri perawatan kesehatan, memainkan peran di setiap sudut industri, dari pengobatan hingga diagnosis. Dibandingkan dengan pengganti satu lapis, PCB multilayer sangat populer di industri medis karena ukurannya yang kecil, ringan, dan fungsinya yang kuat. Keunggulan ini membuat PCB multilayer digunakan dalam peralatan sinar-X modern, monitor jantung, peralatan pemindaian CAT, dan peralatan tes medis.
  • Militer dan pertahanan nasional: PCB multilayer disukai dalam hal daya tahan, fungsionalitas, dan bobot yang ringan, dan sangat berguna dalam sirkuit berkecepatan tinggi, yang semakin mendapat perhatian dalam aplikasi militer. Karena industri pertahanan bergerak menuju rekayasa yang sangat kompak, mereka juga disukai, karena PCB multilayer yang lebih kecil menyisakan lebih banyak ruang bagi komponen lain untuk menjalankan fungsi yang ada.
  • Otomotif: dalam mobil modern, mobil semakin bergantung pada komponen elektronik, terutama dengan munculnya kendaraan listrik. Dari GPS dan komputer onboard hingga sakelar lampu depan dan sensor mesin yang dikendalikan oleh perangkat elektronik, menggunakan jenis komponen yang tepat menjadi semakin penting dalam desain kendaraan. PCB multilayer memiliki fungsi tinggi dan ketahanan panas yang relatif, sehingga sangat cocok untuk lingkungan interior mobil.
  • Kedirgantaraan: seperti mobil, jet, dan KKPCB, mereka sangat bergantung pada elektronik modern, yang semuanya harus sangat presisi. Dari komputer yang digunakan di darat hingga komputer yang digunakan di kokpit, aplikasi PCB kedirgantaraan harus andal. Dalam hal ini, PCB multilayer adalah solusi ideal, dengan lapisan pelindung yang cukup untuk mencegah panas dan tekanan eksternal merusak koneksi, dan kemampuan untuk dibuat dari bahan fleksibel. Kualitas dan fungsionalitasnya yang lebih tinggi juga berkontribusi pada kegunaan ini di industri kedirgantaraan, karena perusahaan kedirgantaraan lebih memilih menggunakan bahan terbaik untuk memastikan keselamatan personel dan peralatan.
  • Masih ada lagi! PCB multilayer digunakan di berbagai industri lain, termasuk industri sains dan penelitian, bahkan peralatan rumah tangga dan keamanan. Semua perangkat, dari sistem alarm dan sensor serat optik hingga akselerator atom dan peralatan analisis cuaca, menggunakan PCB multilayer, memanfaatkan sepenuhnya ruang dan berat yang dihemat oleh format PCB ini.

KKPCB dikenal luas sebagai pemasok PCB profesional di industri manufaktur elektronik. Kami memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam PCB multilayer, segmen PCB HDI. KKPCB lebih lanjut memperluas rangkaian produknya termasuk kaku, rigid-flex, HDI, lapisan apa pun, Flex, ukuran besar, tertanam, RF, LED, backplane, substrat logam, substrat keramik, struktur IC, frekuensi tinggi, tembaga tebal. Kualitas tinggi dan keandalan tinggi.

Panduan Desain PCB Multilayer

Merancang PCB multilayer memerlukan perencanaan yang cermat dan perhatian terhadap detail untuk memastikan kinerja tinggi, integritas sinyal, dan keandalan jangka panjang. Berikut adalah pertimbangan utama untuk desain PCB multilayer yang sukses.

1. Perencanaan Susunan Lapisan

2. Pemilihan Material

  • Memilih substrat dan foil tembaga yang tepat sangat penting.
  • Material dengan konstanta dielektrik, kinerja termal, dan stabilitas mekanik yang sesuai memastikan transmisi sinyal yang andal dan operasi yang kokoh.
  • Pemilihan material yang salah dapat meningkatkan emisi, mengurangi kinerja, dan membuat PCB rentan terhadap kebisingan lingkungan.

3. Integritas Sinyal & Kontrol EMI

  • Penempatan bidang ground dan daya yang tepat meminimalkan area loop dan mengurangi induktansi.
  • Sinyal berkecepatan tinggi memerlukan jejak impedansi terkontrol dan perutean yang cermat untuk mengurangi crosstalk dan refleksi.
  • Papan multilayer memungkinkan bidang khusus untuk daya dan ground, bertindak sebagai kapasitor terdistribusi untuk meningkatkan dekopling frekuensi tinggi.

4. Praktik Terbaik Desain

Guida alla progettazione di PCB multistrato

La progettazione di un PCB multistrato richiede un’attenta pianificazione per garantire alte prestazioni, integrità del segnale e affidabilità a lungo termine. Una progettazione corretta riduce rumore, interferenze elettromagnetiche (EMI) e diafonia ottimizzando allo stesso tempo spazio e funzionalità.

1. Pianificazione dell’impilamento degli strati

  • L’impilamento definisce la disposizione degli strati di segnale, alimentazione e massa.

  • Un impilamento ben pianificato riduce diafonia, EMI e rumore, e migliora l’integrità del segnale.

  • Un impilamento scadente o una configurazione degli strati impropria può causare problemi di temporizzazione, distorsione del segnale e funzionamento intermittente.

Linee guida per la progettazione dell’impilamento:

  1. Posizionamento del piano di massa: posiziona un piano di massa direttamente sotto lo strato dei componenti per fornire schermatura e un riferimento per il cablaggio superficiale.

  2. Adiacenza degli strati di segnale: tutti gli strati di segnale dovrebbero essere adiacenti a un piano di massa quando possibile.

  3. Evita strati di segnale affiancati: evita di posizionare due strati di segnale direttamente adiacenti l’uno all’altro.

  4. Accoppiamento alimentazione-massa: posiziona il piano di alimentazione principale il più vicino possibile al suo piano di massa corrispondente per ridurre induttanza e rumore.

  5. Simmetria: mantieni la simmetria nello spessore dello strato dielettrico, nello spessore del foglio di rame e nella geometria degli strati per prevenire deformazioni e stress meccanico.

  6. Distribuzione bilanciata: assicura che la distribuzione dei grandi piani di rame e degli strati circuitali sia simmetrica per la stabilità elettrica e meccanica.

Efficacia:

  • Rispetto ai PCB a doppia faccia, un PCB a quattro strati progettato correttamente può ridurre le radiazioni di circa 15 dB.

  • Un impilamento corretto fornisce una rete di distribuzione a bassa induttanza e migliora le prestazioni ad alta velocità.

2. Selezione dei materiali

  • Scegli il substrato e il foglio di rame giusti per costante dielettrica, prestazioni termiche e stabilità meccanica.

  • Una selezione errata dei materiali può aumentare le EMI, ridurre l’integrità del segnale e rendere il PCB vulnerabile ai rumori esterni.

3. Integrità del segnale e controllo EMI

  • Un corretto posizionamento dei piani di massa e alimentazione riduce al minimo le aree di loop e l’induttanza.

  • I segnali ad alta velocità richiedono piste a impedenza controllata e un routing accurato per ridurre diafonia e riflessione.

  • I circuiti multistrato consentono piani dedicati per alimentazione e massa, che fungono da condensatori distribuiti per il disaccoppiamento ad alta frequenza.

4. Migliori pratiche di progettazione

  • Riduci al minimo il numero di via e mantieni i percorsi del segnale brevi e diretti.

  • Separa i segnali analogici e digitali dove possibile.

  • Pianifica la gestione termica in layout ad alta potenza o densi.

  • Mantieni la simmetria degli strati per prevenire stress meccanico e deformazioni.

Diamo un'occhiata alla laminazione più comune dei PCB multistrato

Laminazione PCB a 4 strati

La laminazione è un processo critico nella produzione di PCB multistrato, in cui più strati di rame e materiali dielettrici vengono uniti sotto calore e pressione per formare un PCB solido e affidabile. Una laminazione corretta garantisce stabilità meccanica, integrità del segnale e prestazioni elettriche costanti.

Struttura tipica di un PCB a 4 strati

  1. Strato superiore (strato di segnale): cablaggio dei componenti e piste di segnale.

  2. Strato interno 1 (piano di massa): fornisce schermatura e un piano di riferimento per i segnali.

  3. Strato interno 2 (piano di alimentazione): distribuisce l’alimentazione in modo efficiente e riduce il rumore.

  4. Strato inferiore (strato di segnale): routing aggiuntivo per segnali e componenti.

Vantaggi principali

Una laminazione a 4 strati ben progettata è essenziale per applicazioni ad alte prestazioni in elettronica di consumo, controllo industriale, dispositivi medici, automotive, aerospaziale e settori militari.

4 Layer PCB stack

Impilamento PCB a 4 strati

I quattro strati di un PCB sono solitamente impilati in modo uniforme. Ovvero, quattro strati uniformemente distanziati con il piano al centro. Sebbene ciò renda il circuito simmetrico, non aiuta l’EMC.

Inoltre, un altro errore comune è rendere il piano strettamente accoppiato al grande strato dielettrico e al piano tra il centro e il segnale. Questo produce certamente una buona capacità interpiano, ma non aiuta nemmeno l’integrità del segnale, la diafonia o l’EMC – ecco perché abbiamo scelto di utilizzare PCB a 4 strati su due strati.

Per migliorare le prestazioni EMC del condensatore, è meglio posizionare lo strato di segnale il più vicino possibile al piano (< 10 mil) e utilizzare un core grande (~ 40 mil) tra l’alimentazione e il piano di massa per mantenere lo spessore complessivo del substrato di 62 mil. Un attento monitoraggio dell’accoppiamento planare ridurrà la diafonia tra le piste e ci consentirà di mantenere l’impedenza a un valore accettabile.

Impilamento PCB a 6 strati

Il PCB a sei strati è fondamentalmente una scheda a quattro strati, con l’aggiunta di due strati di segnale aggiuntivi tra i piani. Questo migliora notevolmente l’EMI perché fornisce due strati sepolti per segnali ad alta velocità e due strati superficiali per il routing di segnali a bassa velocità. Lo strato di segnale dovrebbe essere posizionato molto vicino al piano adiacente e lo spessore della piastra (62 mil) dovrebbe essere composto da un core centrale più spesso. C’è sempre un compromesso tra impedenza della pista, larghezza della pista e spessore di prepreg/core. Le coppie differenziali stanno diventando sempre più comuni nella progettazione ad alta velocità. Il rumore viene ridotto utilizzando segnali in modalità differenziale.

6 Layer PCB stack

Impilamento PCB a 6 strati e impilamento PCB a 8 strati

Per migliorare le prestazioni EMC, aggiungere altri due piani nello stack da sei. Si consiglia di non avere più di due strati di segnale adiacenti tra i piani, poiché ciò crea discontinuità di impedenza (differenza di impedenza dello strato di segnale di circa 20 Ohm) e aumenta la diafonia tra questi strati di segnale.

Nel caso seguente, due strati di piano vengono aggiunti al centro del substrato. Ciò consente un accoppiamento stretto tra i piani centrali e isola ogni piano di segnale, riducendo così l’accoppiamento e aumentando significativamente la diafonia. Questa configurazione è solitamente utilizzata per segnali ad alta velocità nei progetti DDR2 e DDR3 dove la diafonia dovuta a un cablaggio stretto è un problema.

Stack PCB a 10 strati

Quando sono necessari sei strati di cablaggio e quattro piani, si dovrebbero utilizzare schede a dieci strati – e l’EMC merita attenzione.

10 Layer PCB stack

Una tipica sovrapposizione a 10 strati è mostrata sopra. Questa sovrapposizione è ideale grazie all’accoppiamento stretto del segnale e del piano di ritorno, alla schermatura dello strato di segnale ad alta velocità, alla presenza di piani di massa multipli e alla simmetria di alimentazione/massa strettamente accoppiati al centro della scheda a circuito. I segnali ad alta velocità sono solitamente instradati su strati di segnale sepolti tra i piani (in questo caso, strati 3-4 e 7-8). Tuttavia, occorre prestare attenzione per instradare correttamente questi segnali. Altro, evitare l’accoppiamento (diafonia) tra strati adiacenti.

Stack PCB a 12 strati

12 strati sono il numero massimo di strati che possono essere facilmente realizzati in un PCB spesso 62mil. Occasionalmente si vedono schede da 14 a 16 strati realizzate in schede spesse 62mil, ma il numero di produttori che le realizzano è limitato a coloro che possono produrre schede HDI. I dodici strati sovrapposti sopra forniscono schermatura su sei strati interni.

12 layer PCB stack

Stack PCB a 12 strati & Stack PCB a 14 strati

Quando sono necessari otto strati di instradamento (segnale), è necessaria una speciale schermatura critica per utilizzare la sovrapposizione a 14 strati sottostante. Gli strati 6 e 9 forniscono isolamento per i segnali sensibili e 3, 4 e 11, 12 forniscono schermatura per i segnali ad alta velocità.

14 Layer PCB stack

Stack PCB a 14 strati & Stack PCB a 16 strati

Il PCB a 16 strati fornisce dieci strati di cablaggio, che sono solitamente utilizzati in progetti estremamente densi. Tipicamente, si vedrà un PCB a 16 strati dove la tecnologia di instradamento utilizzata nelle applicazioni EDA non riesce a completare il progetto. “Se non si instrada – basta continuare ad aggiungere strati. “. Sebbene questo sia un detto comune, non è una buona pratica.

Se la scheda non riesce a completare l’instradamento, allora potrebbero esserci molte ragioni. Il posizionamento errato è spesso la causa. Aprire i canali di instradamento, ridurre il numero di incroci nella rete dei topi, posizionare le vie sulla griglia da 25 mil per consentire l’instradamento e aiutare il più possibile i router.

16 Layer PCB stack

Stack PCB a 16 strati

Il numero di strati che possono essere fabbricati non è in realtà limitato al PCB multistrato (si prega di verificare prima la funzionalità del produttore). Naturalmente, all’aumentare del numero di strati, lo spessore del PCB aumenta per accogliere lo spessore minimo del materiale utilizzato. Bisogna considerare anche il rapporto d’aspetto (spessore della scheda e dimensione minima del foro). In generale, lo spessore del materiale da 100 Mil è 10:1. Ad esempio, un substrato spesso 200 mil ha una dimensione minima del foro di 20 mil.

Determinare il numero di strati

La regola tecnica si basa sulla spaziatura minima dei componenti SMT utilizzati, che è fondamentalmente l’instradamento massimo, il gioco e il foro passante consentiti riducendo al minimo i costi di produzione del PCB. I progetti complessi ad alta velocità che utilizzano un ball grid array (BGA) richiedono solitamente una tecnologia via da 4 / 4 mil (instradamento/gioco) e 20 / 8 mil (PAD/foro). Tuttavia, se possibile, utilizzare dimensioni più piccole, il che ridurrà i costi e aumenterà la produzione.

Una volta stabilite queste regole, si calcolano l’impedenza caratteristica richiesta (Zo) e lo stack richiesto per l’impedenza differenziale (Zdiff) in base alla scheda tecnica del componente. Tipicamente, si utilizzano 50 ohm Zo e 100 ohm Zdiff. Tenere presente che impedenze più basse aumentano il di / dt e aumentano significativamente la corrente assorbita (il che è dannoso per il PDN), e impedenze più elevate generano più EMI e rendono il progetto più suscettibile alle influenze esterne. Pertanto, un buon intervallo di Zo è 50-60 ohm.

Il numero totale di strati richiesti per un dato progetto dipende dalla complessità del progetto. I fattori includono il numero di reti di segnalazione che devono fuoriuscire dal BGA; il numero di alimentatori richiesti dal BGA; la densità dei componenti e il tipo di package.

I progettisti esperti lo sapranno dopo un po’, ma verificare che ci siano abbastanza strati è un buon modo per regolare automaticamente la scheda. Se non regolato, il router deve completare almeno l’85% dell’instradamento per indicare che lo stack selezionato è instradabile. Potrebbe essere necessario rivalutare il posizionamento più volte per ottenere i migliori risultati.

// Domande frequenti (FAQ)FAQ PCB multistrato

Cos'è un PCB multistrato?

Un PCB multistrato (Printed Circuit Board) è composto da tre o più strati di materiale conduttivo (come la lamina di rame) e materiale isolante (come FR4) impilati alternativamente. La sua struttura tipicamente include:

  1. Strati esterni: Gli strati conduttivi superiore e inferiore utilizzati per posizionare i componenti e collegare i fili.
  2. Strati interni: Gli strati conduttivi intermedi utilizzati per connessioni interne in circuiti complessi.
  3. Strati isolanti: I materiali isolanti tra gli strati conduttivi utilizzati per isolamento elettrico e supporto meccanico.
Quali sono i vantaggi del PCB multistrato?

Vantaggi dei PCB multistrato

    1. Densità di progetto superiore: La struttura multistrato consente più cablaggi e integrazione di componenti, adatta per progetti di circuiti complessi.
    2. Migliori prestazioni elettriche: Le schede multistrato possono ridurre i percorsi di trasmissione del segnale, migliorare l’integrità del segnale e ridurre l’interferenza elettromagnetica (EMI).
    3. Dimensioni ridotte: Il progetto multistrato può ridurre le dimensioni complessive del PCB, adatto per dispositivi compatti.
    4. Affidabilità migliorata: La struttura multistrato può ottenere maggiore resistenza meccanica e affidabilità.
In che modo i PCB multistrato differiscono dai PCB normali?

I PCB multistrato (Printed Circuit Boards) differiscono dai PCB normali (a singolo o doppio strato) in diversi aspetti chiave, tra cui la loro struttura, complessità, capacità e applicazioni. Ecco le principali differenze:

Differenze strutturali

  1. Numero di strati:
  2. Interconnessioni:
    • PCB a singolo e doppio strato: Le interconnessioni sono limitate agli strati superiore e inferiore.
    • PCB multistrato: Consentono interconnessioni complesse attraverso più strati interni, abilitando progetti più sofisticati.

Complessità e progettazione

  1. Kompleksitas Desain:
    • PCB Lapisan Tunggal: Cocok untuk sirkuit sederhana dengan kepadatan rendah.
    • PCB Dua Lapisan: Dapat menangani kompleksitas sedang, menawarkan lebih banyak opsi perutean daripada lapisan tunggal.
    • PCB Multilapis: Ideal untuk desain yang sangat kompleks dengan sirkuit padat, beberapa lapisan sinyal, bidang daya, dan bidang ground.
  2. Integritas Sinyal:

Kemampuan

  1. Kinerja Kelistrikan:
    • PCB Lapisan Tunggal dan Dua Lapisan: Cukup untuk persyaratan kinerja rendah hingga sedang.
    • PCB Multilapis: Kinerja kelistrikan yang ditingkatkan, cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi dan frekuensi tinggi, serta pemrosesan sinyal yang kompleks.
  2. Kepadatan Komponen:
    • PCB Lapisan Tunggal dan Dua Lapisan: Kepadatan komponen terbatas karena lapisan perutean yang lebih sedikit.
    • PCB Multilapis: Kepadatan komponen yang lebih tinggi, memungkinkan desain yang lebih kompak dan fungsionalitas yang lebih besar.

Aplikasi

  1. PCB Lapisan Tunggal: Digunakan dalam elektronik sederhana dan berbiaya rendah seperti kalkulator, catu daya, dan peralatan rumah tangga.
  2. PCB Dua Lapisan: Umum digunakan pada perangkat dengan kompleksitas sedang seperti sistem pencahayaan, amplifier, dan beberapa elektronik konsumen.
  3. PCB Multilapis: Penting untuk elektronik canggih, termasuk smartphone, komputer, perangkat komunikasi berkecepatan tinggi, sistem otomotif, peralatan kontrol industri, dan perangkat medis.

Pertimbangan Manufaktur

  1. Biaya:
    • PCB Lapisan Tunggal: Paling murah untuk diproduksi karena kesederhanaannya.
    • PCB Dua Lapisan: Sedikit lebih mahal daripada lapisan tunggal karena langkah pemrosesan tambahan.
    • PCB Multilapis: Paling mahal karena kompleksitasnya, beberapa lapisan, dan proses manufaktur tambahan.
  2. Proses Manufaktur:

Singkatnya, PCB multilapis memberikan fleksibilitas desain yang lebih besar, kinerja yang lebih tinggi, dan kemampuan untuk menangani desain yang lebih kompleks dan kompak dibandingkan dengan PCB lapisan tunggal dan dua lapisan, sehingga cocok untuk aplikasi canggih dan berpermintaan tinggi.

Apa saja bahan lembaran untuk memproduksi PCB multi-lapis?

Produksi PCB multilapis bergantung pada berbagai bahan lembaran untuk substrat dan lapisan dielektrik, yang dipilih berdasarkan kinerja, persyaratan termal, kekuatan mekanik, dan kebutuhan aplikasi. Bahan substrat umumnya meliputi FR4, kain fiberglass tenun dengan resin epoksi, menawarkan keseimbangan kekuatan mekanik, isolasi listrik, ketahanan api, dan efektivitas biaya; Polimida, digunakan dalam PCB fleksibel dan suhu tinggi karena sifat termal dan mekaniknya yang sangat baik; PTFE, ideal untuk sirkuit RF dan gelombang mikro frekuensi tinggi karena konstanta dielektriknya yang rendah dan kehilangan sinyal yang minimal; dan CEM-1/CEM-3, bahan epoksi komposit yang hemat biaya dan cocok untuk aplikasi yang tidak terlalu menuntut.

Bahan dielektrik meliputi prepreg, fiberglass yang diresapi resin, yang berfungsi sebagai perekat sekaligus lapisan isolasi antara lapisan konduktif, dan lembaran inti, lapisan dielektrik kaku tipis (seperti FR4) yang dilaminasi dengan foil tembaga untuk memberikan dukungan struktural. Bahan dielektrik canggih meliputi laminasi Rogers, BT epoksi (Bismaleimide-Triazine), dan Teflon (PTFE), menawarkan kinerja frekuensi tinggi yang unggul, stabilitas termal, dan sifat listrik untuk aplikasi yang menuntut.

Bahan khusus juga digunakan dalam manufaktur PCB multilapis, seperti substrat keramik untuk aplikasi daya tinggi atau suhu tinggi, dan PCB inti logam (MCPCB) dengan inti aluminium atau tembaga, memberikan pembuangan panas yang sangat baik dan stabilitas mekanik, sering digunakan dalam pencahayaan LED dan elektronika daya. Memilih bahan lembaran yang tepat sangat penting untuk mencapai kinerja listrik, termal, dan mekanik yang diinginkan dari PCB multilapis.

Bagaimana cara menguji PCB multi-lapis?

Menguji PCB multilapis sangat penting untuk memastikan keandalan dan fungsionalitas yang tepat. Metode pengujian umum meliputi inspeksi visual, baik manual maupun otomatis (AOI), untuk mendeteksi cacat yang terlihat seperti komponen yang tidak sejajar, jembatan solder, atau sambungan yang buruk. Pengujian listrik memastikan konektivitas dan isolasi yang benar, menggunakan uji kontinuitas, uji isolasi, pengujian in-circuit (ICT), dan pengujian flying probe untuk prototipe atau batch kecil. Uji fungsional mensimulasikan kondisi dunia nyata untuk memverifikasi operasi PCB, sementara inspeksi X-ray mengevaluasi lapisan internal, sambungan solder, dan komponen terkubur untuk cacat tersembunyi. Pencitraan termal mendeteksi titik panas dan masalah panas berlebih, dan pengujian impedansi memastikan jalur impedansi terkontrol memenuhi spesifikasi desain menggunakan alat seperti Time Domain Reflectometers (TDR). Pengujian solderabilitas memeriksa kualitas permukaan yang dapat disolder, dan pengujian stres lingkungan, termasuk siklus termal, kelembaban, dan uji getaran, mengevaluasi kinerja dalam kondisi ekstrem. Dengan menggabungkan berbagai metode pengujian, produsen dapat menilai kualitas PCB secara komprehensif, mengidentifikasi masalah potensial sejak dini, dan memastikan kinerja optimal dalam aplikasi akhir.

Apa proses produksi PCB multi-lapis?

Produksi PCB multilapis (Printed Circuit Boards) melibatkan serangkaian langkah berurutan, masing-masing penting untuk memastikan kualitas, keandalan, dan fungsionalitas produk akhir. Proses dimulai dengan persiapan desain, termasuk meninjau file yang disediakan pelanggan, memverifikasi kemampuan manufaktur, dan panelisasi untuk produksi yang efisien. Selanjutnya, persiapan bahan melibatkan pemilihan substrat yang sesuai (misalnya, FR4, polimida, PTFE), menyiapkan foil tembaga, dan memotong bahan prepreg dan inti sesuai dimensi yang diperlukan. Selama penumpukan lapisan, lapisan tembaga dan prepreg disejajarkan dan direkatkan di bawah panas dan tekanan untuk membentuk struktur multilapis.

Pengeboran dan pelapisan menyusul, di mana pengeboran CNC yang presisi membuat lubang tembus, via buta, dan via terkubur, dan pelapisan konduktif memastikan koneksi listrik antar lapisan. Pencitraan dan etsa mendefinisikan pola sirkuit pada lapisan dalam dan luar menggunakan laser direct imaging (LDI) dan etsa kimia. Solder mask kemudian diterapkan dan dikeraskan untuk melindungi permukaan tembaga sambil membiarkan pad dan via terbuka, diikuti dengan sablon sutra untuk pengidentifikasi komponen, tanda, dan logo.

Selama penyelesaian akhir, PCB individual dirutekan dan diprofilkan, dan pengujian listrik memverifikasi kontinuitas, isolasi, dan impedansi. Inspeksi dan kontrol kualitas yang ketat, termasuk pemeriksaan visual manual dan inspeksi optik otomatis (AOI), memastikan PCB bebas cacat. Akhirnya, papan dikemas dan dikirim dengan aman ke pelanggan atau fasilitas perakitan. Sepanjang proses, teknologi manufaktur canggih, kontrol proses yang presisi, dan jaminan kualitas yang komprehensif memastikan bahwa setiap PCB multilapis memenuhi spesifikasi desain, standar industri, dan harapan pelanggan, memungkinkan kinerja yang andal di berbagai aplikasi elektronik.

Tantangan apa yang Anda hadapi saat mendesain PCB multi-lapis?
Mendesain PCB multilapis menghadirkan banyak tantangan karena kompleksitas dan saling ketergantungan dari beberapa lapisan dan jalur sinyal. Tantangan utama meliputi integritas sinyal, di mana crosstalk, pantulan, dan noise memerlukan grounding, shielding, dan kontrol impedansi yang cermat; distribusi daya, memastikan daya yang stabil di seluruh lapisan dengan penempatan kapasitor decouplingyang efektif; dan manajemen termal, yang melibatkan pengoptimalan pembuangan panas menggunakan via dan heatsink untuk mencegah titik panas pada desain padat berdaya tinggi. Kemampuan Manufaktur deve essere considerato attraverso uno stack-up ottimale degli strati e il posizionamento delle via per mantenere connessioni affidabili, mentre la progettazione per il test garantisce accessibilità e testabilità per la verifica elettrica durante la produzione. Soddisfare la conformità EMC è fondamentale, utilizzando una corretta messa a terra e schermatura per minimizzare le radiazioni e le interferenze esterne. I progettisti devono anche bilanciare dimensioni, densità e posizionamento dei componenti, eseguire simulazioni e prototipazione per validare le prestazioni, e tenere conto di considerazioni sui costi selezionando materiali appropriati e tecniche di produzione efficienti. Infine, una documentazione completa e la collaborazione tra progettisti, ingegneri e produttori sono essenziali per affrontare queste sfide, ottimizzare le soluzioni progettuali e garantire il successo dello sviluppo e dell’implementazione di PCB multistrato in varie applicazioni elettroniche.
Come scegliere un produttore professionale di PCB multistrato per produrre schede PCB?

Selezionare un produttore professionale di PCB multistrato è cruciale per garantire la qualità, l’affidabilità e la consegna puntuale delle vostre schede PCB. I fattori chiave da considerare includono esperienza e reputazione, poiché un produttore con un track record comprovato e feedback positivi dei clienti è più probabile che gestisca con successo progetti complessi. Valutate le loro capacità e tecnologia, assicurandovi che siano specializzati in PCB multistrato e utilizzino attrezzature avanzate per migliorare la qualità e l’efficienza produttiva. Garanzia di qualità e certificazioni sono essenziali; cercate l’aderenza a standard come ISO 9001, ISO 13485 o AS9100, insieme a solidi protocolli di test e ispezione.

Considerate il supporto alla progettazione e all’ingegneria, inclusi i servizi per ottimizzare la manufacturability, risolvere problemi di progettazione e fornire una guida esperta. Valutate le loro capacità di prototipazione e produzione, assicurandovi che possano gestire sia prototipi in piccoli lotti che produzione su larga scala. Costi e prezzi dovrebbero essere trasparenti, bilanciando l’accessibilità economica con la qualità e l’affidabilità offerte. Esaminate la gestione della catena di approvvigionamento, inclusi l’approvvigionamento affidabile di materiali e componenti, nonché tempi di consegna chiari per rispettare le tempistiche del progetto. Un forte supporto clienti e comunicazione sono vitali per la reattività e la risoluzione proattiva dei problemi durante tutta la produzione. Inoltre, posizione e logistica influenzano l’efficienza di spedizione e i tempi di consegna, mentre l’aderenza a pratiche ambientali ed etiche garantisce una produzione responsabile.

Valutando attentamente questi fattori, potete selezionare un produttore professionale di PCB multistrato che soddisfi i vostri requisiti tecnici, sia in linea con gli obiettivi del vostro progetto e garantisca il successo dell’implementazione dei vostri progetti PCB.

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