L'estructura d'apilament de plaques de circuit imprès és un factor clau que determina el seu rendiment. Des de plaques simples de doble cara-a plaques complexes de múltiples-capes, l'apilament de plaques de circuits impresos és com construir l'estructura d'un edifici de plaques de circuit, amb funcions importants com la transmissió del senyal, la distribució d'energia, el blindatge electromagnètic, etc., afectant profundament l'estabilitat i la fiabilitat dels dispositius electrònics.
1, el concepte bàsic i la composició de l'apilament de plaques de circuit imprès
L'apilament de plaques de circuit imprès és essencialment l'apilament i la combinació de capes en una placa de circuit imprès. Una placa de circuit imprès completa normalment consta d'una capa de senyal, una capa de potència, una capa de terra i una capa dielèctrica aïllant. La capa de senyal és com una "autopista" per a la transmissió d'informació, encarregada de portar la transmissió de senyals electrònics; La capa de potència proporciona un suport d'energia estable per als components electrònics de la placa de circuit; Com a potencial de referència per als senyals, la capa de terra no només construeix un circuit estable per a la transmissió del senyal, sinó que també protegeix eficaçment les interferències electromagnètiques; La capa dielèctrica aïllant actua com una "paret d'aïllament" robusta, separant les capes conductores per evitar curtcircuits i assegurar-se que no interfereixin entre si.
Prenent com a exemple el tauler comú de 4 capes, una estructura apilada típica consta d'una capa superior (capa de senyal), una segona capa (capa de terra), una tercera capa (capa de potència) i una capa inferior (capa de senyal). Aquesta estructura pot complir els requisits bàsics en alguns circuits que no requereixen un alt rendiment. Però amb el desenvolupament dels dispositius electrònics cap a l'alta velocitat i la complexitat, les plaques de circuits impresos amb 6, 8 o fins i tot més capes s'han convertit gradualment en corrent. Més capes signifiquen un espai de cablejat més ampli, una distribució d'energia més estable i una millor protecció de la integritat del senyal.
2, el paper de cada capa en l'apilament de plaques de circuit imprès
1. Capa de senyal
La capa de senyal és el suport bàsic de les plaques de circuit imprès per implementar les funcions del circuit, encarregades de transmetre diversos senyals elèctrics. En circuits d'alta-velocitat, el rendiment de la capa de senyal afecta directament la integritat del senyal. Per reduir les interferències externes, els senyals d'alta-velocitat se solen col·locar a la capa de senyal prop de la capa de terra, utilitzant les propietats de blindatge de la capa de terra per reduir l'impacte de la interferència electromagnètica en el senyal. Al mateix temps, la direcció del cablejat de la capa de senyal també és crucial, i cal evitar el cablejat paral·lel de llarga-distància i el cablejat en angle recte per evitar la reflexió del senyal i la diafonia. Per exemple, a les interfícies de transmissió de dades d'alta-velocitat, com ara USB 3.0, la disposició precisa de la capa de senyal és crucial per garantir la transmissió de dades correcta.
2. Capa de potència
La tasca principal de la capa de potència és proporcionar energia estable als components electrònics de la placa de circuits. A les plaques de circuits impresos multi-capes, una capa d'alimentació especialment dissenyada pot separar fonts d'alimentació de diferents nivells de tensió per evitar interferències mútues. La capa de potència està molt adjacent a la capa de terra i, reduint la distància entre ambdues, es pot reduir la impedància del pla de potència, es pot millorar l'eficiència de la distribució d'energia i es pot reduir el soroll de potència. A més, la capa de potència s'ha de dividir i aïllar adequadament per garantir que els diferents mòduls funcionals puguin rebre una font d'alimentació estable i no interferint. Igual que una placa base d'ordinador, es basa en la capa d'alimentació per proporcionar una potència estable a diferents components com ara CPU, targeta gràfica i memòria, assegurant el funcionament normal de cada component.
3. Capa de terra
La capa de connexió a terra té múltiples funcions crítiques en l'apilament de plaques de circuit imprès. Proporciona un potencial de referència estable per a la transmissió del senyal, assegurant una transmissió i recepció precisa dels senyals; El seu excel·lent rendiment de blindatge pot bloquejar eficaçment la interferència electromagnètica externa d'envair l'interior de la placa de circuit, alhora que redueix la radiació electromagnètica de la mateixa placa de circuit i millora la compatibilitat electromagnètica; A més, la capa de terra també proporciona un camí de retorn de baixa impedància per a la capa de potència, reduint encara més el soroll de potència. En el disseny, la capa de connexió a terra sovint es col·loca amb coure sobre una gran àrea per reduir la resistència de la presa de terra i millorar l'eficàcia de la connexió a terra. En camps com ara equips electrònics mèdics i equips aeroespacials que requereixen una compatibilitat electromagnètica extremadament alta, el paper de la capa de terra és especialment important.
4. Capa dielèctrica d'aïllament
La capa dielèctrica aïllant es troba entre cada capa conductora i la seva funció principal és aconseguir l'aïllament elèctric i evitar curtcircuits entre les diferents capes conductores. Les propietats del material tenen un impacte significatiu en el rendiment elèctric de les plaques de circuit imprès. Els materials d'aïllament comuns inclouen resina epoxi, politetrafluoroetilè, etc. La constant dielèctrica i l'angle de pèrdua dielèctrica de diferents materials varien, i aquests paràmetres poden afectar la velocitat de transmissió i la pèrdua de senyals. En circuits d'alta velocitat-, solen seleccionar-se materials dielèctrics aïllants amb una constant dielèctrica baixa i un angle de pèrdua dielèctrica petit per reduir el retard i la pèrdua de transmissió del senyal i garantir la integritat del senyal.
3, Esquemes típics d'apilament per a plaques de circuit imprès amb diferents capes
Tauler de 4 capes
El tauler de 4-capes és una estructura bàsica de tauler multicapa, amb esquemes d'apilament habituals que inclouen la capa superior (capa de senyal), la segona capa (capa de terra), la tercera capa (capa d'energia) i la capa inferior (capa de senyal). Aquesta estructura és adequada per a circuits que no requereixen un alt rendiment, com ara productes d'electrònica de consum simple, plaques de circuits parcials per a equips de control industrial, etc. No obstant això, a la placa de 4 capes, l'espai de cablejat de la capa de senyal és limitat i cal planificar acuradament la direcció del cablejat per evitar interferències del senyal.
Tauler de 6 capes
En comparació amb la placa de 4-capes, la placa de 6 capes augmenta l'espai de cablejat i les capes de potència i terra. L'esquema d'apilament comú inclou la capa superior (capa de senyal), segona capa (capa de terra), tercera capa (capa de senyal), quarta capa (capa de potència), cinquena capa (capa de terra) i capa inferior (capa de senyal). Aquesta estructura pot satisfer millor les necessitats de circuits moderadament complexos, com ara plaques base de telèfons intel·ligents, plaques de circuits de dispositius de xarxa, etc. A la placa de 6 capes, els senyals d'alta velocitat es poden disposar a la capa de senyal prop de la capa de terra al mig per millorar la integritat del senyal.
Tauler de 8 capes
La placa de 8-capes té combinacions d'apilament més riques, que poden proporcionar un bon rendiment per a circuits complexos. Els esquemes d'apilament habituals inclouen la capa superior (capa de senyal), segona capa (capa de terra), tercera capa (capa de senyal), quarta capa (capa de potència), cinquena capa (capa de potència), sisena capa (capa de senyal), setena capa (capa de terra) i capa inferior (capa de senyal) . 8-la placa de capes . 8- és adequada per a circuits d'alta velocitat i densitat.{4}{5} plaques base d'ordinadors, plaques de circuits de targetes gràfiques d'alt rendiment, etc. En organitzar les capes d'alimentació i terra de manera raonable, la placa de 8 capes pot reduir encara més el soroll de potència i millorar la integritat del senyal.
4, La tendència de desenvolupament futur de l'apilament de plaques de circuits impresos
Amb l'avenç continu de la tecnologia electrònica i la creixent demanda de rendiment de plaques de circuits impresos, l'apilament de plaques de circuits impresos també marcarà noves direccions de desenvolupament. En el futur, l'aplicació generalitzada de tecnologies com el 5G, la intel·ligència artificial i l'Internet de les coses generarà més demandes de circuits d'alta-velocitat, alta-freqüència i alta-densitat. Això fomentarà l'apilament de plaques de circuits impresos a adoptar més capes, materials d'aïllament més avançats i estructures d'apilament més optimitzades per satisfer els requisits més elevats d'integritat del senyal, integritat de potència i compatibilitat electromagnètica.
Per adaptar-se a la tendència de miniaturització i lleugeresa dels dispositius electrònics, l'apilament de plaques de circuit imprès prestarà més atenció a la integració i l'aprimament. Mitjançant l'ús de tecnologia d'interconnexió d'alta-densitat (HDI), tecnologia de forats cecs enterrats, etc., es pot aconseguir una densitat de cablejat més alta en un nombre limitat de capes; Utilitzant materials d'aïllament més prims i làmines de coure per reduir el gruix i el pes de les plaques de circuit imprès.