16 katmanlı PCB'ler, modern elektronik cihazların gerektirdiği karmaşıklığı ve esnekliği sağlar. İstifleme sıralarının ve ara katman bağlantı yöntemlerinin ustalıkla tasarlanması ve seçimi, optimum kart performansına ulaşmak için kritik öneme sahiptir. Bu makalede, tasarımcıların ve mühendislerin verimli ve güvenilir 16 katmanlı devre kartları oluşturmalarına yardımcı olacak önemli noktaları, yönergeleri ve en iyi uygulamaları inceleyeceğiz.

1. 16 Katmanlı PCB İstifleme Sırasının Temellerini Anlamak

1.1 İstifleme sırasının tanımı ve amacı

Yığınlama sırası, bakır ve yalıtım katmanları gibi malzemelerin çok katmanlı bir devre kartı oluşturmak üzere birbirine lamine edildiği düzenleme ve sırayı ifade eder. Yığınlama dizisi, sinyal katmanlarının, güç katmanlarının, toprak katmanlarının ve diğer önemli bileşenlerin yerleşimini belirler. yığın.
İstifleme sırasının temel amacı, kartın gerekli elektriksel ve mekanik özelliklerini elde etmektir. Bir devre kartının empedansının, sinyal bütünlüğünün, güç dağıtımının, termal yönetimin ve üretim fizibilitesinin belirlenmesinde hayati bir rol oynar. İstifleme sırası ayrıca kartın genel performansını, güvenilirliğini ve üretilebilirliğini de etkiler.

1.2 İstifleme sırası tasarımını etkileyen faktörler: Bir istifleme sırası tasarlanırken dikkate alınması gereken çeşitli faktörler vardır.

16 katmanlı PCB:

a) Elektriksel hususlar:Sinyal, güç ve toprak düzlemlerinin düzeni, uygun sinyal bütünlüğü, empedans kontrolü ve elektromanyetik parazitin azaltılmasını sağlayacak şekilde optimize edilmelidir.
b) Termal hususlar:Güç ve toprak düzlemlerinin yerleştirilmesi ve termal yolların dahil edilmesi, ısının etkili bir şekilde dağıtılmasına ve bileşenin optimum çalışma sıcaklığının korunmasına yardımcı olur.
c) İmalat kısıtlamaları:Seçilen istifleme sırası, malzeme mevcudiyeti, katman sayısı, matkap en boy oranı gibi PCB üretim sürecinin yeteneklerini ve sınırlamalarını dikkate almalıdır.ve hizalama doğruluğu.
d) Maliyet Optimizasyonu:Malzeme seçimi, katman sayısı ve istifleme karmaşıklığı, gerekli performansı ve güvenilirliği sağlarken proje bütçesiyle tutarlı olmalıdır.

1.3 16 katmanlı devre kartı istifleme dizilerinin yaygın türleri: 16 katmanlı devre kartı istifleme dizileri için birkaç ortak istifleme dizisi vardır.

İstenilen performansa ve gereksinimlere bağlı olarak PCB. Bazı yaygın örnekler şunları içerir:

a) Simetrik istifleme sırası:Bu dizi, iyi sinyal bütünlüğü, minimum karışma ve dengeli ısı dağılımı elde etmek için sinyal katmanlarının güç ve toprak katmanları arasına simetrik olarak yerleştirilmesini içerir.
b) Sıralı istifleme sırası:Bu sıralamada sinyal katmanları sırasıyla güç ve zemin katmanları arasında yer alır. Katman düzenlemesi üzerinde daha fazla kontrol sağlar ve belirli sinyal bütünlüğü gereksinimlerinin karşılanması açısından faydalıdır.
c) Karışık istifleme sırası:Bu, simetrik ve sıralı istifleme düzenlerinin bir kombinasyonunu içerir. Kartın belirli bölümleri için düzenlemenin özelleştirilmesine ve optimizasyonuna olanak tanır.
d) Sinyale duyarlı yığınlama sırası:Bu dizi, daha iyi gürültü bağışıklığı ve izolasyon için hassas sinyal katmanlarını zemin düzlemine daha yakın yerleştirir.

2. 16 katmanlı PCB İstifleme Sırası Seçimi için Önemli Hususlar:

2.1 Sinyal bütünlüğü ve güç bütünlüğü hususları:

Yığınlama sırasının, kartın sinyal bütünlüğü ve güç bütünlüğü üzerinde önemli bir etkisi vardır. Sinyalin ve güç/yer düzlemlerinin doğru yerleştirilmesi, sinyal bozulması, gürültü ve elektromanyetik girişim riskini en aza indirmek açısından kritik öneme sahiptir. Önemli hususlar şunları içerir:

a) Sinyal katmanı yerleşimi:Düşük endüktanslı bir dönüş yolu sağlamak ve gürültü eşleşmesini en aza indirmek için yüksek hızlı sinyal katmanları yer düzlemine yakın yerleştirilmelidir. Sinyal çarpıklığını ve uzunluk eşleşmesini en aza indirmek için sinyal katmanları da dikkatli bir şekilde yerleştirilmelidir.
b) Güç düzlemi dağılımı:Yığınlama sırası, güç bütünlüğünü desteklemek için yeterli güç düzlemi dağılımını sağlamalıdır. Gerilim düşüşlerini, empedans süreksizliklerini ve gürültü eşleşmesini en aza indirmek için yeterli güç ve toprak düzlemleri stratejik olarak yerleştirilmelidir.
c) Dekuplaj Kondansatörleri:Yeterli güç aktarımını sağlamak ve güç kaynağı gürültüsünü en aza indirmek için dekuplaj kapasitörlerinin doğru yerleştirilmesi kritik öneme sahiptir. Yığınlama sırası, ayırma kapasitörlerinin güç ve toprak düzlemlerine yakınlığını ve yakınlığını sağlamalıdır.

2.2 Termal yönetim ve ısı dağıtımı:

Verimli termal yönetim, devre kartının güvenilirliğini ve performansını sağlamak için kritik öneme sahiptir. İstifleme sırasında güç ve toprak düzlemlerinin, termal yolların ve diğer soğutma mekanizmalarının uygun yerleşimi dikkate alınmalıdır. Önemli hususlar şunları içerir:

a) Güç düzlemi dağılımı:Güç ve toprak düzlemlerinin yığın boyunca yeterli şekilde dağıtılması, ısının hassas bileşenlerden uzaklaştırılmasına yardımcı olur ve kart boyunca eşit sıcaklık dağılımı sağlar.
b) Termal yollar:İstifleme sırası, ısının iç katmandan dış katmana veya ısı emiciye yayılmasını kolaylaştırmak için etkili termal yerleştirmeye izin vermelidir. Bu, yerel sıcak noktaların önlenmesine yardımcı olur ve verimli ısı dağılımı sağlar.
c) Bileşen yerleşimi:Aşırı ısınmayı önlemek için istifleme sırasında ısıtma bileşenlerinin düzeni ve yakınlığı dikkate alınmalıdır. Bileşenlerin ısı emiciler veya fanlar gibi soğutma mekanizmalarıyla uygun şekilde hizalanması da dikkate alınmalıdır.

2.3 Üretim kısıtlamaları ve maliyet optimizasyonu:

İstifleme sırası, üretim kısıtlamalarını ve maliyet optimizasyonunu hesaba katmalıdır çünkü bunlar, kartın fizibilitesinde ve karşılanabilirliğinde önemli bir rol oynar. Dikkate alınması gereken noktalar şunları içerir:

a) Malzeme bulunabilirliği:Seçilen istifleme sırası, malzemelerin mevcudiyeti ve bunların seçilen PCB üretim süreciyle uyumluluğu ile tutarlı olmalıdır.
b) Katman sayısı ve karmaşıklığı:İstifleme sırası, katman sayısı, matkap en boy oranı ve hizalama doğruluğu gibi faktörler dikkate alınarak seçilen PCB üretim sürecinin kısıtlamaları dahilinde tasarlanmalıdır.
c) Maliyet optimizasyonu:İstifleme sırası, gerekli performans ve güvenilirlikten ödün vermeden malzeme kullanımını optimize etmeli ve üretim karmaşıklığını azaltmalıdır. Malzeme israfı, süreç karmaşıklığı ve montajla ilgili maliyetleri en aza indirmeyi amaçlamalıdır.

2.4 Katman hizalaması ve sinyal karışması:

Yığınlama sırası, katman hizalama sorunlarını ele almalı ve sinyal bütünlüğünü olumsuz yönde etkileyebilecek sinyal karışmasını en aza indirmelidir. Önemli hususlar şunları içerir:

a) Simetrik istifleme:Sinyal katmanlarının güç ve toprak katmanları arasında simetrik olarak istiflenmesi, bağlantının en aza indirilmesine ve karışmanın azaltılmasına yardımcı olur.
b) Diferansiyel çift yönlendirmesi:Yığınlama sırası, yüksek hızlı diferansiyel sinyallerin verimli bir şekilde yönlendirilmesi için sinyal katmanlarının uygun şekilde hizalanmasına izin vermelidir. Bu, sinyal bütünlüğünün korunmasına ve çapraz karışmanın en aza indirilmesine yardımcı olur.
c) Sinyal ayrımı:İstifleme sırası, karışma ve paraziti azaltmak için hassas analog ve dijital sinyallerin ayrılmasını dikkate almalıdır.

2.5 Empedans kontrolü ve RF/mikrodalga entegrasyonu:

RF/mikrodalga uygulamalarında, uygun empedans kontrolü ve entegrasyonu sağlamak için istifleme sırası kritik öneme sahiptir. Önemli hususlar şunları içerir:

a) Kontrollü empedans:İstifleme sırası, iz genişliği, dielektrik kalınlığı ve katman düzeni gibi faktörleri hesaba katarak kontrollü empedans tasarımına izin vermelidir. Bu, RF/mikrodalga sinyalleri için doğru sinyal yayılımını ve empedans eşleşmesini sağlar.
b) Sinyal katmanı yerleşimi:RF/mikrodalga sinyalleri, diğer sinyallerden kaynaklanan paraziti en aza indirmek ve daha iyi sinyal yayılımı sağlamak için stratejik olarak dış katmana yakın yerleştirilmelidir.
c) RF Koruması:İstifleme sırası, RF/mikrodalga sinyallerini parazitten yalıtmak ve korumak için toprak ve koruyucu katmanların uygun şekilde yerleştirilmesini içermelidir.

3.Katman Arası Bağlantı Yöntemleri

3.1 Açık delikler, kör delikler ve gömülü delikler:

Vialar, baskılı devre kartı (PCB) tasarımında farklı katmanları bağlama aracı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. PCB'nin tüm katmanlarına delikler açılır ve elektriksel sürekliliği sağlayacak şekilde kaplanır. Açık delikler güçlü bir elektrik bağlantısı sağlar ve yapılması ve onarılması nispeten kolaydır. Bununla birlikte, PCB'de değerli yer kaplayan ve yönlendirme seçeneklerini sınırlayan daha büyük matkap ucu boyutlarına ihtiyaç duyarlar.
Kör ve gömülü yollar, alan kullanımı ve yönlendirme esnekliği açısından avantajlar sunan alternatif katmanlar arası bağlantı yöntemleridir.
Kör yollar PCB yüzeyinden delinerek tüm katmanları geçmeden iç katmanlarda sonlanır. Daha derin katmanları etkilemeden bırakırken bitişik katmanlar arasında bağlantılara izin verirler. Bu, tahta alanının daha verimli kullanılmasına olanak tanır ve matkap deliklerinin sayısını azaltır. Gömülü yollar ise tamamen PCB'nin iç katmanları içine alınmış ve dış katmanlara uzanmayan deliklerdir. Dış katmanları etkilemeden iç katmanlar arasındaki bağlantıyı sağlarlar. Gömülü yolların, açık deliklere ve kör yollara göre daha fazla yer tasarrufu avantajı vardır çünkü dış katmanda yer kaplamazlar.
Açık deliklerin, kör yolların ve gömülü yolların seçimi PCB tasarımının özel gereksinimlerine bağlıdır. Açık delikler genellikle daha basit tasarımlarda veya sağlamlık ve onarılabilirliğin öncelikli konular olduğu durumlarda kullanılır. El cihazları, akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar gibi alanın kritik bir faktör olduğu yüksek yoğunluklu tasarımlarda kör ve gömülü vialar tercih edilmektedir.

3.2 Mikro gözenek veHDI teknolojisi:

Mikrovialar, PCB'lerde yüksek yoğunluklu ara katman bağlantıları sağlayan küçük çaplı deliklerdir (genellikle 150 mikrondan az). Minyatürleştirme, sinyal bütünlüğü ve yönlendirme esnekliği konularında önemli avantajlar sunarlar.
Mikrovialar iki türe ayrılabilir: delikli mikrovialar ve kör mikrovialar. Mikrovialar, PCB'nin üst yüzeyinden delikler açılarak ve tüm katmanlar boyunca uzanarak oluşturulur. Adından da anlaşılacağı gibi kör mikrovialar yalnızca belirli iç katmanlara uzanır ve tüm katmanlara nüfuz etmez.
Yüksek yoğunluklu ara bağlantı (HDI), daha yüksek devre yoğunluğu ve performansı elde etmek için mikro geçişleri ve gelişmiş üretim tekniklerini kullanan bir teknolojidir. HDI teknolojisi, daha küçük bileşenlerin yerleştirilmesine ve daha sıkı yönlendirmeye olanak tanıyarak daha küçük form faktörleri ve daha yüksek sinyal bütünlüğü sağlar. HDI teknolojisi, minyatürleştirme, gelişmiş sinyal yayılımı, azaltılmış sinyal bozulması ve gelişmiş işlevsellik açısından geleneksel PCB teknolojisine göre çeşitli avantajlar sunar. Çoklu mikro yollara sahip çok katmanlı tasarımlara izin vererek ara bağlantı uzunluklarını kısaltır ve parazitik kapasitans ve endüktansı azaltır.
HDI teknolojisi ayrıca RF/mikrodalga uygulamaları için kritik olan yüksek frekanslı laminatlar ve ince dielektrik katmanlar gibi gelişmiş malzemelerin kullanımına da olanak tanır. Daha iyi empedans kontrolü sağlar, sinyal kaybını azaltır ve güvenilir, yüksek hızlı sinyal iletimi sağlar.

3.3 Katmanlar arası bağlantı malzemeleri ve işlemleri:

Ara katman bağlantı malzemelerinin ve tekniklerinin seçimi, PCB'lerin iyi elektriksel performansını, mekanik güvenilirliğini ve üretilebilirliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir. Yaygın olarak kullanılan bazı katmanlar arası bağlantı malzemeleri ve teknikleri şunlardır:

a) Bakır:Bakır, mükemmel iletkenliği ve lehimlenebilirliği nedeniyle PCB'lerin iletken katmanlarında ve yollarında yaygın olarak kullanılır. Güvenilir bir elektrik bağlantısı sağlamak için genellikle deliğin üzerine kaplanır.
b) Lehimleme:Dalga lehimleme veya yeniden akış lehimleme gibi lehimleme teknikleri genellikle PCB'ler ve diğer bileşenler üzerindeki açık delikler arasında elektrik bağlantıları yapmak için kullanılır. Lehim pastasını kanala uygulayın ve lehimi eritmek ve güvenilir bir bağlantı oluşturmak için ısı uygulayın.
c) Elektrokaplama:Akımsız bakır kaplama veya elektrolitik bakır gibi elektrokaplama teknikleri, iletkenliği arttırmak ve iyi elektriksel bağlantılar sağlamak için yolların kaplanmasında kullanılır.
d) Bağlama:Katmanlı yapıları bir araya getirmek ve güvenilir ara bağlantılar oluşturmak için yapışkan bağlama veya termokompresyon bağlama gibi bağlama teknikleri kullanılır.
e) Dielektrik malzeme:PCB yığını için dielektrik malzeme seçimi, ara katman bağlantıları için kritik öneme sahiptir. FR-4 veya Rogers laminatları gibi yüksek frekanslı laminatlar, iyi sinyal bütünlüğünü sağlamak ve sinyal kaybını en aza indirmek için sıklıkla kullanılır.

3.4 Kesitsel tasarım ve anlamı:

PCB yığınının kesit tasarımı, katmanlar arasındaki bağlantıların elektriksel ve mekanik özelliklerini belirler. Kesit tasarımına ilişkin temel hususlar şunları içerir:

a) Katman düzeni:Bir PCB yığını içindeki sinyal, güç ve toprak düzlemlerinin düzeni, sinyal bütünlüğünü, güç bütünlüğünü ve elektromanyetik girişimi (EMI) etkiler. Sinyal katmanlarının güç ve toprak düzlemleriyle doğru yerleştirilmesi ve hizalanması, gürültü eşleşmesinin en aza indirilmesine ve düşük endüktanslı dönüş yollarının sağlanmasına yardımcı olur.
b) Empedans kontrolü:Kesit tasarımında, özellikle yüksek hızlı dijital veya RF/mikrodalga sinyalleri için kontrollü empedans gereksinimleri dikkate alınmalıdır. Bu, istenen karakteristik empedansı elde etmek için uygun dielektrik malzeme ve kalınlık seçimini içerir.
c) Termal yönetim:Kesit tasarımında etkili ısı dağılımı ve termal yönetim dikkate alınmalıdır. Güç ve yer düzlemlerinin, termal yolların ve soğutma mekanizmalı bileşenlerin (ısı emiciler gibi) doğru yerleştirilmesi, ısının dağıtılmasına ve optimum çalışma sıcaklıklarının korunmasına yardımcı olur.
d) Mekanik güvenilirlik:Bölüm tasarımı, özellikle termal döngüye veya mekanik strese maruz kalabilecek uygulamalarda mekanik güvenilirliği dikkate almalıdır. Malzemelerin doğru seçimi, birleştirme teknikleri ve istifleme konfigürasyonu PCB'nin yapısal bütünlüğünü ve dayanıklılığını sağlamaya yardımcı olur.

4. 16 Katmanlı PCB için Tasarım Yönergeleri

4.1 Katman tahsisi ve dağıtımı:

16 katmanlı bir devre kartı tasarlarken performansı ve sinyal bütünlüğünü optimize etmek için katmanları dikkatlice tahsis etmek ve dağıtmak önemlidir. Katman tahsisine ilişkin bazı yönergeleri burada bulabilirsiniz
ve dağıtım:

Gerekli sinyal katmanı sayısını belirleyin:
Devre tasarımının karmaşıklığını ve yönlendirilmesi gereken sinyal sayısını göz önünde bulundurun. Gerekli tüm sinyalleri barındırmak için yeterli sinyal katmanı tahsis edin, yeterli yönlendirme alanı sağlayın ve aşırı kullanımdan kaçınıntıkanıklık. Zemin ve güç düzlemlerini atayın:
Topraklama ve güç düzlemlerine en az iki iç katman atayın. Yer düzlemi, sinyaller için kararlı bir referans sağlamaya yardımcı olur ve elektromanyetik girişimi (EMI) en aza indirir. Güç düzlemi, voltaj düşüşlerini en aza indirmeye yardımcı olan düşük empedanslı bir güç dağıtım ağı sağlar.
Ayrı hassas sinyal katmanları:
Uygulamaya bağlı olarak, paraziti ve karışmayı önlemek için hassas veya yüksek hızlı sinyal katmanlarını gürültülü veya yüksek güçlü katmanlardan ayırmak gerekebilir. Bu, aralarına özel toprak veya güç düzlemleri yerleştirerek veya izolasyon katmanları kullanılarak yapılabilir.
Sinyal katmanlarını eşit şekilde dağıtın:
Bitişik sinyaller arasındaki eşleşmeyi en aza indirmek ve sinyal bütünlüğünü korumak için sinyal katmanlarını kart yığını boyunca eşit şekilde dağıtın. Katmanlar arası karışmayı en aza indirmek için sinyal katmanlarını aynı yığın alanında yan yana yerleştirmekten kaçının.
Yüksek frekanslı sinyalleri göz önünde bulundurun:
Tasarımınız yüksek frekanslı sinyaller içeriyorsa, iletim hattı etkilerini en aza indirmek ve yayılma gecikmelerini azaltmak için yüksek frekanslı sinyal katmanlarını dış katmanlara daha yakın yerleştirmeyi düşünün.

4.2 Yönlendirme ve sinyal yönlendirme:

Yönlendirme ve sinyal izleme tasarımı, uygun sinyal bütünlüğünü sağlamak ve paraziti en aza indirmek için kritik öneme sahiptir. 16 katmanlı devre kartlarında düzen ve sinyal yönlendirmeye ilişkin bazı yönergeler aşağıda verilmiştir:

Yüksek akım sinyalleri için daha geniş izler kullanın:
Güç ve toprak bağlantıları gibi yüksek akım taşıyan sinyaller için direnci ve voltaj düşüşünü en aza indirmek amacıyla daha geniş izler kullanın.
Yüksek hızlı sinyaller için eşleşen empedans:
Yüksek hızlı sinyaller için, yansımaları ve sinyal zayıflamasını önlemek amacıyla iz empedansının iletim hattının karakteristik empedansıyla eşleştiğinden emin olun. Kontrollü empedans tasarım tekniklerini kullanın ve doğru iz genişliği hesaplamalarını yapın.
İz uzunluklarını ve geçiş noktalarını en aza indirin:
İz uzunluklarını mümkün olduğu kadar kısa tutun ve parazitik kapasitansı, endüktansı ve paraziti azaltmak için geçiş noktalarının sayısını azaltın. Uzun, karmaşık izleri önlemek için bileşen yerleştirmeyi optimize edin ve özel yönlendirme katmanlarını kullanın.
Yüksek hızlı ve düşük hızlı sinyalleri ayırın:
Gürültünün yüksek hızlı sinyaller üzerindeki etkisini en aza indirmek için yüksek hızlı ve düşük hızlı sinyalleri ayırın. Yüksek hızlı sinyalleri özel sinyal katmanlarına yerleştirin ve bunları yüksek güçlü veya gürültülü bileşenlerden uzak tutun.
Yüksek hızlı sinyaller için diferansiyel çiftleri kullanın:
Yüksek hızlı diferansiyel sinyaller için gürültüyü en aza indirmek ve sinyal bütünlüğünü korumak için diferansiyel çift yönlendirme tekniklerini kullanın. Sinyal çarpıklığını ve karışmayı önlemek için diferansiyel çiftlerin empedansını ve uzunluğunu uyumlu tutun.

4.3 Zemin katmanı ve güç katmanı dağılımı:

Toprak ve güç düzlemlerinin doğru dağıtımı, iyi güç bütünlüğünün sağlanması ve elektromanyetik parazitin azaltılması açısından kritik öneme sahiptir. 16 katmanlı devre kartlarında toprak ve güç düzlemi atamalarına ilişkin bazı yönergeler aşağıda verilmiştir:

Özel yer ve güç uçaklarını tahsis edin:
Özel zemin ve güç düzlemleri için en az iki iç katman ayırın. Bu, toprak döngülerini en aza indirmeye, EMI'yi azaltmaya ve yüksek frekanslı sinyaller için düşük empedanslı bir dönüş yolu sağlamaya yardımcı olur.
Ayrı dijital ve analog yer düzlemleri:
Tasarımın dijital ve analog bölümleri varsa her bölüm için ayrı zemin düzlemlerinin olması tavsiye edilir. Bu, dijital ve analog bölümler arasındaki gürültü eşleşmesinin en aza indirilmesine yardımcı olur ve sinyal bütünlüğünü geliştirir.
Yer ve güç düzlemlerini sinyal düzlemlerinin yakınına yerleştirin:
Döngü alanını en aza indirmek ve gürültü alımını azaltmak için toprak ve güç düzlemlerini besledikleri sinyal düzlemlerinin yakınına yerleştirin.
Güç düzlemleri için birden fazla yol kullanın:
Gücü eşit şekilde dağıtmak ve güç düzlemi empedansını azaltmak amacıyla güç düzlemlerini bağlamak için birden fazla yol kullanın. Bu, besleme voltajı düşüşlerini en aza indirmeye yardımcı olur ve güç bütünlüğünü artırır.
Güç düzlemlerinde dar boyunlardan kaçının:
Güç düzlemlerinde dar boyunlardan kaçının çünkü bunlar akım yoğunluğuna neden olabilir ve direnci artırabilir, bu da voltaj düşüşlerine ve güç düzlemi verimsizliklerine neden olabilir. Farklı güç düzlemi alanları arasında güçlü bağlantılar kullanın.

4.4 Termal ped ve yerleştirme yoluyla:

Termal pedlerin ve kanalların doğru yerleştirilmesi, ısının etkili bir şekilde dağıtılması ve bileşenlerin aşırı ısınmasının önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir. Termal ped ve 16 katmanlı devre kartlarına yerleştirmeyle ilgili bazı kurallar şunlardır:

Termal pedi ısı üreten bileşenlerin altına yerleştirin:
Isı üreten bileşeni (güç amplifikatörü veya yüksek güçlü IC gibi) belirleyin ve termal pedi doğrudan bunun altına yerleştirin. Bu termal pedler, ısıyı dahili termal katmana aktarmak için doğrudan bir termal yol sağlar.
Isı dağıtımı için birden fazla termal yol kullanın:
Verimli ısı dağılımı sağlamak amacıyla termal katmanı ve dış katmanı bağlamak için birden fazla termal yol kullanın. Bu kanallar, eşit ısı dağılımı elde etmek için termal pedin etrafına kademeli bir şekilde yerleştirilebilir.
Termal empedansı ve katman yığınını göz önünde bulundurun:
Termal geçişleri tasarlarken, kart malzemesinin termal empedansını ve katman yığınını göz önünde bulundurun. Termal direnci en aza indirmek ve ısı dağılımını maksimuma çıkarmak için boyut ve aralık yoluyla optimizasyon yapın.

4.5 Bileşen Yerleştirme ve Sinyal Bütünlüğü:

Doğru bileşen yerleşimi, sinyal bütünlüğünü korumak ve paraziti en aza indirmek için kritik öneme sahiptir. Bileşenleri 16 katmanlı bir devre kartına yerleştirmek için bazı kurallar şunlardır:

Grupla ilgili bileşenler:
Aynı alt sistemin parçası olan veya güçlü elektriksel etkileşimlere sahip grupla ilgili bileşenler. Bu, iz uzunluğunu azaltır ve sinyal zayıflamasını en aza indirir.
Yüksek hızlı bileşenleri yakın tutun:
İz uzunluklarını en aza indirmek ve uygun sinyal bütünlüğünü sağlamak için yüksek frekanslı osilatörler veya mikro denetleyiciler gibi yüksek hızlı bileşenleri birbirine yakın yerleştirin.
Kritik sinyallerin iz uzunluğunu en aza indirin:
Yayılma gecikmesini ve sinyal zayıflamasını azaltmak için kritik sinyallerin iz uzunluğunu en aza indirin. Bu bileşenleri mümkün olduğu kadar yakına yerleştirin.
Hassas bileşenleri ayırın:
Paraziti en aza indirmek ve sinyal bütünlüğünü korumak için analog bileşenler veya düşük seviyeli sensörler gibi gürültüye duyarlı bileşenleri yüksek güçlü veya gürültülü bileşenlerden ayırın.
Kapasitörleri ayırmayı düşünün:
Temiz güç sağlamak ve voltaj dalgalanmalarını en aza indirmek için dekuplaj kapasitörlerini her bileşenin güç pinlerine mümkün olduğunca yakın yerleştirin. Bu kapasitörler güç kaynağını stabilize etmeye ve gürültü bağlantısını azaltmaya yardımcı olur.

5. Yığın Tasarımı için Simülasyon ve Analiz Araçları

5.1 3D modelleme ve simülasyon yazılımı:

3D modelleme ve simülasyon yazılımı, yığın tasarımı için önemli bir araçtır çünkü tasarımcıların PCB yığınlarının sanal temsillerini oluşturmasına olanak tanır. Yazılım katmanları, bileşenleri ve bunların fiziksel etkileşimlerini görselleştirebilir. Tasarımcılar yığınlamayı simüle ederek sinyal karışması, EMI ve mekanik kısıtlamalar gibi potansiyel sorunları belirleyebilir. Ayrıca bileşenlerin düzeninin doğrulanmasına ve genel PCB tasarımının optimize edilmesine yardımcı olur.

5.2 Sinyal bütünlüğü analiz araçları:

Sinyal bütünlüğü analiz araçları, PCB yığınlarının elektriksel performansını analiz etmek ve optimize etmek için kritik öneme sahiptir. Bu araçlar empedans kontrolü, sinyal yansımaları ve gürültü bağlantısı da dahil olmak üzere sinyal davranışını simüle etmek ve analiz etmek için matematiksel algoritmalar kullanır. Tasarımcılar simülasyon ve analiz gerçekleştirerek potansiyel sinyal bütünlüğü sorunlarını tasarım sürecinin erken safhalarında tespit edebilir ve güvenilir sinyal iletimini sağlamak için gerekli ayarlamaları yapabilir.

5.3 Termal analiz araçları:

Termal analiz araçları, PCB'lerin termal yönetimini analiz edip optimize ederek yığın tasarımında önemli bir rol oynar. Bu araçlar, yığının her katmanındaki ısı dağılımını ve sıcaklık dağılımını simüle eder. Tasarımcılar, güç dağılımını ve ısı transfer yollarını doğru bir şekilde modelleyerek sıcak noktaları belirleyebilir, bakır katmanların ve termal yolların yerleşimini optimize edebilir ve kritik bileşenlerin uygun şekilde soğutulmasını sağlayabilir.

5.4 Üretilebilirlik için tasarım:

Üretilebilirlik için tasarım, yığın tasarımının önemli bir yönüdür. Seçilen yığının verimli bir şekilde üretilebilmesini sağlamaya yardımcı olabilecek çeşitli yazılım araçları mevcuttur. Bu araçlar, malzeme kullanılabilirliği, katman kalınlığı, üretim süreci ve üretim maliyeti gibi faktörleri hesaba katarak istenen yığılmayı gerçekleştirmenin fizibilitesine ilişkin geri bildirim sağlar. İmalatı basitleştirmek, gecikme riskini azaltmak ve verimi artırmak amacıyla istiflemeyi optimize etmek için tasarımcıların bilinçli kararlar almasına yardımcı olurlar.

6. 16 Katmanlı PCB'ler için Adım Adım Tasarım Süreci

6.1 İlk gereksinimlerin toplanması:

Bu adımda 16 katmanlı PCB tasarımı için gerekli tüm gereksinimleri toplayın. PCB'nin işlevselliğini, gerekli elektrik performansını, mekanik kısıtlamaları ve uyulması gereken özel tasarım yönergelerini veya standartlarını anlayın.

6.2 Bileşen tahsisi ve düzenlemesi:

Gereksinimlere göre PCB üzerindeki bileşenleri tahsis edin ve düzenlerini belirleyin. Sinyal bütünlüğü, termal hususlar ve mekanik kısıtlamalar gibi faktörleri göz önünde bulundurun. Bileşenleri elektriksel özelliklerine göre gruplandırın ve paraziti en aza indirmek ve sinyal akışını optimize etmek için bunları karta stratejik olarak yerleştirin.

6.3 Yığın tasarımı ve katman dağıtımı:

16 katmanlı PCB için yığın tasarımını belirleyin. Uygun malzemeyi seçmek için dielektrik sabiti, termal iletkenlik ve maliyet gibi faktörleri göz önünde bulundurun. Elektrik gereksinimlerine göre sinyal, güç ve toprak düzlemlerini atayın. Dengeli bir yığın sağlamak ve sinyal bütünlüğünü geliştirmek için toprak ve güç düzlemlerini simetrik olarak yerleştirin.

6.4 Sinyal yönlendirme ve yönlendirme optimizasyonu:

Bu adımda, uygun empedans kontrolünü, sinyal bütünlüğünü sağlamak ve sinyal karışmasını en aza indirmek için sinyal izleri bileşenler arasında yönlendirilir. Kritik sinyallerin uzunluğunu en aza indirmek, hassas izlerin kesişmesini önlemek ve yüksek hızlı ve düşük hızlı sinyaller arasındaki ayrımı korumak için yönlendirmeyi optimize edin. Gerektiğinde diferansiyel çiftleri ve kontrollü empedans yönlendirme tekniklerini kullanın.

6.5 Katmanlar arası bağlantılar ve yerleştirme yoluyla:

Katmanlar arasındaki bağlantı yollarının yerleşimini planlayın. Katman geçişlerine ve bileşen bağlantılarına göre açık delik veya kör delik gibi uygun geçiş tipini belirleyin. Sinyal yansımalarını, empedans süreksizliklerini en aza indirmek ve PCB üzerinde eşit dağılım sağlamak için yerleşimi optimize edin.

6.6 Nihai tasarım doğrulaması ve simülasyonu:

İmalat öncesinde nihai tasarım doğrulaması ve simülasyonlar gerçekleştirilir. Sinyal bütünlüğü, güç bütünlüğü, termal davranış ve üretilebilirlik açısından PCB tasarımlarını analiz etmek için simülasyon araçlarını kullanın. Tasarımı başlangıç ​​gereksinimlerine göre doğrulayın ve performansı optimize etmek ve üretilebilirliği sağlamak için gerekli ayarlamaları yapın.
Tüm gereksinimlerin karşılandığından ve olası sorunların çözüldüğünden emin olmak için tasarım süreci boyunca elektrik mühendisleri, makine mühendisleri ve üretim ekipleri gibi diğer paydaşlarla işbirliği yapın ve iletişim kurun. Geri bildirim ve iyileştirmeleri dahil etmek için tasarımları düzenli olarak gözden geçirin ve yineleyin.

7.Sektördeki En İyi Uygulamalar ve Örnek Olay Çalışmaları

7.1 16 katmanlı PCB tasarımının başarılı örnekleri:

Vaka çalışması 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd., yüksek hızlı ağ ekipmanı için 16 katmanlı bir PCB'yi başarıyla tasarladı. Sinyal bütünlüğünü ve güç dağıtımını dikkatlice göz önünde bulundurarak üstün performans elde ederler ve elektromanyetik paraziti en aza indirirler. Başarılarının anahtarı, kontrollü empedans yönlendirme teknolojisini kullanan tamamen optimize edilmiş yığın tasarımıdır.

Vaka Çalışması 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. karmaşık bir tıbbi cihaz için 16 katmanlı bir PCB tasarladı. Yüzeye montaj ve delik içi bileşenlerin bir kombinasyonunu kullanarak kompakt ama güçlü bir tasarım elde ettiler. Dikkatli bileşen yerleşimi ve verimli yönlendirme, mükemmel sinyal bütünlüğü ve güvenilirliği sağlar.

7.2 Başarısızlıklardan ders alın ve tuzaklardan kaçının:

Vaka Çalışması 1:Bazı PCB üreticileri, iletişim ekipmanının 16 katmanlı PCB tasarımında sinyal bütünlüğü sorunlarıyla karşılaştı. Başarısızlığın nedenleri empedans kontrolünün yeterince dikkate alınmaması ve uygun yer düzlemi dağılımının olmamasıydı. Alınan ders, sinyal bütünlüğü gereksinimlerini dikkatli bir şekilde analiz etmek ve katı empedans kontrol tasarım yönergelerini uygulamaktır.

Vaka Çalışması 2:Bazı PCB üreticileri, tasarımın karmaşıklığı nedeniyle 16 katmanlı PCB ile üretim zorluklarıyla karşı karşıya kaldı. Kör yolların ve yoğun paketlenmiş bileşenlerin aşırı kullanımı imalat ve montaj zorluklarına yol açmaktadır. Öğrenilen ders, seçilen PCB üreticisinin yetenekleri dikkate alındığında tasarım karmaşıklığı ile üretilebilirlik arasında bir denge kurmaktır.

16 katmanlı PCB tasarımında tuzaklardan ve tuzaklardan kaçınmak için aşağıdakilerin yapılması çok önemlidir:

a.Tasarımın gerekliliklerini ve kısıtlamalarını iyice anlayın.
b.Sinyal bütünlüğünü ve güç dağıtımını optimize eden yığılmış konfigürasyonlar. c.Performansı optimize etmek ve üretimi basitleştirmek için bileşenleri dikkatlice dağıtın ve düzenleyin.
d.Empedansı kontrol etmek ve kör yolların aşırı kullanımından kaçınmak gibi uygun yönlendirme tekniklerini sağlayın.
e.Elektrik ve makine mühendisleri ve üretim ekipleri de dahil olmak üzere tasarım sürecine dahil olan tüm paydaşlarla etkili bir şekilde işbirliği yapın ve iletişim kurun.
f.İmalattan önce olası sorunları belirlemek ve düzeltmek için kapsamlı tasarım doğrulama ve simülasyon gerçekleştirin.