16-kerroksisen piirilevykerroksen suunnittelu ja valmistus

16-kerroksisista painetuista piirilevyistä (PCB) on tullut monimutkaisen järjestelmäintegraation keskeinen teknologia. Niiden suunnitteluun ja valmistukseen kuuluu tarkka kerrosten välinen valvonta ja signaalien eheyden hallinta. Nämä monikerroksiset levyt tasapainottavat täydellisesti suuren johdotustiheyden vaatimukset ja signaalin eheysvaatimukset tarkan laminointirakenteen avulla.

16-kerroksisen piirilevyn tyypillinen laminaattirakenne

Konfiguraatio 1: Suurnopeussignaalioptimoitu (8S4P4G)

L1: Signaali (TOP) L2: GND L3: Signaali L4: Signaali
L5: PWR1 L6: GND L7: Signaali L8: Signaali
L9: PWR2 L10: GND L11: Signaali L11: Signaali L12: Signaali
L13: Signaali L13: Signaali L13: PWR3 L14: Signaali L14: Signaali L10: GND L10: GND L11: Signaali L12: Signaali L13: PWR3 L14: GND L15: Signaali

Edut:

• Kullakin signaalikerroksella on viereinen vertailutaso
• Jaetut tehotasot mahdollistavat useita jännitealueita
• Soveltuu yli 56 Gbps:n nopeisiin sarjalinkkeihin.

Konfiguraatio 2: Sekasignaalien käsittelytyyppi

L1: RF-signaali L2: GND L3: Analoginen L4: PWR
L5: Digitaalinen L6: GND L7: Digitaalinen L8: PWR
L9: Digitaalinen L10:GND L11:Digitaalinen L12:PWR
L13:Analoginen L14:GND L15:RF L16:GND

Ominaisuudet:

• RF- ja analogiset piirit, joissa on kehäsuojaus
• Digitaalisen signaalin reititys sisäkerroksissa
• Ihanteellinen lääketieteellisiin kuvantamislaitteisiin

Konfiguraatio 3: Suuritehoinen sovellustyyppi

(Sisältää 2oz paksut kupariset tehokerrokset ja lämpökerrokset)

Keskeiset seikat:

• 3OZ paksut kuparin tehokerrokset
• Sulautetut metalliytimen lämpökerrokset
• Suunniteltu EV-taajuusmuuttajia varten

Asiantuntijan suositus: Suorita 3D-sähkömagneettisen kentän simulaatioita, kun valitset pinoamiskonfiguraatioita. Ansys HFSS- tai CST Studio Suite -ohjelmia suositellaan suunnittelun validointiin.

Kriittinen materiaalitekniikka ja paksuuden valvonta

1. High-End-materiaalin valinta

2.Paksuuden valvontajärjestelmä

Esimerkki 1,6 mm:n levyn paksuudelle:

• Signaalikerroksen kupari:1OZ (35 μm)
• Virtajohdon kupari: 2OZ (70 μm)
• Dielektrinen paksuus: 0.1mm (4mil)
• Prepreg: 1080-tyyppi
• Impedanssin säätökerros: (8mil)

Laskukaava:
Kokonaispaksuus = Σ(kuparin paksuus) + Σ(dielektrisen kerroksen paksuus) + juotosmaskin paksuus

Kehittynyt valmistusprosessin kulku

• Laserporaustekniikka:

• CO2-laser: ＞100 μm:n reiät
• UV-laser: ＜100 μm:n mikroviat
• Sokea kuvasuhteen kautta: 1:0.8

• Pulse Plating -prosessi:

• Reiän kuparin paksuus:≥25μm
• Pinnan kuparin tasaisuus:±3μm
• Takaporauksen tarkkuus: ±50 μm

• Kriittiset laminointiparametrit:

• Lämpötila: 180±5℃
• Paine: 350PSI
• Kesto: 90 minuuttia
• Tyhjiötaso: ＜50 mbar

Laaduntarkastusstandardit:

• IPC-6012B Luokka 3
• IPC-A-600G
• 100% lentävä koetin testi
• 3D-röntgentarkastus

Signaalin eheyden suunnittelu

• Impedanssin säädön kolme elementtiä:

• Viivan leveyden toleranssi ±10 %
• Dielektrisen paksuudentoleranssi ±7 %
• Kuparin paksuuden toleranssi ±1μm

• Virran eheyden suunnittelu:

• Tasokapasitanssi > 500pF/tuuma²
• Kytkentäkondensaattorin sijoittaminen:
  • 0,1 μF@0402 per BGA
  • 10μF@0603 jännitealueella

• EMC:n optimointistrategiat:

• Reunan suojausviat: ＜λ/20väli
• Eristysraot: ＞50 milinleveys
• Sandwich-maarakenne

Tapaustutkimus: 5G-tukiaseman AAU, jossa käytettiin 16-kerroksisia piirilevyjä, saavutti 32% pienemmän insertion häviön, 28% paremman lämpösuorituskyvyn ja 100 000 tunnin MTBF-luotettavuuden.

Suositellut ammattimaiset valmistuspalvelut

Topfast tarjoukset premium 16-kerroksinen PCB avaimet käteen -ratkaisut:
✅ Jopa 32-kerroksinen mukautettu pinoaminen
✅ ±5 % impedanssin säätö
✅ 100 μm:n laserilla tehdyt sokeat läpiviennit
✅ 3D-tulostetut pikaprototyypit
✅ Täydelliset SI/PI-simulointipalvelut

Hanki välitön mukautettu tarjous: Teknisten vaatimusten toimittaminen

FQA:n kohokohdat

K: Miten kustannusten ja suorituskyvyn tasapainottaminen 16-kerroksisissa malleissa onnistuu?
V: Suositeltava “4+8+4” hybridilaminointi: 4 nopeaa materiaalikerrosta + 8 FR4-kerrosta vähentää kustannuksia 15 % säilyttäen samalla kriittisen signaalikerroksen suorituskyvyn.

K: Miten 16-kerroksisten levyjen lämpöhaasteet ratkaistaan?
V: Kolme tehokasta ratkaisua:

1. Upotetut kuparilohkot paikallista jäähdytystä varten
2. Lämpökaapelit
3. Metallirunkoiset komposiittimateriaalit

K: Yleisiä vikoja 16-kerroksisen levyn massatuotannossa?
A: Keskeiset painopistealueet:

• Kerrosten väliset virheasennot
• Kuparin halkeamat läpivienneissä
• Tyhjät tilat dielektrisissä kerroksissa
• Epätasainen pintakäsittely

16-kerroksisten piirilevyjen sovellukset

16-kerroksiset painetut piirilevyt tasapainottavat täydellisesti suuren tiheyden reititystarpeet ja signaalin eheysvaatimukset tarkkojen pinoamisrakenteiden avulla, ja niitä käytetään laajalti:

1. 5G-viestintäinfrastruktuuri: Tukiasemalaitteet, jotka tukevat millimetriaaltolähetyksiä ja massiivista MIMO-tekniikkaa.
2. Suorituskykyinen tietojenkäsittelyTekoälypalvelinten ja supertietokoneiden prosessoriliitännät
3. Lääketieteelliset kuvantamislaitteet: CT- ja MRI-laitteiden sekä muiden kehittyneiden lääkinnällisten laitteiden ohjausjärjestelmät.
4. Ilmailu- ja avaruuselektroniikka: Luotettavat ratkaisut satelliittiviestintään ja lennonohjausjärjestelmiin
5. Autoteollisuuden elektroniikkaAutonomisen ajamisen ja älykkäiden ohjaamojärjestelmien verkkotunnussäätimet

Tyypilliset tekniset parametrit:

• Levyn paksuus: 1.6-2.4mm (muokattavissa)
• Viivan vähimmäisleveys/-väli: (0.075/0.075mm): 3/3mil (0.075/0.075mm)
• Pienin aukko:0,15mm (laserporaus)
• Kerrosten välinen kohdistustoleranssi: ±25 μm
• Impedanssin säätötarkkuus: ±7 %

Toimialan näkemys: PCIe 5.0- ja DDR5-tekniikoiden käyttöönoton myötä 16-kerroksisten piirilevyjen markkinat kasvavat 12 prosenttia vuodessa, ja niiden ennustetaan ylittävän 5,8 miljardia dollaria maailmanlaajuisesti vuoteen 2025 mennessä.

Konsultoi asiantuntijoitamme nyt: Lataa 16-kerroksinen PCB White Paper

Aiheeseen liittyviä lukusuosituksia

4-kerroksinen joustava PCB

6-kerroksisen PCB-pinoamisen suunnittelu ja valmistus

8-kerroksinen PCB Stackup

10-kerroksinen jäykkä-Flex PCB