Conceção e fabrico de PCBs de 16 camadas

108 月

Conceção e fabrico de empilhamento de PCB de 16 camadas

Conhecimento

As placas de circuito impresso (PCB) de 16 camadas tornaram-se um suporte tecnológico fundamental para a integração de sistemas complexos. A sua conceção e fabrico envolvem um controlo preciso entre camadas e a gestão da integridade do sinal. Estas placas multicamadas equilibram perfeitamente os requisitos de cablagem de alta densidade e os requisitos de integridade do sinal através de uma estrutura laminada precisa.

Índice

Estrutura laminada típica de uma placa PCB de 16 camadas

Configuração 1: Sinal de alta velocidade optimizado (8S4P4G)

L1: Sinal(TOP) L2: GND L3: Sinal L4: Sinal
L5: PWR1 L6: GND L7: Sinal L8: Sinal
L9: PWR2 L10:GND L11:Sinal L12:Sinal
L13:PWR3 L14:GND L15:Sinal L16:GND(BOT)

Vantagens:

Cada camada de sinal tem um plano de referência adjacente
Os planos de potência divididos permitem múltiplos domínios de tensão
Adequado para ligações em série de alta velocidade de mais de 56 Gbps

Configuração 2: Tipo de processamento de sinal misto

L1: Sinal de RF L2: GND L3: Analógico L4: PWR
L5: Digital L6: GND L7: Digital L8: PWR
L9: Digital L10:GND L11:Digital L12:PWR
L13:Analógico L14:GND L15:RF L16:GND

Caraterísticas:

Circuitos RF e analógicos com blindagem perimetral
Encaminhamento de sinais digitais nas camadas interiores
Ideal para equipamento de imagiologia médica

Configuração 3: Tipo de aplicação de alta potência

(Inclui camadas de potência de cobre de 2 oz de espessura e camadas térmicas dedicadas)

Pontos-chave:

Camadas de potência de cobre com 3OZ de espessura
Camadas térmicas com núcleo metálico incorporado
Concebido para inversores EV

Recomendação de especialistas: Realizar simulações de campo eletromagnético 3D ao selecionar as configurações de empilhamento. O Ansys HFSS ou o CST Studio Suite são recomendados para a validação do projeto.

Conceção e fabrico de PCB de 16 camadas

Tecnologia de materiais críticos e controlo da espessura

1. Seleção de materiais de alta qualidade

Tipo de material	Modelo típico	Dk@10GHz	Df@10GHz	Aplicações
FR4 de alta velocidade	Megtron6	3.7	0.002	SerDes 112G
Material de baixa perda	RO4835	3.5	0.003	Radar de ondas milimétricas
Material de alta Tg	IT-180A	4.3	0.012	Eletrónica automóvel

2.Sistema de controlo da espessura

Exemplo para uma placa de 1,6 mm de espessura:

Signal layer copper: 1OZ(35μm)
Power layer copper: 2OZ(70μm)
Espessura dieléctrica: 0,1mm (4mil)
Pré-impregnado: tipo 1080
Camada de controlo da impedância: 0,2mm (8mil)

Fórmula de cálculo:
Total Thickness = Σ(Copper thickness) + Σ(Dielectric thickness) + Solder mask thickness

Fluxo do processo de fabrico avançado

Tecnologia de perfuração a laser:

CO2 laser: ＞100μm holes
UV laser: ＜100μm microvias
Cego através do rácio de aspeto: 1:0.8

Processo de galvanização por impulsos:

Hole copper thickness: ≥25μm
Surface copper uniformity: ±3μm
Back drilling accuracy: ±50μm

Parâmetros críticos de laminação:

Temperature: 180±5℃
Pressão: 350PSI
Duração: 90 minutos
Vacuum level: ＜50mbar

Normas de inspeção da qualidade:

IPC-6012B Classe 3
IPC-A-600G
Teste de sonda voadora a 100%
Inspeção 3D por raios X

Conceção da integridade do sinal

Três elementos do controlo da impedância:

Line width tolerance ±10%
Dielectric thickness tolerance ±7%
Copper thickness tolerance ±1μm

Conceção da integridade da energia:

Plane capacitance＞500pF/in²
Colocação do condensador de desacoplamento:
- 0.1μF@0402 per BGA
- 10μF@0603 per voltage domain

Estratégias de otimização EMC:

Edge shielding vias: ＜λ/20 spacing
Isolation slots: ＞50mil width
Estrutura de terra em sanduíche

Estudo de caso: Uma AAU de estação de base 5G utilizando PCB de 16 camadas obteve uma perda de inserção 32% inferior, um desempenho térmico 28% melhor e uma fiabilidade MTBF de 100 000 horas.

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Destaques FQA

P: Como equilibrar o custo e o desempenho em projectos de 16 camadas?
R: Recomendada a laminação híbrida "4+8+4": 4 camadas de material de alta velocidade + 8 camadas de FR4 reduzem o custo em 15%, mantendo o desempenho crítico da camada de sinal.

P: Como enfrentar os desafios térmicos em placas de 16 camadas?
R: Três soluções eficazes:

Blocos de cobre incorporados para arrefecimento local
Matrizes de via térmica
Materiais compósitos com núcleo metálico

P: Defeitos comuns na produção em massa de placas de 16 camadas?
R: Áreas de concentração principais:

Desalinhamento de camada para camada
Fissuras de cobre em vias
Vazios em camadas dieléctricas
Acabamento superficial não uniforme

Aplicações de placas de circuito impresso de 16 camadas

As placas de circuito impresso de 16 camadas equilibram na perfeição as necessidades de encaminhamento de alta densidade com os requisitos de integridade do sinal através de estruturas de empilhamento precisas, encontrando aplicações generalizadas em..:

Infraestrutura de comunicação 5G: Equipamento de estação de base que suporta transmissão por ondas milimétricas e tecnologia MIMO maciça
Computação de alto desempenhoInterligações de processadores para servidores e supercomputadores de IA
Equipamento de imagiologia médica: Sistemas de controlo para CT, MRI e outros dispositivos médicos avançados
Eletrónica aeroespacial: Soluções fiáveis para comunicações via satélite e sistemas de controlo de voo
Eletrónica automóvelControladores de domínio para condução autónoma e sistemas de cockpit inteligentes

Parâmetros técnicos típicos:

Espessura da placa: 1,6-2,4 mm (personalizável)
Largura/espaçamento mínimo da linha: 3/3mil (0,075/0,075mm)
Abertura mínima:0,15 mm (perfuração a laser)
Layer-to-layer alignment tolerance: ±25μm
Impedance control accuracy: ±7%

Visão do sector: Com a adoção das tecnologias PCIe 5.0 e DDR5, o mercado de PCB de 16 camadas está a crescer a uma taxa anual de 12%, prevendo-se que ultrapasse os 5,8 mil milhões de dólares a nível mundial até 2025.

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