Die Bedeutung von Leiterplatten (PCBs) in verschiedenen elektronischen Geräten liegt auf der Hand. Da elektronische Produkte immer kleiner und leistungsfähiger werden, steigt auch die Nachfrage nach PCB-Schichten.
Früher genügten möglicherweise zwei- oder vierlagige Leiterplatten den Anforderungen. Bei modernen Hochgeschwindigkeits- und High-Density-Designs sind achtlagige Leiterplatten jedoch manchmal deutlich besser geeignet. Sie bieten nicht nur stärkere Funktionen, sondern gewährleisten auch eine bessere Signalstabilität und eine effizientere Stromverteilung.
In diesem Artikel erfahren Sie genau, was eine 8-Lagen-Leiterplatte ist, welche gängigen Stapelaufbauten für 8-Lagen-Leiterplatten es gibt, welche Standarddicke eine Leiterplatte hat und welche wichtigen Punkte Sie bei Design und Herstellung beachten müssen, um die Entwicklungsanforderungen komplexer Produkte zu erfüllen.
Was ist eine 8-Lagen-Leiterplatte?
Eine 8-lagige Leiterplatte besteht aus acht Lagen Kupfer und Isoliermaterial, die miteinander verpresst sind. Diese Lagen sind durch Vias verbunden. Ihre Struktur umfasst üblicherweise die Signalschicht, die Versorgungsschicht, die Masseschicht und die interne Routing-Schicht.
Im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten ermöglicht die 8-lagige Leiterplatte ein komplexeres Routing und ermöglicht so die Entwicklung komplexerer Schaltungen. Sie sorgt außerdem für eine stabilere Signalübertragung und eine stärkere Entstörungsfähigkeit.
Die 8-lagige Leiterplatte eignet sich besonders für elektronische Hochgeschwindigkeitsgeräte mit hohen Leistungsanforderungen, wie beispielsweise Server, medizinische Instrumente und Kommunikationssysteme.
Verschiedene Arten von 8-lagigen PCB-Stack-Ups
Der 8-lagige PCB-Aufbau beschreibt die Anordnung der einzelnen Lagen innerhalb der Leiterplatte und deren Verwendungszweck. Unterschiedliche PCB-Aufbaustrukturen wirken sich direkt auf die Leistung der Leiterplatte aus, z. B. auf Signalstörungen, die Stabilität der Stromversorgung oder eine starke Erwärmung der Leiterplatte usw.
Die Wahl des richtigen 8-lagigen PCB-Aufbaus kann Ihr PCB-Signal stabiler machen, seine Entstörungsfähigkeit verbessern und die Effizienz der Stromversorgung steigern. Im Folgenden finden Sie einige gängige 8-lagige PCB-Aufbauten und deren Einsatzmöglichkeiten:
1. Signal / Masse / Signal / Strom / Masse / Signal / Masse / Signal
• Am besten geeignet für Designs mit hohen Anforderungen an die Signalintegrität, wie z. B. Hochgeschwindigkeitskommunikation und Server-Motherboards.
• Vorteile: Geringe Störungen, stabile Signale, ideal für Hochgeschwindigkeitsschaltungen.
2. Signal / Masse / Signal / Strom / Strom / Signal / Masse / Signal
• Geeignet für Hochgeschwindigkeitsschaltungen, wie beispielsweise Hochleistungsprozessorplatinen.
• Doppelte Stromschichten sorgen für ausreichend Strom, während zwei Masseschichten zur Rauschreduzierung beitragen und einen stabilen Betrieb gewährleisten.
3. Signal / Signal / Masse / Signal / Signal / Strom / Masse / Signal
• Ideal für Mixed-Signal-Geräte (analog + digital), wie beispielsweise Audioverarbeitungskarten.
• Die mittlere Masseschicht trennt analoge und digitale Signale und verhindert so Übersprechen.
4. Signal / Masse / Signal / Signal / Signal / Masse / Strom / Signal
• Am besten für drahtlose oder HF-Geräte wie Bluetooth-/Wi-Fi-Module geeignet.
• Mehrere Erdungsschichten verbessern die Abschirmung, verringern Signalstörungen und verbessern die Klarheit von Hochfrequenzsignalen.
5. Signal / Strom / Masse / Signal / Signal / Masse / Strom / Signal
• Geeignet für digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen.
• Abwechselnde Strom- und Erdungsschichten isolieren Rauschen und verbessern die Signalintegrität.
6. Signal / Masse / Strom / Signal / Signal / Strom / Masse / Signal
• Bietet flexiblen Routing-Raum und ausgewogene Stromverteilung.
• Ideal für Steuerplatinen, die mehrere Funktionsmodule erfordern.
Vereinfacht ausgedrückt eignen sich verschiedene 8-lagige PCB-Aufbauten für unterschiedliche Anwendungen. Ob Hochgeschwindigkeitssignale, eine Mischung aus analogen und digitalen Signalen oder drahtlose Kommunikation – die Aufbaustrukturen sind alle unterschiedlich. Die Wahl der richtigen Struktur macht Ihre 8-lagige Leiterplatte stabiler, das Signal sauberer und den Betrieb zuverlässiger. Beim Design ist es wichtig, die am besten geeignete Aufbaustruktur basierend auf den spezifischen Anforderungen auszuwählen.
Standardmäßige 8-Lagen-Leiterplattendicke
Die Standarddicke einer 8-lagigen Leiterplatte liegt üblicherweise zwischen 1.6 mm (63 mil) und 2.4 mm (94 mil), abhängig von der Kupferfoliendicke und der Wahl des Prepreg-/Kernmaterials. Die endgültige Dicke kann jedoch auch durch folgende Faktoren beeinflusst werden:
• Kupferdicke (z. B. 1 oz, 2 oz)
• Abstand der dielektrischen Schichten
• Im PCB-Stapelaufbau verwendete Materialtypen
Dickere Leiterplatten weisen eine höhere Festigkeit auf und neigen weniger dazu, sich zu verbiegen, sodass sie sich für Industrieanlagen eignen, während dünnere Leiterplatten besser für kleine Geräte wie Mobiltelefone oder tragbare Geräte geeignet sind.
Im tatsächlichen Design muss die Standarddicke der Leiterplatte anhand der Eigenschaften der Schaltung bestimmt werden, z. B. ob die Impedanz gesteuert werden soll, ob ein Wärmeableitungsbedarf besteht und wie hoch die Produktionskapazität des Werks ist. Eine geeignete Dicke kann außerdem sicherstellen, dass die Leiterplatte problemlos in das Gehäuse eingebaut und mit dem Steckverbinder verbunden werden kann, ohne die Produktmontage zu beeinträchtigen.
Wichtige Überlegungen zum 8-Lagen-PCB-Design
Beim Entwurf einer 8-lagigen Leiterplatte ist es neben der Erfüllung funktionaler Anforderungen unerlässlich, die elektrische Leistung, die strukturelle Stabilität und die Herstellungsprozesse umfassend zu berücksichtigen. Ein exzellentes Design muss nicht nur eine gute Leistung erbringen, sondern auch herstellbar, montierbar und langlebig sein.
Hier sind einige wichtige Designempfehlungen:
1. Schichtanordnung:
Ein gut geplanter 8-lagiger PCB-Aufbau gewährleistet die richtige Verteilung der Signal-, Strom- und Masseschichten und optimiert so die Routing-Effizienz und die Gesamtleistung.
2. Impedanzkontrolle:
Bei Hochgeschwindigkeitssignalen muss die Leiterbahnimpedanz genau angepasst werden. Es wird empfohlen, Simulationstools in Kombination mit dem spezifischen PCB-Aufbau zu verwenden, um Leiterbahnbreite und -abstand genau zu berechnen und so die Signalintegrität zu gewährleisten.
3. Strukturelle Symmetrie:
Durch die Aufrechterhaltung der Symmetrie zwischen den oberen und unteren PCB-Schichten wird ein Verziehen oder Deformieren während der Laminierung verhindert und die mechanische Festigkeit des Endprodukts verbessert.
4. Über Design:
Durch die ordnungsgemäße Verwendung von Durchgangslöchern, Blindvias oder vergrabenen Vias entsprechend den räumlichen und elektrischen Anforderungen können die Routing-Effizienz optimiert und Signalstörungen reduziert werden.
5. Wärmemanagement:
Hohe Routing-Dichte und Hochleistungskomponenten können zu lokaler Überhitzung führen. Daher müssen effektive Wärmeableitungspfade entwickelt werden, beispielsweise durch zusätzliche thermische Kupferschichten oder den Einbau thermischer Vias.
6. Materialauswahl:
Bei Anwendungen, die Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenzsignale erfordern, sollten Sie Materialien mit geringem dielektrischen Verlust und stabiler Leistung bevorzugen.
7. Fertigungstoleranzen:
Bei der Konstruktion müssen ausreichende Produktionstoleranzen berücksichtigt werden, um die Einhaltung wichtiger Parameter wie Die Standarddicke der Leiterplatte entspricht den Kapazitäten und Qualitätsstandards der Fabrik.
Durch die Umsetzung dieser Maßnahmen kann bei einer 8-lagigen Leiterplatte ein gutes Gleichgewicht zwischen Funktionalität, Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit erreicht werden, was letztendlich eine optimale Produktleistung und -qualität gewährleistet.
Herstellung von 8-lagigen Leiterplatten
Die Herstellung einer 8-lagigen Leiterplatte erfolgt durch sequentielles Laminieren mehrerer Leiterplattenschichten unter Hitze und Druck. Wichtige Schritte sind:
1. Kern- und Prepreg-Vorbereitung
2. Bildgebung und Ätzen der inneren Schicht
3. Schichtaufbau und Laminierung
4. Bohren und Via-Plattieren
5. Bildgebung und Ätzen der Außenschicht
6. Oberflächenbeschaffenheit, Lötstoppmaske und Siebdruck
7. Elektrische Prüfung und Qualitätskontrolle
Um die Integrität des PCB-Stapels zu bewahren, ist es wichtig, während der Herstellung eine strenge Prozesskontrolle aufrechtzuerhalten, insbesondere bei der Verwendung moderner Materialien oder feiner Linienmerkmale.
Fazit
Die 8-lagige Leiterplatte ist die ideale Wahl für leistungsstarke elektronische Systeme. Durch ein sinnvolles Design der 8-lagigen Leiterplatten-Stapelstruktur, eine strikte Kontrolle der Standard-Leiterplattendicke und eine Optimierung der gesamten Leiterplatten-Stapelstruktur können Stabilität und Leistung des Produkts deutlich verbessert werden.
Ganz gleich, ob Sie medizinische Elektronik, industrielle Steuerungssysteme oder Netzwerkgeräte entwickeln: Wenn Sie das Design und die Herstellung von 8-lagigen Leiterplatten beherrschen, verschafft das Ihrem Projekt einen technischen Vorsprung.
