Çok Katmanlı PCB Tanımı
Genellikle tek taraflı, çift taraflı ve çok katmanlı PCB kartları bulunur. Radyo gibi bazı basit elektrikli cihazlar için tek taraflı bir PCB yeterlidir. Ancak zamanın gelişmesiyle birlikte, çok işlevli ve küçük hacimli elektronik ürünler için tek taraflı ve çift taraflı PCB'ler gereksinimleri tam olarak karşılayamamakta, bunun yerine çok katmanlı PCB kartları kullanılmalıdır. Çok katmanlı PCB kartlarının birçok avantajı vardır: yüksek montaj yoğunluğu ve küçük hacim; elektronik bileşenler arasındaki bağlantı kısalır, sinyal iletim hızı hızlıdır ve kablolama kolaydır; iyi bir koruma etkisi vardır, vb.
Çok katmanlı PCB kartlarının katman sayısında herhangi bir sınırlama yoktur. Şu anda, genellikle 100L ve 4L PCB kartları olmak üzere 6'den fazla çok katmanlı PCB kartı katmanı bulunmaktadır. Peki, çok katmanlı PCB kartları tek taraflı PCB ve çift taraflı PCB ile karşılaştırılırsa, hangi katmanlardan oluşurlar? Anlamları ve kullanım alanları nelerdir? Gelin birlikte inceleyelim.
Sinyal Katmanı
Sinyal katmanı üst katman, orta katman ve alt katman olarak ayrılır ve çoğunlukla çeşitli komponentlerin yerleştirilmesinde veya kablolama ve kaynaklamada kullanılır.
İç Düzlem Katmanı
Dahili güç katmanı olarak da bilinen dahili düzlem katmanı, güç ve toprak hatlarının yerleşimine ayrılmıştır. Bu katman türü yalnızca çok katmanlı PCB kartlarında kullanılır. Genellikle sinyal katmanlarının ve dahili güç/toprak katmanlarının sayısına atıfta bulunarak, bunlara çift katmanlı, 4L ve 6L kartlar diyoruz.
Mekanik Katman
Mekanik katman, çok katmanlı PCB kartının tamamının görünümünü belirler. Aslında, mekanik katmandan bahsettiğimizde, çok katmanlı PCB kartının tamamının görünüm yapısını kastediyoruz. Mekanik katman genellikle, devre kartının fiziksel boyut çizgisi, veri, geçiş bilgisi vb. gibi kart yapımı ve montaj yöntemleri hakkında bilgi vermek için kullanılır. Bu bilgiler, tasarım şirketlerinin veya PCB üreticilerinin gereksinimlerine göre değişir. Ayrıca, mekanik katman, görüntüyü birlikte çıkarmak için diğer katmanlara da eklenebilir.
Lehim Maskesi Katmanı
Çok katmanlı PCB kartının yeşil lehim maskesi yağıyla boyanacak kısmını ifade eder. Aslında lehim maskesi katmanı negatif çıkış kullanır, bu nedenle lehim maskesi katmanının şekli karta aktarıldıktan sonra lehim maskesi yeşil yağla boyanmaz, ancak bakır açığa çıkar. Genellikle bakır folyonun kalınlığını artırmak için lehim maskesinden yeşil yağ çıkarılır ve ardından bakır telin kalınlığını artırmak için kalay eklenir.
Maske Katmanını Yapıştır
İşlevi lehim maskesi katmanına benzer, ancak makine kaynağı sırasında yüzeye monte edilen bileşenin pedine karşılık gelir. Belki de bu noktada, lehim maskesi katmanı ve macun maskesi katmanı kavramları konusunda hala herkes kafası karışıktır. Özetle:
Rol:
① Lehim maskesi katmanı esas olarak PCB bakır folyonun doğrudan havaya maruz kalmasını önlemek ve koruyucu bir rol oynamak için kullanılır.
② Macun maskesi katmanı şablon ağı oluşturmak için kullanılır ve şablon ağı lehimlenecek SMD pedine lehim macununu doğru bir şekilde koyabilir.
Fark:
① Lehim maskesi tabakası, kaynak yapılmasına olanak sağlamak amacıyla lehim maskesinin tüm parçası üzerinde yeşil yağ penceresi açılması anlamına gelir.
② Varsayılan olarak lehim maskesi olmayan tüm alanlar yeşil yağ ile kaplanmalıdır.
③ SMD paketlemede lehim akısı katmanı kullanılır.
Katmanı dışarıda tutun
Devre kartı üzerinde bileşenlerin ve kabloların etkili bir şekilde yerleştirilebileceği alanı tanımlamak için kullanılır. Bu katta, kablolama için etkili alan olarak kapalı bir alan çizin; bu alanın dışına otomatik olarak kablo döşenmesi ve kablolanması mümkün değildir.
Serigrafi Katmanı
Serigrafi katmanı esas olarak bileşenlerin ana hatları ve işaretlemeleri, çeşitli açıklama serigrafileri vb. gibi basılı bilgileri yerleştirmek için kullanılır. Genellikle her türlü işaretli serigrafi üst serigrafi katmanında bulunur ve alt serigrafi katmanı kapatılabilir.
Çok Katmanlı
Devre kartının üst pedi ve nüfuz eden via deliği, çok katmanlı PCB kartının tamamına nüfuz etmeli ve farklı iletken desen katmanlarıyla elektriksel bağlantı kurmalıdır, bu nedenle sistem özellikle soyut bir çok katmanlı yapı oluşturur. Genellikle pedler ve via'lar çok katmanlı olarak düzenlenmelidir ve bu katman kapalıysa, pedler ve via'lar görüntülenemez.
Matkap Katmanı
Delme katmanı, devre kartı üretim sürecinde delme bilgilerini sağlar (örneğin, pedlerin ve geçiş yollarının delinmesi gerekir).
sistem
Çalışma katmanı, tasarım kurallarının ihlal edildiğine dair bilgilerin görüntülenmesi için kullanılır.
Çok katmanlı PCB tasarımı
1. Levha şeklinin, boyutunun ve katman sayısının belirlenmesi Herhangi bir çok katmanlı PCB kartının diğer yapısal parçalarla montajı sorunludur. Bu nedenle, çok katmanlı PCB kartının şekli ve boyutu, ürünün genel yapısına uygun olmalıdır. Ancak, üretim teknolojisi açısından, montajı kolaylaştırmak, üretim verimliliğini artırmak ve işçilik maliyetlerini düşürmek için mümkün olduğunca basit, genellikle uzunluk-genişlik oranı dikdörtgen olmalıdır.
Katman sayısı, devre performansı, kart boyutu ve devre yoğunluğu gereksinimlerine göre belirlenmelidir. Çok katmanlı PCB kartlarda en yaygın kullanılanlar 4L ve 6L kartlardır. Örnek olarak 4L kartlarını ele alalım; iki iletken katman (bileşen yüzeyi ve lehimleme yüzeyi), bir güç katmanı ve bir toprak katmanı.
Çok katmanlı PCB kartının katmanları simetrik olmalı ve bakır katmanlarının eşit olması, yani dört, altı, sekiz katman vb. olması en iyisidir. Asimetrik laminasyon nedeniyle, özellikle yüzeye monte çok katmanlı PCB kartları için, kart yüzeyi eğilmeye eğilimlidir ve buna daha fazla dikkat edilmelidir.
2. Bileşenlerin konumu ve yönelimi Bileşenlerin konumu ve yerleşim yönü, devrenin gidişatına uyum sağlamak için öncelikle devre prensibi açısından değerlendirilmelidir. Yerleşimin rasyonelliği, çok katmanlı PCB kartının, özellikle de açıkça daha titiz cihaz yerleşimi ve yerleşimi gerektiren yüksek frekanslı analog devrelerin performansını doğrudan etkileyecektir.
Bileşenlerin makul yerleşimi, bir bakıma çok katmanlı PCB tasarımının başarısını gösterir. Bu nedenle, çok katmanlı PCB kartının yerleşimini belirlerken ve genel yerleşimi belirlerken, devre prensibini ayrıntılı bir şekilde analiz etmeli, önce özel bileşenlerin (büyük ölçekli IC, yüksek güçlü transistör, sinyal kaynağı vb.) yerini belirlemeli ve ardından olası parazit faktörlerini önlemek için diğer bileşenleri yerleştirmeliyiz.
Öte yandan, bileşenlerin düzensiz bir şekilde yerleştirilmesini ve düzensizliğini önlemek için çok katmanlı PCB kartının genel yapısını göz önünde bulundurmalıyız. Bu, çok katmanlı PCB kartının güzelliğini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda montaj ve bakımda da büyük zorluklara yol açar.
3. Kablo düzeni ve kablolama alanı gereksinimleri Çok katmanlı PCB kartlarının kablolaması genellikle devre fonksiyonlarına göre yapılır. Dış katmana kablolama yapılırken, kaynak yüzeyinde daha fazla, bileşen yüzeyinde ise daha az kablolama yapılması gerekir; bu da çok katmanlı PCB kartlarının bakımı ve arıza tespiti için elverişlidir.
İnce, yoğun teller ve parazite duyarlı sinyal hatları genellikle iç katmanda düzenlenir. İç ve dış katmanlara geniş bir bakır folyo alanı eşit olarak dağıtılmalıdır; bu, elektrokaplama sırasında kartın eğrilmesini azaltmaya ve yüzeyde daha düzgün bir kaplama elde etmeye yardımcı olacaktır.
Şekil işleme ve baskılı teller ile mekanik işlemeden kaynaklanan katmanlar arası kısa devreleri önlemek için, iç ve dış kablolama alanlarının iletken desenleri ile kart kenarı arasındaki mesafe 50mil'den fazla olmalıdır.
4. tel yönü ve hat genişliği gereksinimleri Çok katmanlı PCB kartı kablolaması, güç, toprak ve sinyal arasındaki paraziti azaltmak için güç katmanını, toprak katmanını ve sinyal katmanını ayırmalıdır.
İki bitişik çok katmanlı kartın hatları, katmanlar arası bağlantıyı ve alt tabakanın girişimini azaltmak için paralel hatlar yerine mümkün olduğunca birbirine dik veya eğimli veya kavisli olmalıdır. Kablolar ise, özellikle küçük sinyal devreleri için mümkün olduğunca kısa olmalıdır. Kablolar ne kadar kısa olursa, direnç ve girişim de o kadar az olur.
Aynı kattaki sinyal hatları, yön değiştirirken keskin köşelerden kaçınmalıdır. Kablonun genişliği, devrenin akım ve empedans gereksinimlerine göre belirlenmelidir. Güç giriş hattı daha büyük, sinyal hattı ise nispeten daha küçük olmalıdır.
Genel dijital kartlar için güç giriş hattının hat genişliği 50 ~ 80 mil, sinyal hattının hat genişliği ise 6 ~ 10 mil olabilir.
Kablolama yapılırken, empedans uyumuna katkıda bulunan ani kalınlaşma ve incelmelerin önüne geçmek için, hatların genişliğinin mümkün olduğunca aynı olmasına da dikkat edilmelidir.
5. Delme deliği boyutu ve ped gereksinimleri Çok katmanlı PCB kartındaki bileşenlerin delik boyutu, seçilen bileşenlerin pin boyutuna bağlıdır. Delme deliği çok küçükse, cihazın montajını ve lehimlenmesini etkiler; delme deliği çok büyükse, kaynak noktası kaynak sırasında yeterince dolmaz. Genel olarak, bileşen deliği çapı ve ped boyutunun hesaplama yöntemi şu şekildedir:
※Bileşen deliğinin çapı = bileşen piminin çapı (veya çapraz çizgi) + (10 ~ 30 mil)
※Eleman pedi çapı ≥ eleman deliği çapı +18mil
Geçiş deliği çapı ise esas olarak bitmiş levhanın kalınlığına göre belirlenir. Yüksek yoğunluklu çok katmanlı levhalarda ise genellikle levha kalınlığı: delik çapı ≤ 5:1 aralığında kontrol edilmelidir.
VIAPAD hesaplama yöntemi: via pad çapı ≥ via çapı +12mil.
6. İç düzlem katmanı, zemin katmanı bölmesinin gereksinimleri Çok katmanlı PCB kartlarında en az bir güç katmanı ve bir toprak katmanı bulunur. Çok katmanlı PCB kartındaki tüm voltajlar aynı güç katmanına bağlı olduğundan, güç katmanının bölünmesi ve izole edilmesi gerekir. Genellikle, bölme hattının boyutu 20 ~ 80 mil olmalıdır. Voltaj ne kadar yüksekse, bölme hattı o kadar kalın olmalıdır.
Kaynak işleminde geniş alanlı metal ısı emiliminden kaynaklanan sanal kaynaklanmayı azaltmak ve güvenilirliği artırmak için.
Yalıtım pedinin açıklığı ≥ delme açıklığı +20mil
7. Güvenli mesafe gereksinimleri Güvenlik mesafesi ayarı, elektrik güvenliği gerekliliklerini karşılamalıdır. Genel olarak, dış iletkenin minimum aralığı 4 milden, iç iletkenin minimum aralığı ise 4 milden az olmamalıdır. Kablolamanın uygun şekilde ayarlanabilmesi koşuluyla, bitmiş ürün verimini artırmak ve bitmiş kart arızasının gizli sorunlarını azaltmak için aralık mümkün olduğunca büyük olmalıdır.
8. Tüm kartın anti-parazit yeteneğini geliştirin. Çok katmanlı PCB tasarımında, tüm kartın parazit önleme özelliğine de dikkat edilmelidir. Genel yöntemler şunlardır:
Her bir IC'nin güç kaynağı ve topraklamasının yakınına filtre kondansatörü eklenir, kapasite genellikle 473 veya 104'tür.
Çok katmanlı PCB üzerindeki hassas sinyaller için, eşlik eden ekranlama kabloları ayrıca eklenmeli ve sinyal kaynaklarına yakın kablolama mümkün olduğunca az olmalıdır.
Uygun bir topraklama noktası seçin.
