在PCB打樣過(guò)程中,層疊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。它不僅關(guān)系到PCB的性能和穩(wěn)定性,還直接影響到生產(chǎn)成本和制造周期。本文將從PCB的兩個(gè)重要組成部分Core和Prepreg(半固態(tài)片,簡(jiǎn)稱PP)出發(fā),深入探討PCB多層板的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先決條件。
一、Core和PP的簡(jiǎn)要介紹
Core是PCB多層板的核心組成部分,它的兩個(gè)表層都鋪有銅箔,可作為信號(hào)層、電源層、地層等導(dǎo)電層。Core的上、下表層之間填充的是固態(tài)材料,具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。而PP則是一種半固態(tài)的樹(shù)脂材料,表面不鋪銅箔,在PCB中起填充作用。PP的材質(zhì)比Core略軟一些,因此在制作多層板時(shí),需配合使用Core和PP,一般在兩個(gè)Core之間應(yīng)選用PP作為填充物。
二、層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先決條件
在進(jìn)行PCB多層板的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需要預(yù)先獲取以下信息:單板總層數(shù):包括信號(hào)層、電源層、地層的數(shù)目。這些層數(shù)的確定需要根據(jù)單板尺寸、單板規(guī)模(如信號(hào)數(shù)目、電源種類等)以及EMC的要求進(jìn)行粗略估計(jì)。
單板厚度:單板厚度與導(dǎo)軌寬度有關(guān),同時(shí)也取決于總層數(shù)等因素。例如,14層以內(nèi)的單板厚度可以選擇為1.6mm,而16層以上的單板厚度需在2mm以上。在某些設(shè)計(jì)中,受限于導(dǎo)軌寬度,而單板總層數(shù)又不能減少,可以采取削邊的方式將單板與導(dǎo)軌接觸的區(qū)域削薄。
目標(biāo)阻抗:從信號(hào)完整性考慮,要求在信號(hào)傳輸路徑上實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配。一般取單端信號(hào)對(duì)地阻抗為50Ω,而差分對(duì)信號(hào)間阻抗為100Ω。
PCB材質(zhì)的選擇:主要關(guān)注介電常數(shù)Er和材質(zhì)正切值tanδ。介電常數(shù)越大,則電磁場(chǎng)在該材質(zhì)中導(dǎo)通的能力越強(qiáng)。而材質(zhì)正切值tanδ越大,則信號(hào)的損耗越大。在高速電路設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡量選擇Er和tanδ小的材質(zhì)。嘉立創(chuàng)提供的板材在介電常數(shù)和材質(zhì)正切值方面有著優(yōu)異的表現(xiàn),能夠滿足高速電路設(shè)計(jì)的需求。
三、層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的后續(xù)步驟
確定信號(hào)層的數(shù)目:根據(jù)PCB上關(guān)鍵器件的擺放位置,打開(kāi)PCB設(shè)計(jì)軟件的飛線顯示功能,可以粗略估計(jì)這些關(guān)鍵器件之間的信號(hào)線密度,以便對(duì)信號(hào)層的數(shù)目進(jìn)行評(píng)估。
評(píng)估所需電源層、地層的數(shù)目:根據(jù)電源的種類、信號(hào)層隔離的要求等,可以評(píng)估所需電源層、地層的數(shù)目。
選擇合適的Core和PP厚度:根據(jù)單板總層數(shù)和厚度要求,選擇合適的Core和PP厚度進(jìn)行搭配。
進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì):根據(jù)目標(biāo)阻抗要求,進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì),確保信號(hào)在傳輸路徑上實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
考慮EMC性能:在層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,還需要考慮EMC性能的要求,通過(guò)合理的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)提高PCB的EMC性能。
綜上所述,PCB多層板的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而細(xì)致的過(guò)程,需要綜合考慮多個(gè)因素。通過(guò)合理的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以確保PCB的性能和穩(wěn)定性,同時(shí)降低生產(chǎn)成本和制造周期。
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