Структура слагања штампаних плоча је кључни фактор који одређује његове перформансе. Од једноставних двостраних-плоча до сложених вишеслојних-слојних плоча, слагање штампаних плоча је као изградња оквира зграде са штампаним колама, носећи важне функције као што су пренос сигнала, дистрибуција енергије, електромагнетна заштита, итд., што дубоко утиче на стабилност и поузданост електронских уређаја.
1, Основни концепт и састав слагања штампаних плоча
слагање штампаних плоча је у суштини слагање и комбинација слојева на штампаној плочи. Комплетне штампане плоче обично се састоје од сигналног слоја, слоја напајања, слоја уземљења и изолационог диелектричног слоја. Сигнални слој је попут „аутопута“ за пренос информација, одговоран за пренос електронских сигнала; Слој напајања обезбеђује стабилну подршку за напајање електронских компоненти на плочи; Као референтни потенцијал за сигнале, слој уземљења не само да конструише стабилно коло за пренос сигнала, већ и ефикасно штити електромагнетне сметње; Изолациони диелектрични слој делује као чврст "изолациони зид", одвајајући проводне слојеве како би спречио кратке спојеве и осигурао да не ометају једни друге.
Узимајући за пример уобичајену 4-слојну плочу, типична наслагана структура се састоји од горњег слоја (слој сигнала), другог слоја (приземни слој), трећег слоја (слој напајања) и доњег слоја (слој сигнала). Ова структура може испунити основне захтеве у неким колима која не захтевају високе перформансе. Али са развојем електронских уређаја ка великој брзини и сложености, штампане плоче са 6, 8 или чак више слојева су постепено постале маинстреам. Више слојева значи више простора за ожичење, стабилнију дистрибуцију енергије и бољу заштиту интегритета сигнала.
2, Улога сваког слоја у слагању штампаних плоча
1. Сигнални слој
Слој сигнала је основни носач штампаних плоча за имплементацију функција кола, одговоран за пренос различитих електричних сигнала. У колима великих{1}}брзина, перформансе слоја сигнала директно утичу на интегритет сигнала. Да би се смањиле спољне сметње, брзи сигнали- обично се постављају у слој сигнала близу слоја земље, користећи својства заштите слоја земље да би се смањио утицај електромагнетних сметњи на сигнал. Истовремено, правац ожичења слоја сигнала је такође кључан и неопходно је избегавати-паралелно ожичење на великим растојањима и ожичење под правим углом да би се спречила рефлексија сигнала и преслушавање. На пример, у-интерфејсима за пренос података велике брзине као што је УСБ 3.0, прецизан распоред слоја сигнала је кључан да би се обезбедио исправан пренос података.
2. Слој снаге
Основни задатак слоја напајања је да обезбеди стабилно напајање електронским компонентама на плочи. У вишеслојним -слојним штампаним плочама, посебно дизајнирани слој напајања може да одвоји изворе напајања различитих нивоа напона да би се избегле међусобне сметње. Слој снаге је близу слоја земље, а смањењем растојања између њих, импеданса равни снаге може се смањити, ефикасност дистрибуције енергије може бити побољшана, а бука напајања може бити смањена. Поред тога, слој напајања треба да буде правилно подељен и изолован како би се осигурало да различити функционални модули могу да приме стабилно напајање без ометања. Попут матичне плоче рачунара, она се ослања на слој напајања да обезбеди стабилно напајање различитим компонентама као што су ЦПУ, графичка картица и меморија, обезбеђујући нормалан рад сваке компоненте.
3. Слој уземљења
Слој уземљења игра вишеструку критичну улогу у слагању штампаних плоча. Обезбеђује стабилан референтни потенцијал за пренос сигнала, обезбеђујући тачан пренос и пријем сигнала; Његове одличне перформансе заштите могу ефикасно да блокирају спољашње електромагнетне сметње од инвазије на унутрашњост штампане плоче, док истовремено смањују електромагнетно зрачење саме плоче и побољшавају електромагнетну компатибилност; Поред тога, слој уземљења такође обезбеђује повратни пут ниске импедансе за слој напајања, додатно смањујући шум напајања. У дизајну, слој уземљења се често поставља бакром на великој површини како би се смањио отпор уземљења и побољшала ефикасност уземљења. У областима као што су медицинска електронска опрема и опрема за ваздухопловство које захтевају изузетно високу електромагнетну компатибилност, улога слоја уземљења је посебно важна.
4. Изолациони диелектрични слој
Изолациони диелектрични слој се налази између сваког проводног слоја, а његова главна функција је да постигне електричну изолацију и спречи кратке спојеве између различитих проводних слојева. Својства материјала имају значајан утицај на електричне перформансе штампаних плоча. Уобичајени изолациони материјали укључују епоксидну смолу, политетрафлуороетилен, итд. Диелектрична константа и угао диелектричног губитка различитих материјала варирају, а ови параметри могу утицати на брзину преноса и губитак сигнала. У колима великих{4}}брзина, изолациони диелектрични материјали са ниском диелектричном константом и малим углом диелектричног губитка обично се бирају да би се смањило кашњење и губитак сигнала и обезбедио интегритет сигнала.
3, Типичне шеме слагања за штампане плоче са различитим слојевима
4 слојна плоча
4-слојна плоча је основна структура вишеслојне плоче, са уобичајеним шемама слагања укључујући горњи слој (слој сигнала), други слој (приземни слој), трећи слој (слој напајања) и доњи слој (слој сигнала). Ова структура је погодна за кола која не захтевају високе перформансе, као што су једноставни производи потрошачке електронике, делимичне плоче за индустријску контролну опрему, итд. Међутим, у 4-слојној плочи, простор за ожичење сигналног слоја је ограничен, а потребно је пажљиво планирање правца ожичења како би се избегле сметње сигнала.
6 слојева плоча
У поређењу са 4-слојном плочом, 6-слојна плоча повећава простор за ожичење и нивое напајања и уземљења. Уобичајена шема слагања укључује горњи слој (слој сигнала), други слој (приземни слој), трећи слој (сигнални слој), четврти слој (слој напајања), пети слој (приземни слој) и доњи слој (сигнални слој). Ова структура може боље да задовољи потребе умерено сложених кола, као што су матичне плоче за паметне телефоне, неке плоче мрежних уређаја, итд. У 6-слојној плочи, сигнали велике брзине могу бити распоређени у слоју сигнала близу слоја земље у средини да би се побољшао интегритет сигнала.
8 слојева плоча
Плоча са 8-слојева има богатије комбинације слагања, које могу пружити подршку за добре перформансе за сложена кола. Уобичајене шеме за слагање обухватају горњи слој (слој сигнала), други слој (приземни слој), трећи слој (слој сигнала), четврти слој (слој напајања), пети слој (слој напајања), шести слој (слој сигнала), седми слој (приземни слој) и доњи слој (слој сигнала). 8-плоча слоја је погодна за велике-брзине и високе-не матичне плоче као што су дизајн матичне плоче, као што су графичке картице штампане плоче, итд. Разумним распоређивањем слојева напајања и уземљења, 8-слојна плоча може додатно смањити шум напајања и побољшати интегритет сигнала.
4, Тренд будућег развоја слагања штампаних плоча
Уз континуирани напредак електронске технологије и све већу потражњу за перформансама штампаних плоча, слагање штампаних плоча ће такође покренути нове правце развоја. У будућности, широка примена технологија као што су 5Г, вештачка интелигенција и интернет ствари ће генерисати више захтева за кола велике-брзине, високе{3}}фреквенције и{4} густине. Ово ће подстаћи слагање штампаних плоча да усвоји више слојева, напредније изолационе материјале и оптимизованије структуре за слагање како би се испунили виши захтеви за интегритет сигнала, интегритет напајања и електромагнетну компатибилност.
Да би се прилагодили тренду минијатуризације и смањења тежине електронских уређаја, слагање штампаних плоча ће посветити више пажње интеграцији и стањивању. Коришћењем технологије интерконекције велике густине (ХДИ), технологије закопаних слепих рупа итд., већа густина ожичења се може постићи унутар ограниченог броја слојева; Коришћење тањих изолационих материјала и бакарне фолије за смањење дебљине и тежине штампаних плоча.