ทุกวันนี้ แนวโน้มของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเรื่อยๆ จำเป็นต้องมีการออกแบบสามมิติของ PCB หลายชั้น. อย่างไรก็ตาม การซ้อนเลเยอร์ทำให้เกิดปัญหาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับมุมมองการออกแบบนี้ ปัญหาหนึ่งคือการสร้างสแต็กคุณภาพสูงสำหรับโปรเจ็กต์

PCBS แบบเรียงซ้อนมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีการผลิตวงจรพิมพ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นด้วยหลายชั้น

การออกแบบการเคลือบ PCB ที่ดีเป็นสิ่งสำคัญในการลดการแผ่รังสีของวงจร PCB และวงจรที่เกี่ยวข้อง ในทางตรงกันข้าม การสะสมตัวที่ไม่ดีอาจเพิ่มการแผ่รังสีอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นอันตรายจากมุมมองด้านความปลอดภัย

PCB ซ้อนคืออะไร?

การเคลือบ PCB เป็นชั้นฉนวนและทองแดงของ PCB ก่อนที่การออกแบบเลย์เอาต์ขั้นสุดท้ายจะเสร็จสมบูรณ์ การพัฒนาการซ้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน PCB เชื่อมต่อพลังงานและสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ทางกายภาพ และการจัดชั้นที่เหมาะสมของวัสดุบอร์ดจะส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของอุปกรณ์

ทำไมต้องเคลือบ PCB?

การพัฒนาการเคลือบ PCB มีความสำคัญต่อการออกแบบบอร์ดที่มีประสิทธิภาพ การเคลือบ PCB มีประโยชน์มากมาย เนื่องจากโครงสร้างหลายชั้นช่วยเพิ่มความสามารถในการกระจายพลังงาน ป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า จำกัดการรบกวนข้าม และรองรับการส่งสัญญาณความเร็วสูง

แม้ว่าวัตถุประสงค์หลักของการซ้อนคือการวางวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลายวงจรบนบอร์ดเดียวผ่านหลายชั้น โครงสร้างสแต็ค PCB ยังให้ข้อดีที่สำคัญอื่นๆ มาตรการเหล่านี้รวมถึงการลดความเสี่ยงของแผงวงจรต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอก และลดปัญหาการครอสทอล์คและอิมพีแดนซ์ในระบบความเร็วสูง

การเคลือบ PCB ที่ดีสามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตขั้นสุดท้ายได้ การเคลือบ PCB สามารถประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดและปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าตลอดทั้งโครงการ

ที่มาของรูปภาพ: pixabay

หมายเหตุและกฎสำหรับการออกแบบการเคลือบ PCB

จำนวนชั้นของต่ำ

สแต็คอย่างง่ายอาจมี PCBS สี่ชั้น ในขณะที่บอร์ดที่ซับซ้อนกว่านั้นต้องการการเคลือบแบบมืออาชีพตามลำดับ แม้ว่าจะซับซ้อนกว่า แต่ระดับที่สูงขึ้นช่วยให้นักออกแบบมีพื้นที่มากขึ้นในการจัดวางโดยไม่เพิ่มความเสี่ยงในการพบกับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปไม่ได้

โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีแปดชั้นขึ้นไปเพื่อให้ได้ตำแหน่งและระยะห่างที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มฟังก์ชันการทำงานให้สูงสุด นอกจากนี้ยังสามารถลดการแผ่รังสีได้โดยใช้ระนาบมวลและระนาบกำลังบนแผงหลายชั้น

ชั้นต่ำ

การจัดเรียงของชั้นทองแดงและฉนวนที่ประกอบเป็นวงจรถือเป็นการทับซ้อนกันของ PCB เพื่อป้องกันการบิดเบี้ยวของ PCB ให้ทำให้หน้าตัดของบอร์ดมีความสมมาตรและสมดุลเมื่อจัดเรียงเลเยอร์ ตัวอย่างเช่น ในแปดชั้น ชั้นที่สองและเจ็ดควรมีความหนาใกล้เคียงกันเพื่อให้เกิดความสมดุลที่เหมาะสมที่สุด

เลเยอร์สัญญาณควรอยู่ติดกับระนาบเสมอ ในขณะที่กำลังไฟฟ้าและระนาบมวลเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ควรใช้ชั้นกราวด์หลายชั้น เนื่องจากปกติจะลดการแผ่รังสีและอิมพีแดนซ์ของกราวด์

● ประเภทวัสดุเลเยอร์

คุณสมบัติทางความร้อน ทางกล และทางไฟฟ้าของซับสเตรตแต่ละชนิดและวิธีที่พวกมันโต้ตอบกันนั้นมีความสำคัญต่อการเลือกวัสดุเคลือบ PCB

แผงวงจรมักจะประกอบด้วยแกนไฟเบอร์กลาสที่แข็งแรง ซึ่งให้ความหนาและความแข็งแกร่งของ PCB PCBS ที่ยืดหยุ่นได้บางชนิดอาจทำมาจากพลาสติกที่มีอุณหภูมิสูงที่ยืดหยุ่นได้

ชั้นผิวเป็นฟอยล์บาง ๆ ที่ทำจากฟอยล์ทองแดงติดกับกระดาน ทองแดงมีอยู่ทั้งสองด้านของ PCB สองด้าน และความหนาของทองแดงจะแตกต่างกันไปตามจำนวนชั้นของ PCB

ด้านบนของฟอยล์ทองแดงหุ้มด้วยชั้นกั้นเพื่อให้รอยทองแดงสัมผัสกับโลหะอื่นๆ วัสดุนี้จำเป็นต่อการช่วยให้ผู้ใช้หลีกเลี่ยงการเชื่อมจัมเปอร์ในตำแหน่งที่เหมาะสม

เลเยอร์การพิมพ์สกรีนใช้กับเลเยอร์ต้านทานการบัดกรีเพื่อเพิ่มสัญลักษณ์ ตัวเลข และตัวอักษรเพื่อให้ประกอบง่ายและเข้าใจบอร์ดได้ดีขึ้น

● กำหนดสายไฟและรูทะลุ

นักออกแบบควรกำหนดเส้นทางสัญญาณความเร็วสูงบนชั้นกลางระหว่างชั้นต่างๆ สิ่งนี้ทำให้ระนาบพื้นสามารถให้เกราะป้องกันที่มีรังสีที่ปล่อยออกมาจากวงโคจรด้วยความเร็วสูง

ตำแหน่งของระดับสัญญาณใกล้กับระดับระนาบช่วยให้กระแสย้อนกลับไหลบนระนาบที่อยู่ติดกัน ซึ่งจะช่วยลดการเหนี่ยวนำเส้นทางกลับให้น้อยที่สุด มีความจุไม่เพียงพอระหว่างแหล่งจ่ายไฟที่อยู่ติดกันกับชั้นกราวด์เพื่อให้ดีคัปปลิ้งต่ำกว่า 500 MHz โดยใช้เทคนิคการก่อสร้างมาตรฐาน

● ระยะห่างระหว่างชั้น

เมื่อความจุลดลง การมีเพศสัมพันธ์ที่แน่นหนาระหว่างสัญญาณและระนาบการส่งคืนปัจจุบันเป็นสิ่งสำคัญ แหล่งจ่ายไฟและสายดินควรต่อให้แน่น

ชั้นสัญญาณควรอยู่ใกล้กันเสมอแม้ว่าจะอยู่ในระนาบที่อยู่ติดกัน การมีเพศสัมพันธ์และการเว้นระยะห่างระหว่างชั้นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการส่งสัญญาณอย่างต่อเนื่องและการทำงานโดยรวม

ข้อสรุป

เทคโนโลยีการเคลือบ PCB มีการออกแบบ PCB หลายชั้นที่แตกต่างกันมากมาย เมื่อมีหลายชั้นที่เกี่ยวข้องกัน จะต้องรวมวิธีการสามมิติที่พิจารณาโครงสร้างภายในและเค้าโครงพื้นผิวเข้าด้วยกัน ด้วยความเร็วในการทำงานที่สูงของวงจรสมัยใหม่ จึงต้องทำการเรียงซ้อน PCB อย่างระมัดระวัง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกระจายและจำกัดสัญญาณรบกวน PCBS ที่ออกแบบมาไม่ดีสามารถลดการส่งสัญญาณ ผลผลิต การส่งกำลัง และความน่าเชื่อถือในระยะยาว