Структурата на подреждане на печатни платки е ключов фактор, определящ неговата производителност. От обикновени дву-странични платки до сложни много-слойни платки, подреждането на печатни платки е като изграждане на рамка на сграда с печатна платка, изпълняваща важни функции като предаване на сигнал, разпределение на мощността, електромагнитно екраниране и т.н., оказвайки дълбоко влияние върху стабилността и надеждността на електронните устройства.
1, Основната концепция и състав на подреждането на печатни платки
подреждането на печатни платки е по същество подреждането и комбинирането на слоеве върху печатна платка. Цялата печатна платка обикновено се състои от сигнален слой, захранващ слой, заземен слой и изолационен диелектричен слой. Сигналният слой е като "магистрала" за предаване на информация, отговорна за предаването на електронни сигнали; Силовият слой осигурява стабилна захранваща поддръжка за електронните компоненти на печатната платка; Като референтен потенциал за сигнали, заземителният слой не само изгражда стабилна верига за предаване на сигнали, но също така ефективно екранира електромагнитни смущения; Изолационният диелектричен слой действа като здрава "изолационна стена", разделяща проводимите слоеве, за да предотврати късо съединение и да гарантира, че те не си пречат един на друг.
Вземайки обикновената 4-слойна платка като пример, типичната подредена структура се състои от горен слой (сигнален слой), втори слой (заземен слой), трети слой (мощен слой) и долен слой (сигнален слой). Тази структура може да отговори на основните изисквания в някои схеми, които не изискват висока производителност. Но с развитието на електронните устройства към висока скорост и сложност, печатните платки с 6, 8 или дори повече слоя постепенно станаха масови. Повече слоеве означават повече пространство за окабеляване, по-стабилно разпределение на мощността и по-добра защита на целостта на сигнала.
2, Ролята на всеки слой в подреждането на печатни платки
1. Сигнален слой
Сигналният слой е основният носител на печатни платки за изпълнение на функции на веригата, отговорен за предаването на различни електрически сигнали. При високо{1}}скоростни вериги производителността на сигналния слой пряко влияе върху целостта на сигнала. За да се намалят външните смущения, високо{3}}скоростните сигнали обикновено се поставят в сигналния слой близо до земния слой, като се използват екраниращите свойства на земния слой, за да се намали въздействието на електромагнитните смущения върху сигнала. В същото време посоката на окабеляване на сигналния слой също е от решаващо значение и е необходимо да се избягва паралелното окабеляване на дълги-разстояния и окабеляването под прав ъгъл, за да се предотврати отражението на сигнала и пресичането. Например, при високо{7}}интерфейси за предаване на данни като USB 3.0, точното оформление на слоя на сигнала е от решаващо значение за осигуряване на правилно предаване на данни.
2. Силов слой
Основната задача на захранващия слой е да осигури стабилно захранване на електронните компоненти на печатната платка. В много-слойните печатни платки специално проектиран захранващ слой може да разделя източниците на захранване с различни нива на напрежение, за да се избегнат взаимни смущения. Силовият слой е в непосредствена близост до земния слой и чрез намаляване на разстоянието между двата, импедансът на силовата равнина може да бъде намален, ефективността на разпределението на мощността може да бъде подобрена и шумът от мощността може да бъде намален. В допълнение, силовият слой трябва да бъде правилно разделен и изолиран, за да се гарантира, че различните функционални модули могат да получат стабилно и без смущения захранване. Подобно на дънната платка на компютъра, той разчита на захранващия слой, за да осигури стабилно захранване на различни компоненти като процесор, графична карта и памет, като гарантира нормалната работа на всеки компонент.
3. Заземяващ слой
Заземителният слой играе множество важни роли при подреждането на печатни платки. Осигурява стабилен референтен потенциал за предаване на сигнали, като осигурява точно предаване и приемане на сигнали; Неговото отлично екраниране може ефективно да блокира външните електромагнитни смущения от нахлуване във вътрешността на платката, като същевременно намалява електромагнитното излъчване на самата платка и подобрява електромагнитната съвместимост; В допълнение, заземителният слой също осигурява обратен път с нисък импеданс за силовия слой, като допълнително намалява шума от мощността. При проектирането заземителният слой често се полага с мед върху голяма площ, за да се намали съпротивлението на заземяване и да се подобри ефективността на заземяването. В области като медицинско електронно оборудване и космическо оборудване, които изискват изключително висока електромагнитна съвместимост, ролята на заземяващия слой е особено важна.
4. Изолационен диелектричен слой
Изолационният диелектричен слой е разположен между всеки проводим слой и основната му функция е да постигне електрическа изолация и да предотврати късо съединение между различните проводими слоеве. Свойствата на материала имат значително влияние върху електрическите характеристики на печатните платки. Обичайните изолационни материали включват епоксидна смола, политетрафлуоретилен и др. Диелектричната константа и ъгълът на диелектрични загуби на различните материали варират и тези параметри могат да повлияят на скоростта на предаване и загубата на сигнали. Във високоскоростни вериги обикновено се избират изолационни диелектрични материали с ниска диелектрична константа и малък ъгъл на диелектрични загуби, за да се намали забавянето и загубата на сигнал при предаване и да се гарантира целостта на сигнала.
3, Типични схеми за подреждане на печатни платки с различни слоеве
4 слоя дъска
4-слойната платка е основна многослойна структура на платка, с общи схеми за подреждане, включително горен слой (сигнален слой), втори слой (заземен слой), трети слой (мощен слой) и долен слой (сигнален слой). Тази структура е подходяща за вериги, които не изискват висока производителност, като прости потребителски електронни продукти, частични платки за промишлено контролно оборудване и т.н. В 4-слойната платка обаче пространството за окабеляване на слоя на сигнала е ограничено и е необходимо внимателно планиране на посоката на окабеляване, за да се избегнат смущения в сигнала.
6 слоя дъска
В сравнение с 4-слойната платка, 6-слойната платка увеличава пространството за окабеляване и захранващите и заземяващите слоеве. Общата схема за подреждане включва горния слой (сигнален слой), втория слой (заземния слой), третия слой (сигналния слой), четвъртия слой (мощния слой), петия слой (заземния слой) и долния слой (сигналния слой). Тази структура може по-добре да отговори на нуждите на умерено сложни схеми, като дънни платки на смартфони, платки на някои мрежови устройства и т.н. В 6-слойната платка високоскоростните сигнали могат да бъдат подредени в сигналния слой близо до заземения слой в средата, за да се подобри целостта на сигнала.
8 слоя дъска
8-слойната платка има по-богати комбинации за подреждане, които могат да осигурят добра поддръжка на производителността за сложни схеми. Обичайните схеми за подреждане включват горен слой (сигнален слой), втори слой (заземен слой), трети слой (сигнален слой), четвърти слой (захранващ слой), пети слой (захранващ слой), шести слой (сигнален слой), седми слой (заземен слой) и долен слой (сигнален слой). 8-слойната платка е подходяща за проектиране на вериги с висока-скорост и висока-плътност, като компютърни дънни платки, високопроизводителна графична карта платки и т.н. Чрез разумно подреждане на захранващия и заземяващия слой, 8-слойната платка може допълнително да намали шума от захранването и да подобри целостта на сигнала.
4, Бъдещата тенденция на развитие на подреждането на печатни платки
С непрекъснатия напредък на електронните технологии и нарастващото търсене на производителност на печатни платки, подреждането на печатни платки също ще постави началото на нови посоки на развитие. В бъдеще широкото приложение на технологии като 5G, изкуствен интелект и интернет на нещата ще генерира повече изисквания за високо-скоростни, високи-честоти и високи-плътни вериги. Това ще насърчи подреждането на печатни платки да приеме повече слоеве, по-модерни изолационни материали и по-оптимизирани структури за подреждане, за да отговори на по-високите изисквания за интегритет на сигнала, интегритет на захранването и електромагнитна съвместимост.
За да се адаптира към тенденцията на миниатюризация и олекотяване на електронните устройства, подреждането на печатни платки ще обърне повече внимание на интегрирането и изтъняването. Чрез използване на технология за свързване с висока -плътност (HDI), технология за заровени глухи дупки и т.н., може да се постигне по-висока плътност на окабеляването в рамките на ограничен брой слоеве; Използване на по-тънки изолационни материали и медно фолио за намаляване на дебелината и теглото на печатните платки.