Struktura zlaganja tiskanih vezij je ključni dejavnik, ki določa njegovo delovanje. Od preprostih dvo-stranskih plošč do zapletenih več-slojnih plošč je zlaganje tiskanih vezij podobno gradnji ogrodja zgradbe vezja, ki opravlja pomembne funkcije, kot so prenos signala, distribucija električne energije, elektromagnetna zaščita itd., kar močno vpliva na stabilnost in zanesljivost elektronskih naprav.
1, Osnovni koncept in sestava zlaganja tiskanih vezij
zlaganje tiskanih vezij je v bistvu zlaganje in kombiniranje plasti na tiskanem vezju. Celotno tiskano vezje je običajno sestavljeno iz signalne plasti, napajalne plasti, ozemljitvene plasti in izolacijske dielektrične plasti. Signalna plast je kot "avtocesta" za prenos informacij, odgovorna za prenašanje elektronskih signalov; Napajalna plast zagotavlja stabilno napajalno podporo za elektronske komponente na vezju; Kot referenčni potencial za signale ozemljitvena plast ne gradi samo stabilnega vezja za prenos signala, ampak tudi učinkovito ščiti elektromagnetne motnje; Izolacijska dielektrična plast deluje kot trdna "izolacijska stena", ki ločuje prevodne plasti, da prepreči kratke stike in zagotovi, da ne motijo druga druge.
Če za primer vzamemo običajno 4-slojno ploščo, je tipična zložena struktura sestavljena iz zgornje plasti (signalna plast), druge plasti (zemeljska plast), tretje plasti (napajalna plast) in spodnje plasti (signalna plast). Ta struktura lahko izpolni osnovne zahteve v nekaterih vezjih, ki ne zahtevajo visoke zmogljivosti. Toda z razvojem elektronskih naprav v smeri visoke hitrosti in kompleksnosti so tiskana vezja s 6, 8 ali celo več plastmi postopoma postala mainstream. Več plasti pomeni več prostora za ožičenje, stabilnejšo porazdelitev moči in boljšo zaščito celovitosti signala.
2, Vloga vsake plasti pri zlaganju tiskanih vezij
1. Signalna plast
Signalni sloj je nosilec jedra tiskanega vezja za izvajanje funkcij vezja, ki je odgovoren za prenos različnih električnih signalov. V -hitrostnih vezjih zmogljivost signalnega sloja neposredno vpliva na celovitost signala. Za zmanjšanje zunanjih motenj so-hitrostni signali običajno postavljeni v signalni sloj blizu ozemljitvene plasti, pri čemer se uporabljajo zaščitne lastnosti ozemljitvene plasti za zmanjšanje vpliva elektromagnetnih motenj na signal. Hkrati je ključnega pomena tudi smer ožičenja signalnega sloja, zato se je treba izogibati-vzporednemu ožičenju na dolge razdalje in ožičenju pod pravim kotom, da preprečite odboj signala in preslušavanje. Na primer, v-hitrostnih vmesnikih za prenos podatkov, kot je USB 3.0, je natančna postavitev signalne plasti ključnega pomena za zagotovitev pravilnega prenosa podatkov.
2. Plast moči
Glavna naloga napajalnega sloja je zagotoviti stabilno napajanje elektronskih komponent na vezju. V več-slojnih tiskanih vezjih lahko posebej zasnovan napajalni sloj loči vire napajanja z različnimi nivoji napetosti, da se izogne medsebojnim motnjam. Močnostna plast je tesno v bližini zemeljske plasti in z zmanjšanjem razdalje med obema je mogoče zmanjšati impedanco močnostne ravnine, izboljšati učinkovitost distribucije moči in zmanjšati hrup moči. Poleg tega mora biti napajalni sloj pravilno razdeljen in izoliran, da se zagotovi, da lahko različni funkcionalni moduli prejmejo stabilno in nemoteče napajanje. Tako kot matična plošča računalnika se zanaša na napajalni sloj, ki zagotavlja stabilno napajanje različnih komponent, kot so CPE, grafična kartica in pomnilnik, ter zagotavlja normalno delovanje vsake komponente.
3. Ozemljitveni sloj
Ozemljitveni sloj igra več kritičnih vlog pri zlaganju tiskanih vezij. Zagotavlja stabilen referenčni potencial za prenos signala, ki zagotavlja natančen prenos in sprejem signalov; Njegova odlična zaščitna zmogljivost lahko učinkovito blokira zunanje elektromagnetne motnje pred vdorom v notranjost vezja, hkrati pa zmanjša elektromagnetno sevanje samega vezja in izboljša elektromagnetno združljivost; Poleg tega ozemljitvena plast zagotavlja tudi povratno pot z nizko impedanco za močnostno plast, kar dodatno zmanjša hrup električne energije. Pri načrtovanju je ozemljitvena plast pogosto položena z bakrom na velikem območju, da se zmanjša upor ozemljitve in poveča učinkovitost ozemljitve. Na področjih, kot sta medicinska elektronska oprema in vesoljska oprema, ki zahtevajo izjemno visoko elektromagnetno združljivost, je vloga ozemljitvene plasti še posebej pomembna.
4. Izolacijska dielektrična plast
Izolacijska dielektrična plast se nahaja med vsako prevodno plastjo, njena glavna naloga pa je doseči električno izolacijo in preprečiti kratke stike med različnimi prevodnimi plastmi. Lastnosti materiala pomembno vplivajo na električno delovanje plošč tiskanega vezja. Običajni izolacijski materiali vključujejo epoksi smolo, politetrafluoroetilen itd. Dielektrična konstanta in dielektrični izgubni kot različnih materialov se razlikujeta in ti parametri lahko vplivajo na hitrost prenosa in izgubo signalov. V -visokohitrostnih tokokrogih so običajno izbrani izolacijski dielektrični materiali z nizko dielektrično konstanto in majhnim kotom izgube dielektrika, da zmanjšajo zakasnitev in izgubo pri prenosu signala ter zagotovijo celovitost signala.
3, Tipične sheme zlaganja za tiskana vezja z različnimi plastmi
4-slojna plošča
4-slojna plošča je osnovna večplastna struktura plošče s skupnimi shemami zlaganja, vključno z zgornjo plastjo (signalna plast), drugo plastjo (zemeljska plast), tretjo plastjo (napajalna plast) in spodnjo plastjo (signalna plast). Ta struktura je primerna za vezja, ki ne zahtevajo visoke zmogljivosti, kot so preprosti izdelki potrošniške elektronike, delna vezja za industrijsko nadzorno opremo itd. Vendar pa je v 4-slojni plošči prostor za ožičenje signalne plasti omejen in je potrebno skrbno načrtovanje smeri ožičenja, da se izognete motnjam signala.
6-slojna plošča
V primerjavi s 4-slojno ploščo 6-slojna plošča poveča prostor za ožičenje ter napajalne in ozemljitvene plasti. Skupna shema zlaganja vključuje zgornjo plast (signalna plast), drugo plast (ozemljitvena plast), tretjo plast (signalna plast), četrto plast (napajalna plast), peto plast (ozemljitvena plast) in spodnjo plast (signalna plast). Ta struktura lahko bolje zadosti potrebam zmerno zapletenih vezij, kot so matične plošče pametnih telefonov, nekatera vezja omrežnih naprav itd. V 6-slojni plošči se lahko hitri signali razporedijo v signalno plast blizu ozemljitvene plasti na sredini, da se poveča celovitost signala.
8-slojna plošča
8-slojna plošča ima bogatejše kombinacije zlaganja, ki lahko zagotovijo dobro podporo zmogljivosti za kompleksna vezja. Običajne sheme zlaganja vključujejo zgornjo plast (signalna plast), drugo plast (ozemljitveno plast), tretjo plast (signalna plast), četrto plast (napajalna plast), peto plast (napajalna plast), šesto plast (signalna plast), sedmo plast (ozemljitvena plast) in spodnjo plast (signalna plast). 8-plastna plošča je primerna za visoko-hitro in-zasnovo vezij z visoko{5}}gostoto, kot so računalniške matične plošče, visoko zmogljive grafične kartice vezja itd. Z razumno razporeditvijo napajalnega in ozemljitvenega sloja lahko 8-slojna plošča dodatno zmanjša šum napajanja in izboljša celovitost signala.
4, Prihodnji razvojni trend zlaganja tiskanih vezij
Z nenehnim napredkom elektronske tehnologije in vse večjim povpraševanjem po zmogljivosti tiskanih vezij bo tudi zlaganje tiskanih vezij uvedlo nove razvojne smeri. V prihodnosti bo razširjena uporaba tehnologij, kot so 5G, umetna inteligenca in internet stvari, povzročila več povpraševanja po visoko-hitrostnih, visoko-frekvenčnih in-vezjih z visoko{4}}gostoto. To bo spodbudilo zlaganje tiskanih vezij, da sprejme več plasti, naprednejše izolacijske materiale in bolj optimizirane strukture zlaganja, da bi izpolnili višje zahteve glede celovitosti signala, celovitosti napajanja in elektromagnetne združljivosti.
Da bi se prilagodili trendu miniaturizacije in zmanjšanja teže elektronskih naprav, bo zlaganje tiskanih vezij več pozornosti namenilo integraciji in redčenju. Z uporabo tehnologije medsebojnega povezovanja visoke -gosti (HDI), tehnologije zakopanih slepih lukenj itd. je mogoče doseči večjo gostoto ožičenja v omejenem številu plasti; Uporaba tanjših izolacijskih materialov in bakrene folije za zmanjšanje debeline in teže tiskanih vezij.