Blogue PCB - Guide de conception d'empilement PCB standard à 4 couches

Cet article détaillera l'empilement standard de PCB à 4 couches avec sa structure, ses points clés de conception, son processus de fabrication et ses scénarios d'application, fournissant aux ingénieurs et aux concepteurs une référence complète.

Les cartes de circuits imprimés sont des composants centraux de l'électronique moderne. Dans l'électronique complexe, les PCB multicouches sont largement utilisés, les PCB à 4 couches étant l'un des choix les plus courants en raison de leurs performances équilibrées et de leurs avantages en termes de coûts.

1. Structure d'empilement PCB standard de 4 couches

1.1 structure empilée standard (de haut en bas):

Couche supérieure: pour placer les éléments et le câblage.

Couche interne 1: sert de couche de mise à la Terre (GNd) pour fournir un blindage électromagnétique et une référence de signal.

Couche interne 2: sert de couche d'alimentation (Power) pour la distribution d'électricité.

Rez - de - chaussée: pour placer les éléments et le câblage.

Cette structure empilée offre de bonnes performances électriques et une bonne intégrité du signal et convient à la plupart des conceptions électroniques modérément complexes.

1.2 matériaux diélectriques inter - couches

Le matériau diélectrique entre les couches est généralement un tissu de fibre de verre préimprégné (préimprégné) ou une plaque de coeur (coeur). La constante diélectrique et l'épaisseur de ces matériaux affectent directement le contrôle d'impédance et l'intégrité du signal du PCB.

1.3 routage et espacement

Lors de la conception d'un PCB à 4 couches, la largeur et l'espacement des pistes doivent être pris en compte. Typiquement, la couche de signal a une largeur de piste et un espacement de 0,1 à 0,2 mm, tandis que la couche d'alimentation et la couche de terre sont conçues en fonction des exigences de courant.

Empilement PCB standard à 4 couches

2.standard 4 couches PCB Stack Design points clés

2.1 alimentation et stratification du sol

La superposition d'alimentation et de mise à la terre est au cœur de la conception de PCB multicouches. L'utilisation de la couche interne 1 comme couche de mise à la terre et de la couche interne 2 comme couche d'alimentation permet de réduire efficacement le bruit entre l'alimentation et la terre et d'assurer une répartition stable de la puissance.

2.2 intégrité du signal

Dans les PCB multicouches, l'intégrité du signal est la clé de la conception. Les couches supérieure et inférieure sont généralement utilisées pour le routage de signaux à grande vitesse, tandis que les couches internes sont utilisées pour les signaux à faible vitesse et la distribution de puissance. Avec un câblage raisonnable et une conception de perçage entre les couches, la réflexion du signal et la diaphonie peuvent être efficacement réduites.

2.3 contrôle d'impédance

Pour garantir la stabilité de la transmission du signal, un contrôle précis de l'impédance est nécessaire. Une impédance différentielle de 50 ohms ou 100 ohms peut être obtenue en choisissant le matériau diélectrique approprié et en contrôlant la largeur et l'espacement des traces.

3. Processus de fabrication standard d'empilement de PCB à 4 couches

3.1 choix des matériaux

Le choix d'un substrat de haute qualité et d'un tissu de fibre de verre préimprégné est la base pour assurer les performances du PCB. Les matériaux couramment utilisés comprennent fr4, Rogers, etc., avec différentes constantes diélectriques et coefficients de dilatation thermique.

3.2 laminage

Le laminage est un processus clé dans la fabrication de PCB multicouches. Chaque couche de matériau est pressée ensemble par thermocompression à haute température et haute pression pour former une structure multicouche robuste.

3.3 placage et gravure

Une fois le laminage terminé, le motif du circuit est formé par des procédés de placage et de gravure. La couche de cuivre plaquée offre une bonne conductivité électrique et une bonne résistance mécanique, tandis que le processus de gravure élimine l'excès de couche de cuivre pour former un motif de circuit fin.

3.4 traitement de surface

Les processus de traitement de surface comprennent le nivellement à l'air chaud (hasl), le nickelage chimique et le placage d'or (enig), entre autres, offrant une bonne soudabilité et une bonne résistance à l'oxydation.

4. Scénarios d'application

4.1 produits électroniques grand public

Dans les produits électroniques grand public tels que les smartphones et les tablettes, les PCB à 4 couches sont largement utilisés en raison de leur haute performance et de leur faible coût. Sa structure multicouche offre une excellente compatibilité électromagnétique et une intégrité du signal.

4.2 matériel de communication

Dans les équipements de communication tels que les routeurs et les commutateurs, le PCB à 4 couches peut prendre en charge la transmission de signaux à haute vitesse et les exigences complexes de gestion de l'alimentation pour assurer un fonctionnement stable de l'équipement.

4.3 contrôle industriel

Dans les systèmes d'automatisation et de contrôle industriels, les PCB à 4 couches peuvent répondre aux exigences de fiabilité et de durabilité élevées. Sa structure multicouche offre suffisamment de puissance et de capacité de distribution de signaux pour s'adapter aux environnements industriels complexes.

4.4 ÉLECTRONIQUE automobile

Dans les systèmes électroniques automobiles tels que les écrans de commande centraux, les divertissements embarqués, etc., les circuits imprimés à 4 couches offrent une immunité élevée et une distribution d'énergie stable pour assurer un fonctionnement fiable du système.

L'empilement PCB standard à 4 couches est devenu un choix important pour la conception électronique moderne en raison de ses performances supérieures et de son économie. Grâce à un processus de conception et de fabrication de laminage rationnel, des cartes de circuit imprimé hautement fiables et performantes peuvent être obtenues pour répondre aux besoins d'une variété d'applications complexes. Nous espérons que ce guide aidera les ingénieurs et les concepteurs à mieux comprendre et appliquer la technologie PCB à 4 couches et à promouvoir le développement de l'industrie électronique.