Struktur penumpukan papan sirkuit cetak merupakan faktor kunci yang menentukan kinerjanya. Dari papan-dua sisi yang sederhana hingga papan multi-lapisan yang rumit, penumpukan papan sirkuit tercetak seperti membangun kerangka bangunan papan sirkuit, menjalankan fungsi penting seperti transmisi sinyal, distribusi daya, pelindung elektromagnetik, dll., yang sangat memengaruhi stabilitas dan keandalan perangkat elektronik.
1, Konsep dasar dan komposisi susunan papan sirkuit cetak
penumpukan papan sirkuit tercetak pada dasarnya adalah penumpukan dan kombinasi lapisan pada papan sirkuit tercetak. Papan sirkuit tercetak lengkap biasanya terdiri dari lapisan sinyal, lapisan daya, lapisan ground, dan lapisan dielektrik isolasi. Lapisan sinyal seperti "jalan raya" untuk transmisi informasi, yang bertanggung jawab untuk membawa transmisi sinyal elektronik; Lapisan daya memberikan dukungan daya yang stabil untuk komponen elektronik di papan sirkuit; Sebagai potensi referensi sinyal, lapisan grounding tidak hanya membangun sirkuit stabil untuk transmisi sinyal, namun juga secara efektif melindungi interferensi elektromagnetik; Lapisan dielektrik isolasi bertindak sebagai "dinding isolasi" yang kokoh, memisahkan lapisan konduktif untuk mencegah korsleting dan memastikan bahwa lapisan tersebut tidak saling mengganggu.
Mengambil contoh papan 4 lapis yang umum, struktur tumpukan tipikal terdiri dari lapisan atas (lapisan sinyal), lapisan kedua (lapisan tanah), lapisan ketiga (lapisan daya), dan lapisan bawah (lapisan sinyal). Struktur ini dapat memenuhi persyaratan dasar di beberapa sirkuit yang tidak memerlukan kinerja tinggi. Namun seiring berkembangnya perangkat elektronik menuju kecepatan dan kompleksitas tinggi, papan sirkuit tercetak dengan 6, 8, atau bahkan lebih lapisan secara bertahap menjadi arus utama. Lebih banyak lapisan berarti lebih banyak ruang kabel, distribusi daya lebih stabil, dan perlindungan integritas sinyal yang lebih baik.
2, Peran setiap lapisan dalam penumpukan papan sirkuit tercetak
1. Lapisan sinyal
Lapisan sinyal adalah pembawa inti papan sirkuit tercetak untuk mengimplementasikan fungsi sirkuit, yang bertanggung jawab untuk mentransmisikan berbagai sinyal listrik. Di sirkuit-berkecepatan tinggi, kinerja lapisan sinyal secara langsung memengaruhi integritas sinyal. Untuk mengurangi interferensi eksternal, sinyal berkecepatan tinggi-biasanya ditempatkan di lapisan sinyal dekat lapisan tanah, memanfaatkan sifat pelindung lapisan tanah untuk mengurangi dampak interferensi elektromagnetik pada sinyal. Pada saat yang sama, arah pengkabelan lapisan sinyal juga penting, dan perlu menghindari-pengkabelan paralel jarak jauh dan pengkabelan sudut kanan untuk mencegah pantulan sinyal dan crosstalk. Misalnya, dalam-antarmuka transmisi data berkecepatan tinggi seperti USB 3.0, tata letak lapisan sinyal yang tepat sangat penting untuk memastikan transmisi data yang benar.
2. Lapisan daya
Tugas inti dari lapisan daya adalah menyediakan daya yang stabil ke komponen elektronik di papan sirkuit. Pada papan sirkuit cetak multi-lapisan, lapisan daya yang dirancang khusus dapat memisahkan sumber daya dengan level voltase berbeda untuk menghindari interferensi timbal balik. Lapisan daya berdekatan dengan lapisan tanah, dan dengan mengurangi jarak antara keduanya, impedansi bidang daya dapat dikurangi, efisiensi distribusi daya dapat ditingkatkan, dan kebisingan daya dapat dikurangi. Selain itu, lapisan daya perlu dipartisi dan diisolasi dengan benar untuk memastikan bahwa modul fungsional yang berbeda dapat menerima pasokan daya yang stabil dan tidak mengganggu. Seperti motherboard komputer, ia mengandalkan lapisan daya untuk menyediakan daya yang stabil ke berbagai komponen seperti CPU, kartu grafis, dan memori, memastikan pengoperasian normal setiap komponen.
3. Lapisan pembumian
Lapisan grounding memainkan beberapa peran penting dalam penumpukan papan sirkuit cetak. Ini memberikan potensi referensi yang stabil untuk transmisi sinyal, memastikan transmisi dan penerimaan sinyal yang akurat; Kinerja pelindungnya yang sangat baik dapat secara efektif memblokir interferensi elektromagnetik eksternal yang menyerang bagian dalam papan sirkuit, sekaligus mengurangi radiasi elektromagnetik dari papan sirkuit itu sendiri dan meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik; Selain itu, lapisan pembumian juga menyediakan jalur balik impedansi rendah untuk lapisan daya, sehingga semakin mengurangi kebisingan daya. Dalam desainnya, lapisan pembumian sering kali dilapisi dengan tembaga di area yang luas untuk mengurangi resistensi pembumian dan meningkatkan efektivitas pembumian. Di bidang seperti peralatan elektronik medis dan peralatan luar angkasa yang memerlukan kompatibilitas elektromagnetik yang sangat tinggi, peran lapisan pentanahan sangatlah penting.
4. Lapisan dielektrik isolasi
Lapisan dielektrik isolasi terletak di antara setiap lapisan konduktif, dan fungsi utamanya adalah untuk mencapai isolasi listrik dan mencegah korsleting antara lapisan konduktif yang berbeda. Sifat material mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kinerja kelistrikan papan sirkuit cetak. Bahan insulasi yang umum termasuk resin epoksi, polytetrafluoroethylene, dll. Konstanta dielektrik dan sudut kehilangan dielektrik dari bahan yang berbeda bervariasi, dan parameter ini dapat mempengaruhi kecepatan transmisi dan hilangnya sinyal. Dalam sirkuit berkecepatan-tinggi, bahan dielektrik isolasi dengan konstanta dielektrik rendah dan sudut kehilangan dielektrik kecil biasanya dipilih untuk mengurangi penundaan dan kehilangan transmisi sinyal, dan memastikan integritas sinyal.
3, Skema penumpukan khas untuk papan sirkuit tercetak dengan lapisan berbeda
Papan 4 lapis
Papan 4-lapisan adalah struktur papan multilapis dasar, dengan skema penumpukan umum yang mencakup lapisan atas (lapisan sinyal), lapisan kedua (lapisan tanah), lapisan ketiga (lapisan daya), dan lapisan bawah (lapisan sinyal). Struktur ini cocok untuk sirkuit yang tidak memerlukan kinerja tinggi, seperti produk elektronik konsumen sederhana, papan sirkuit parsial untuk peralatan kontrol industri, dll. Namun, pada papan 4 lapis, ruang pengkabelan pada lapisan sinyal terbatas, dan perencanaan arah pengkabelan yang cermat diperlukan untuk menghindari gangguan sinyal.
Papan 6 lapis
Dibandingkan dengan papan 4-lapisan, papan 6 lapis meningkatkan ruang kabel dan daya serta lapisan ground. Skema penumpukan yang umum meliputi lapisan atas (lapisan sinyal), lapisan kedua (lapisan tanah), lapisan ketiga (lapisan sinyal), lapisan keempat (lapisan daya), lapisan kelima (lapisan tanah), dan lapisan bawah (lapisan sinyal). Struktur ini dapat lebih memenuhi kebutuhan sirkuit yang cukup kompleks, seperti motherboard ponsel cerdas, beberapa papan sirkuit perangkat jaringan, dll. Pada papan 6 lapis, sinyal berkecepatan tinggi dapat diatur di lapisan sinyal dekat lapisan tanah di tengah untuk meningkatkan integritas sinyal.
Papan 8 lapis
Papan 8-lapisan memiliki kombinasi susunan yang lebih kaya, yang dapat memberikan dukungan kinerja yang baik untuk sirkuit yang kompleks. Skema penumpukan yang umum mencakup lapisan atas (lapisan sinyal), lapisan kedua (lapisan tanah), lapisan ketiga (lapisan sinyal), lapisan keempat (lapisan daya), lapisan kelima (lapisan daya), lapisan keenam (lapisan sinyal), lapisan ketujuh (lapisan tanah), dan lapisan bawah (lapisan sinyal). 8-papan lapisan cocok untuk desain sirkuit-kecepatan tinggi dan kepadatan-tinggi, seperti motherboard komputer, papan sirkuit kartu grafis berkinerja tinggi, dll. Dengan mengatur lapisan daya dan tanah secara wajar, Papan 8 lapis selanjutnya dapat mengurangi kebisingan daya dan meningkatkan integritas sinyal.
4, Tren Perkembangan Masa Depan dari papan sirkuit cetak Susun
Dengan kemajuan teknologi elektronik yang berkelanjutan dan meningkatnya permintaan akan kinerja papan sirkuit tercetak, penumpukan papan sirkuit tercetak juga akan mengantarkan arah pengembangan baru. Di masa depan, meluasnya penerapan teknologi seperti 5G, kecerdasan buatan, dan Internet of Things akan menghasilkan lebih banyak permintaan akan sirkuit-berkecepatan tinggi,-frekuensi tinggi, dan-kepadatan tinggi. Hal ini akan mendorong penumpukan papan sirkuit cetak untuk mengadopsi lebih banyak lapisan, bahan insulasi yang lebih canggih, dan struktur penumpukan yang lebih optimal guna memenuhi persyaratan yang lebih tinggi untuk integritas sinyal, integritas daya, dan kompatibilitas elektromagnetik.
Untuk beradaptasi dengan tren miniaturisasi dan bobot perangkat elektronik yang lebih ringan, penumpukan papan sirkuit cetak akan lebih memperhatikan integrasi dan penipisan. Dengan memanfaatkan teknologi-interkoneksi kepadatan tinggi (HDI), teknologi lubang buta yang terkubur, dll., kepadatan kabel yang lebih tinggi dapat dicapai dalam jumlah lapisan yang terbatas; Menggunakan bahan insulasi yang lebih tipis dan foil tembaga untuk mengurangi ketebalan dan berat papan sirkuit cetak.