Capacités d'empilage de couches PCB

Aller à : Le but des empilements de couches PCB | Objectifs lors de la création d'une pile de PCB multicouche | Autres facteurs à prendre en compte lors de la création d'une pile de PCB multicouche | Types courants d'empilements de couches PCB | MCL est votre source de PCB multicouches de qualité | Contactez MCL pour un devis gratuit dès aujourd'hui

Les cartes de circuits imprimés (PCB) deviennent de plus en plus complexes, avec plus de fonctions et de circuits intégrés dans une seule carte. Les circuits imprimés monocouche eux-mêmes deviennent de plus en plus compliqués, mais les agencements de circuits imprimés doivent fournir encore plus de fonctionnalités dans des espaces compacts. En conséquence, de nombreux fabricants se tournent vers les empilements de PCB multicouches. Alors, qu'est-ce qu'un empilement de PCB ? Comment ça marche, et en avez-vous besoin pour vos applications ? Voici quelques points essentiels sur les empilements de PCB pour vous aider à prendre une décision éclairée.

L'objectif des empilements de couches PCB

Un empilement de PCB fait référence à la disposition des couches de cuivre et d'isolation qui composent un PCB. Ces couches sont disposées de manière à obtenir plusieurs cartes de circuits imprimés sur le même appareil. À la base, les PCB multicouches se composent d'au moins trois couches conductrices. La couche inférieure est synthétisée avec le panneau isolant et chaque couche de circuit imprimé est connectée à la suivante.

Alors que la superposition de PCB crée une carte plus complexe et peu encombrante, les empilements de PCB offrent également les avantages suivants :

• Optimiser les fonctionnalités : Les PCB multicouches peuvent multiplier la vitesse et les fonctionnalités de l'appareil, ce qui rend la carte plus fonctionnelle.
• Minimiser la vulnérabilité : Les empilements de couches peuvent aider à protéger les couches internes du bruit extérieur, les rendant moins vulnérables aux forces extérieures dommageables.
• Réduire les radiations : Des empilements de couches de PCB bien conçus peuvent vous aider à minimiser le rayonnement de votre appareil, en particulier dans les configurations à grande vitesse. Il est important de noter, cependant, que de mauvaises conceptions avec des décalages d'impédance peuvent facilement entraîner un rayonnement EMI plus important qu'un PCB normal.
• Réduire les coûts : De bons empilements de PCB de couches peuvent également aider à réduire les coûts de fabrication en plaçant plusieurs circuits sur une seule carte. Une carte signifie une fabrication simplifiée pour la carte, la pièce dans laquelle la carte sera utilisée et l'emballage pour l'installation complète.

En plus de ces avantages, les empilements de PCB réduisent également les problèmes d'inadéquation d'impédance et de diaphonie de signal. Tous ces avantages rendent hautement souhaitable la réalisation d'empilements de PCB.

Objectifs lors de la création d'une pile de PCB multicouche

Les piles de PCB multicouches sont conçues avec soin pour répondre à certains besoins de conception. Les objectifs les plus élémentaires que les PCB multicouches doivent atteindre sont les suivants :

1. Les avions au sol et motorisés sont couplés aussi étroitement que possible.
2. Les calques de signal sont toujours adjacents aux plans.
3. Les couches de signal sont couplées aussi étroitement que possible à leurs plans.
4. Les signaux à grande vitesse sont acheminés à travers des couches enterrées entre les avions pour contenir le rayonnement.
5. Plusieurs plans de masse sont inclus pour réduire l'impédance et le rayonnement.

Bien que vous deviez essayer d'atteindre autant de ces objectifs que possible, il est important de noter que toutes les piles de PCB n'atteindront pas tous ces objectifs - en fait, seules les cartes à 8 couches peuvent atteindre les cinq objectifs. Vous devez travailler en étroite collaboration avec votre équipe d'ingénieurs PCB pour déterminer quels objectifs sont les plus prioritaires pour votre empilement de PCB.

Autres facteurs à prendre en compte lors de la création d'une pile de PCB multicouche

En plus des objectifs ci-dessus, il existe d'autres facteurs de conception à prendre en compte lors du développement d'une pile de PCB multicouches. Voici quelques-uns des problèmes essentiels à résoudre :

• Décalage intercalaire : Les couches peuvent facilement être décalées lors de la création d'une pile de PCB multicouche. Pour l'éviter, utilisez une méthode de fusion à chaud et de rivet et cheville pour la conception côté carte.
• Measling empilé : Le délaminage sous forme de bouillie est courant lors de l'empilement des planches. Pour l'éviter, ajoutez des coussinets avec une plaque époxy tout en disposant les planches ensemble. Ces coussinets aideront à équilibrer la pression pour éliminer la rougeole.
• Matériaux de base : Les PCB monocouches peuvent être fabriqués avec des matériaux de substrat standard ou des noyaux en aluminium. Cependant, il est important de noter que les circuits imprimés à noyau en aluminium ne sont pas disponibles pour les empilements multicouches, car les circuits imprimés en aluminium multicouches sont extrêmement difficiles à fabriquer.
• Cohérence des matériaux : Les PCB multicouches doivent utiliser les mêmes matériaux de fabricants pour le noyau et le préimprégné. L'utilisation de matériaux provenant de différents fabricants peut entraîner des problèmes lors de la stratification.
• Inclinez et tournez : Des problèmes d'arc et de torsion peuvent survenir si le cuivre est inégalement réparti dans les empilements multicouches. Pour cette raison, les concepteurs de PCB doivent concevoir tous les PCB multicouches de manière symétrique :empiler les poids de cuivre, l'épaisseur du préimprégné et l'épaisseur du noyau doivent être symétriques.

En plus de ces facteurs, il est essentiel de surveiller étroitement et de concevoir les émissions de PCB. Assurez-vous d'optimiser la conception pour minimiser les émissions et éviter les problèmes courants dans les conceptions qui peuvent entraîner des boucles de retour.

Types courants d'empilements de couches PCB

Maintenant que vous connaissez les bases de la conception à rechercher dans les empilements multicouches de PCB, il est important de connaître les types d'empilements disponibles et comment choisir la bonne conception d'empilement pour vos besoins. Il existe cinq types d'empilements de couches de PCB :2 couches, 4 couches, 6 couches, 8 couches et 10 couches. Le nombre de couches dont vous avez besoin est principalement déterminé par la taille du circuit, la taille de la carte et les exigences CEM pour la carte. À partir de là, vous pouvez déterminer la disposition du tableau.

Chaque type de carte est décrit plus en détail ci-dessous, ainsi que les conditions dans lesquelles ils sont souvent utilisés.

2 couches

Souvent appelés PCB double face, les PCB à 2 couches sont probablement les types les plus courants de PCB multicouches car ils peuvent accueillir des interconnexions des deux côtés. Ces PCB sont constitués de trois couches de matériaux dont deux sont fonctionnelles :

• Couche signal : Cette couche supérieure est constituée de cuivre d'une épaisseur approximative de 0,0014 (1 oz) à 0,0021 pouce (2 oz).
• Noyau stratifié : Le noyau stratifié sépare les couches de cuivre supérieure et inférieure, les gardant isolées. Les vias créent des connexions entre les côtés de la carte.
• Couche inférieure : Cette deuxième couche de cuivre est similaire à la couche de signal avec une épaisseur approximative de 0,0014 pouce (1 oz) à 0,0021 pouce (2 oz).

Ces PCB sont peu coûteux et relativement faciles à produire, c'est pourquoi ils sont souvent préférés aux conceptions plus chères à 4, 6, 8 et 10 couches et plus. Ils sont également très fonctionnels car il n'y a pas de retards de propagation, et ils ont tendance à avoir moins de problèmes de conception potentiels par rapport aux autres options d'empilement.

4 couches

En termes d'empilements de PCB, les PCB à 4 couches sont la deuxième option la plus courante dans les cartes multicouches. Ces PCB ont quatre couches pour acheminer les signaux électriques. Ces couches sont prises en sandwich, avec une couche supérieure et inférieure à l'extérieur et deux couches internes contenues entre elles. Les couches supérieure et inférieure sont celles où les composants et le routage sont placés. Les couches internes, cependant, ne peuvent pas établir de connexions extérieures, elles sont donc souvent utilisées comme plans d'alimentation ou pour le routage des signaux, ce qui contribue à améliorer la qualité des signaux de trace et réduit les émissions EMI. Il n'est pas recommandé de faire des couches de signal des couches internes - si vous avez besoin de quatre couches de signal, il est recommandé de regarder dans une carte à 6 couches.

Les deux couches internes sont séparées l'une de l'autre par une couche centrale, et les couches supérieure et inférieure sont séparées des couches internes par un préimprégné. Cela se traduit par un empilement de couches qui ressemble à ceci :

• Couche supérieure
• Préimprégné
• Couche intérieure 1
• Core
• Couche intérieure 2
• Préimprégné
• Couche inférieure

Bien qu'ils soient plus coûteux à prototyper et à produire que les PCB à 2 couches, les PCB à 4 couches offrent globalement une plus grande fonctionnalité. Grâce à leur conception réfléchie, ils peuvent également fournir une excellente intégrité du signal et des capacités CEM.

6 couches

Un PCB à 6 couches est fonctionnellement un PCB à 4 couches avec deux couches de signal supplémentaires. Au total, les empilements à 6 couches comprennent quatre couches de routage - deux internes et deux externes - et deux plans internes pour la mise à la terre et l'alimentation. Dans l'ensemble, les calques sont disposés comme suit :

• Couche supérieure
• Préimprégné
• Plan au sol
• Core
• Couche de routage
• Préimprégné
• Couche de routage
• Core
• Avion motorisé
• Préimprégné
• Couche inférieure

La conception décrite ci-dessus est la plus courante, car elle équilibre la signalisation à grande vitesse avec le contrôle EMI. La conception y parvient en faisant passer des signaux à grande vitesse à travers les deux couches enterrées tout en faisant passer des signaux à basse vitesse à travers les couches de surface.

Cependant, cette conception n'est pas efficace pour toutes les applications. Les conceptions à grande vitesse, par exemple, maintiennent les avions au sol et motorisés les uns à côté des autres. Les conceptions conçues pour de faibles émissions EMI, en revanche, ont des plans de masse supplémentaires pour aider au blindage. Si vous vous demandez quelle variation de conception fonctionnera le mieux pour votre application, travaillez toujours en étroite collaboration avec votre concepteur et fournisseur de PCB pour déterminer les meilleures options.

8 couches

L'empilement de PCB à 8 couches offre encore plus d'options que la carte à 6 couches en ajoutant deux couches supplémentaires pour le routage ou les performances. Il s'agit également de la première carte répertoriée capable d'atteindre les cinq objectifs de la conception de circuits imprimés multicouches.

Les empilements typiques de PCB à 8 couches comportent les couches d'alimentation et de masse au centre, offrant une bonne capacité entre les couches ainsi qu'une séparation entre les deuxième et troisième plans de signal pour protéger l'intégrité du signal. Cela se traduit par un empilement de PCB commun à 8 couches qui ressemble à ce qui suit :

• Couche de signal 1
• Préimprégné
• Plan au sol
• Core
• Couche de signal 2
• Préimprégné
• Avion motorisé
• Core
• Plan au sol
• Préimprégné
• Couche de signal 3
• Core
• Avion motorisé
• Préimprégné
• Couche de signal 4

Ces PCB ne comportent pas plus de quatre plans de signal - au lieu de plans de signal supplémentaires, ces PCB comportent plus de plans de masse et d'alimentation pour optimiser les performances EMC. Bien que cela puisse sembler moins qu'optimal compte tenu du coût supplémentaire de fabrication d'un PCB à 8 couches par rapport à un PCB à 6 couches, il y a une bonne raison de choisir cette option. Alors que les PCB à 8 couches sont plus chers que les options à 2, 4 et 6 couches, l'augmentation en pourcentage du coût d'une carte à 8 couches par rapport à une carte à 6 couches est inférieure à l'augmentation en pourcentage du coût d'une carte à 6 couches. -couche sur une planche à 4 couches. L'augmentation plus faible permet de justifier beaucoup plus facilement l'augmentation des coûts pour l'amélioration des performances en matière d'émissions.

10 couches

Si votre conception nécessite six couches de routage, vous devriez envisager une carte à 10 couches. Une pile de circuits imprimés à 10 couches comprend six couches de signal et quatre plans, avec un couplage étroit entre les plans de signal et de retour. Les conceptions typiques à 10 couches sont organisées comme suit :

• Couche de signal 1
• Plan au sol
• Couche de signal 2
• Couche de signal 3
• Avion motorisé
• Plan au sol
• Couche de signal 4
• Couche de signal 5
• Avion motorisé
• Couche de signal 6

Pour cet agencement, les signaux à grande vitesse sont généralement acheminés sur les couches de signal internes. Lorsqu'elle est empilée et acheminée de manière appropriée, cette configuration peut fournir à la fois une excellente intégrité du signal et d'excellentes performances CEM. Il n'est pas recommandé de remplacer les plans de mise à la terre ou d'alimentation par des couches de signal supplémentaires, car cela peut entraîner de mauvaises performances.

MCL est votre source de PCB multicouches de qualité

Les empilements de PCB multicouches sont une excellente option si vous avez besoin d'une fonctionnalité accrue sur votre PCB. Alors que les coûts de fabrication et les besoins de conception augmentent avec chaque couche supplémentaire, le compromis entre les fonctionnalités et les améliorations CEM peut facilement valoir le coût, en particulier avec un monde de plus en plus compact. Cependant, quel que soit le nombre de couches dont vous avez besoin, vous avez également besoin d'un fournisseur de PCB expérimenté. Millennium Circuits peut vous aider.

Millennium Circuits Limited est un leader de l'industrie des PCB basé en Pennsylvanie avec des clients dans une gamme d'industries à travers le monde. Nous fournissons constamment des cartes de circuits imprimés de haute qualité à nos clients, soutenus par l'innovation, l'assurance qualité et des années d'expertise dans le domaine. Nous fournissons des cartes rigides-flexibles, des cartes HDI et des empilements, parmi de nombreux autres produits liés aux PCB. Peu importe le nombre de couches que vous recherchez, vous pouvez faire confiance à MCL pour fournir des planches de qualité à chaque fois.

Vous pouvez également travailler avec MCL pour évaluer votre PCB. Nous offrons une vérification gratuite du fichier PCB avec chaque commande, en veillant à ce que votre conception soit sans erreur. Nous avons également un programme de contrôle de la qualité qui comprend une équipe formée soutenue par des instruments de test et de mesure de pointe, que nous utilisons pour garantir la conformité du produit aux normes IPC A-600 et à toute exigence supplémentaire du client.

Pour couronner le tout, MCL s'engage à offrir le meilleur service à ses clients. A cet effet, nous vous proposons un devis gratuit sur nos prestations. De plus, nous pouvons vous donner un devis dans un délai d'un jour ouvrable. Notre objectif est d'être le seul fournisseur de PCB dont vous aurez besoin.

Contactez MCL pour un devis gratuit dès aujourd'hui

Millennium Circuits Limited fournit une grande variété de PCB et de produits PCB, y compris des cartes de circuits imprimés multicouches. Pour plus d'informations sur les empilements de PCB et les options que MCL peut offrir, vous pouvez parler avec l'équipe de spécialistes de MCL. Contactez Millennium Circuits dès aujourd'hui si vous avez des questions sur les empilements multicouches.