PCB 16 lapis memberikan kompleksitas dan fleksibilitas yang dibutuhkan oleh perangkat elektronik modern. Desain yang terampil dan pemilihan urutan penumpukan dan metode koneksi antar lapisan sangat penting untuk mencapai kinerja papan yang optimal. Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi pertimbangan, pedoman, dan praktik terbaik untuk membantu desainer dan insinyur membuat papan sirkuit 16 lapis yang efisien dan andal.

1.Memahami Dasar-dasar Urutan Penumpukan PCB 16 lapis

1.1 Pengertian dan tujuan susunan susun

Urutan penumpukan mengacu pada susunan dan urutan bahan seperti tembaga dan lapisan isolasi dilaminasi bersama untuk membentuk papan sirkuit multi-lapisan. Urutan penumpukan menentukan penempatan lapisan sinyal, lapisan daya, lapisan tanah, dan komponen penting lainnya di tumpukan.
Tujuan utama dari urutan penumpukan adalah untuk mencapai sifat listrik dan mekanik papan yang dibutuhkan. Ini memainkan peran penting dalam menentukan impedansi papan sirkuit, integritas sinyal, distribusi daya, manajemen termal, dan kelayakan manufaktur. Urutan penumpukan juga mempengaruhi kinerja keseluruhan, keandalan, dan kemampuan manufaktur papan.

1.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi desain urutan penumpukan: Ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan ketika merancang urutan penumpukan a

PCB 16 lapis:

a) Pertimbangan kelistrikan:Tata letak sinyal, daya, dan bidang bumi harus dioptimalkan untuk memastikan integritas sinyal yang tepat, kontrol impedansi, dan pengurangan interferensi elektromagnetik.
b) Pertimbangan termal:Penempatan bidang listrik dan ground serta penyertaan saluran termal membantu menghilangkan panas secara efektif dan menjaga suhu pengoperasian komponen yang optimal.
c) Kendala manufaktur:Urutan penumpukan yang dipilih harus mempertimbangkan kemampuan dan keterbatasan proses pembuatan PCB, seperti ketersediaan material, jumlah lapisan, rasio aspek bor,dan akurasi penyelarasan.
d) Optimalisasi Biaya:Pemilihan bahan, jumlah lapisan, dan kompleksitas tumpukan harus konsisten dengan anggaran proyek sekaligus memastikan kinerja dan keandalan yang diperlukan.

1.3 Jenis umum urutan penumpukan papan sirkuit 16 lapis: Ada beberapa urutan penumpukan umum untuk 16 lapis

PCB, tergantung pada kinerja dan persyaratan yang diinginkan. Beberapa contoh umum meliputi:

a) Urutan penumpukan simetris:Urutan ini melibatkan penempatan lapisan sinyal secara simetris antara lapisan daya dan ground untuk mencapai integritas sinyal yang baik, crosstalk minimal, dan pembuangan panas yang seimbang.
b) Urutan penumpukan berurutan:Dalam urutan ini, lapisan sinyal berada secara berurutan antara lapisan daya dan lapisan tanah. Ini memberikan kontrol yang lebih besar atas pengaturan lapisan dan bermanfaat untuk memenuhi persyaratan integritas sinyal tertentu.
c) Urutan penumpukan campuran:Ini melibatkan kombinasi susunan susunan simetris dan berurutan. Hal ini memungkinkan penyesuaian dan optimalisasi tata letak untuk bagian tertentu dari papan.
d) Urutan penumpukan yang sensitif terhadap sinyal:Urutan ini menempatkan lapisan sinyal sensitif lebih dekat ke bidang tanah untuk kekebalan dan isolasi kebisingan yang lebih baik.

2. Pertimbangan Utama untuk Pemilihan Urutan Penumpukan PCB 16 lapis：

2.1 Pertimbangan integritas sinyal dan integritas daya:

Urutan penumpukan memiliki dampak yang signifikan terhadap integritas sinyal dan integritas daya papan. Penempatan sinyal dan bidang daya/bumi yang tepat sangat penting untuk meminimalkan risiko distorsi sinyal, kebisingan, dan interferensi elektromagnetik. Pertimbangan utama meliputi:

a) Penempatan lapisan sinyal:Lapisan sinyal berkecepatan tinggi harus ditempatkan dekat dengan bidang tanah untuk menyediakan jalur balik induktansi rendah dan meminimalkan gangguan kebisingan. Lapisan sinyal juga harus ditata dengan hati-hati untuk meminimalkan kemiringan sinyal dan pencocokan panjang.
b) Distribusi bidang daya:Urutan penumpukan harus memastikan distribusi bidang daya yang memadai untuk mendukung integritas daya. Daya yang cukup dan ground plane harus ditempatkan secara strategis untuk meminimalkan penurunan tegangan, diskontinuitas impedansi, dan gangguan kebisingan.
c) Kapasitor Decoupling:Penempatan kapasitor decoupling yang tepat sangat penting untuk memastikan transfer daya yang memadai dan meminimalkan gangguan pasokan daya. Urutan penumpukan harus memberikan kedekatan dan kedekatan kapasitor decoupling ke bidang daya dan ground.

2.2 Manajemen termal dan pembuangan panas:

Manajemen termal yang efisien sangat penting untuk memastikan keandalan dan kinerja papan sirkuit. Urutan penumpukan harus mempertimbangkan penempatan listrik dan ground plane, jalur termal, dan mekanisme pendinginan lainnya yang tepat. Pertimbangan penting meliputi:

a) Distribusi bidang daya:Distribusi daya dan ground plane yang memadai ke seluruh tumpukan membantu mengalihkan panas dari komponen sensitif dan memastikan distribusi suhu yang seragam di seluruh tumpukan.
b) Via termal:Urutan penumpukan harus memungkinkan penempatan termal yang efektif untuk memfasilitasi pembuangan panas dari lapisan dalam ke lapisan luar atau unit pendingin. Hal ini membantu mencegah titik panas lokal dan memastikan pembuangan panas yang efisien.
c) Penempatan komponen:Urutan penumpukan harus mempertimbangkan susunan dan kedekatan komponen pemanas untuk menghindari panas berlebih. Penyelarasan komponen dengan mekanisme pendinginan seperti heat sink atau kipas juga harus dipertimbangkan.

2.3 Kendala produksi dan optimalisasi biaya:

Urutan penumpukan harus mempertimbangkan kendala produksi dan optimalisasi biaya, karena keduanya memainkan peran penting dalam kelayakan dan keterjangkauan papan. Pertimbangannya meliputi:

a) Ketersediaan bahan:Urutan penumpukan yang dipilih harus konsisten dengan ketersediaan bahan dan kesesuaiannya dengan proses pembuatan PCB yang dipilih.
b) Jumlah lapisan dan kompleksitas:Urutan penumpukan harus dirancang dalam batasan proses pembuatan PCB yang dipilih, dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti jumlah lapisan, rasio aspek bor, dan akurasi penyelarasan.
c) Optimalisasi biaya:Urutan penumpukan harus mengoptimalkan penggunaan bahan dan mengurangi kompleksitas produksi tanpa mengurangi kinerja dan keandalan yang diperlukan. Hal ini harus bertujuan untuk meminimalkan biaya yang terkait dengan limbah material, kompleksitas proses dan perakitan.

2.4 Penyelarasan lapisan dan crosstalk sinyal:

Urutan penumpukan harus mengatasi masalah penyelarasan lapisan dan meminimalkan crosstalk sinyal yang dapat berdampak negatif pada integritas sinyal. Pertimbangan penting meliputi:

a) Penumpukan simetris:Penumpukan lapisan sinyal yang simetris antara lapisan daya dan ground membantu meminimalkan kopling dan mengurangi crosstalk.
b) Perutean pasangan diferensial:Urutan penumpukan harus memungkinkan lapisan sinyal disejajarkan dengan benar untuk perutean sinyal diferensial berkecepatan tinggi yang efisien. Hal ini membantu menjaga integritas sinyal dan meminimalkan crosstalk.
c) Pemisahan sinyal:Urutan penumpukan harus mempertimbangkan pemisahan sinyal analog dan digital yang sensitif untuk mengurangi crosstalk dan interferensi.

2.5 Kontrol impedansi dan integrasi RF/gelombang mikro:

Untuk aplikasi RF/microwave, urutan penumpukan sangat penting untuk mencapai kontrol dan integrasi impedansi yang tepat. Pertimbangan utama meliputi:

a) Impedansi terkendali:Urutan penumpukan harus memungkinkan desain impedansi terkontrol, dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti lebar jejak, ketebalan dielektrik, dan susunan lapisan. Hal ini memastikan propagasi sinyal dan pencocokan impedansi yang benar untuk sinyal RF/microwave.
b) Penempatan lapisan sinyal:Sinyal RF/gelombang mikro harus ditempatkan secara strategis dekat dengan lapisan luar untuk meminimalkan interferensi dari sinyal lain dan memberikan propagasi sinyal yang lebih baik.
c) Pelindung RF:Urutan penumpukan harus mencakup penempatan lapisan tanah dan pelindung yang tepat untuk mengisolasi dan melindungi sinyal RF/gelombang mikro dari interferensi.

3. Metode Koneksi Antar Lapisan

3.1 Melalui lubang, lubang buta dan lubang terkubur:

Vias banyak digunakan dalam desain papan sirkuit cetak (PCB) sebagai sarana menghubungkan berbagai lapisan. Mereka dibor melalui semua lapisan PCB dan dilapisi untuk memberikan kontinuitas listrik. Melalui lubang memberikan sambungan listrik yang kuat dan relatif mudah dibuat dan diperbaiki. Namun, mereka memerlukan ukuran mata bor yang lebih besar, yang menghabiskan ruang berharga pada PCB dan membatasi opsi perutean.
Via buta dan terkubur adalah metode koneksi antar lapisan alternatif yang menawarkan keuntungan dalam pemanfaatan ruang dan fleksibilitas perutean.
Via buta dibor dari permukaan PCB dan berakhir di lapisan dalam tanpa melewati semua lapisan. Mereka memungkinkan koneksi antara lapisan yang berdekatan dan membiarkan lapisan yang lebih dalam tidak terpengaruh. Hal ini memungkinkan penggunaan ruang papan yang lebih efisien dan mengurangi jumlah lubang bor. Sebaliknya, vias yang terkubur adalah lubang yang tertutup seluruhnya di dalam lapisan dalam PCB dan tidak meluas ke lapisan luar. Mereka menyediakan koneksi antar lapisan dalam tanpa mempengaruhi lapisan luar. Via yang terkubur memiliki keuntungan lebih menghemat ruang dibandingkan via lubang tembus dan via buta karena tidak memakan ruang apa pun di lapisan luar.
Pilihan lubang tembus, tembusan buta, dan tembusan terkubur bergantung pada persyaratan spesifik desain PCB. Lubang tembus biasanya digunakan dalam desain yang lebih sederhana atau di mana ketahanan dan kemampuan perbaikan menjadi perhatian utama. Dalam desain dengan kepadatan tinggi di mana ruang merupakan faktor penting, seperti perangkat genggam, telepon pintar, dan laptop, jalan tembus buta dan terkubur lebih disukai.

3.2 Mikropori danteknologi HDI:

Microvias adalah lubang berdiameter kecil (biasanya kurang dari 150 mikron) yang menyediakan koneksi interlayer berdensitas tinggi pada PCB. Mereka menawarkan keunggulan signifikan dalam miniaturisasi, integritas sinyal, dan fleksibilitas perutean.
Mikrovia dapat dibagi menjadi dua jenis: mikrovia lubang tembus dan mikrovia buta. Microvias dibuat dengan mengebor lubang dari permukaan atas PCB dan meluas ke semua lapisan. Mikrovia buta, seperti namanya, hanya meluas ke lapisan dalam tertentu dan tidak menembus semua lapisan.
Interkoneksi kepadatan tinggi (HDI) adalah teknologi yang menggunakan mikrovia dan teknik manufaktur canggih untuk mencapai kepadatan dan kinerja sirkuit yang lebih tinggi. Teknologi HDI memungkinkan penempatan komponen yang lebih kecil dan perutean yang lebih ketat, sehingga menghasilkan faktor bentuk yang lebih kecil dan integritas sinyal yang lebih tinggi. Teknologi HDI menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan teknologi PCB tradisional dalam hal miniaturisasi, peningkatan propagasi sinyal, pengurangan distorsi sinyal, dan peningkatan fungsionalitas. Hal ini memungkinkan desain multilayer dengan banyak mikrovia, sehingga memperpendek panjang interkoneksi dan mengurangi kapasitansi dan induktansi parasit.
Teknologi HDI juga memungkinkan penggunaan material canggih seperti laminasi frekuensi tinggi dan lapisan dielektrik tipis, yang sangat penting untuk aplikasi RF/microwave. Ini memberikan kontrol impedansi yang lebih baik, mengurangi kehilangan sinyal dan memastikan transmisi sinyal berkecepatan tinggi yang andal.

3.3 Bahan dan proses sambungan antar lapisan:

Pemilihan bahan dan teknik sambungan antar lapisan sangat penting untuk memastikan kinerja kelistrikan yang baik, keandalan mekanis, dan kemampuan manufaktur PCB. Beberapa bahan dan teknik sambungan interlayer yang umum digunakan adalah:

a) Tembaga:Tembaga banyak digunakan dalam lapisan konduktif dan lapisan PCB karena konduktivitas dan kemampuan soldernya yang sangat baik. Biasanya dipasang pada lubang untuk menyediakan sambungan listrik yang andal.
b) Penyolderan:Teknik penyolderan, seperti penyolderan gelombang atau penyolderan reflow, sering digunakan untuk membuat sambungan listrik antara lubang tembus pada PCB dan komponen lainnya. Oleskan pasta solder ke via dan berikan panas untuk melelehkan solder dan membentuk sambungan yang andal.
c) Pelapisan listrik:Teknik pelapisan listrik seperti pelapisan tembaga tanpa listrik atau tembaga elektrolitik digunakan pada pelat vias untuk meningkatkan konduktivitas dan memastikan sambungan listrik yang baik.
d) Ikatan:Teknik pengikatan, seperti ikatan perekat atau ikatan termokompresi, digunakan untuk menyatukan struktur berlapis dan menciptakan interkoneksi yang andal.
e) Bahan dielektrik:Pemilihan bahan dielektrik untuk susunan PCB sangat penting untuk koneksi antar lapisan. Laminasi frekuensi tinggi seperti laminasi FR-4 atau Rogers sering digunakan untuk memastikan integritas sinyal yang baik dan meminimalkan kehilangan sinyal.

3.4 Desain dan makna penampang:

Desain penampang tumpukan PCB menentukan sifat listrik dan mekanik dari sambungan antar lapisan. Pertimbangan utama untuk desain penampang meliputi:

a) Susunan lapisan:Susunan sinyal, daya, dan ground plane dalam tumpukan PCB memengaruhi integritas sinyal, integritas daya, dan interferensi elektromagnetik (EMI). Penempatan dan penyelarasan lapisan sinyal yang tepat dengan bidang daya dan ground membantu meminimalkan gangguan gangguan dan memastikan jalur balik induktansi rendah.
b) Kontrol impedansi:Desain penampang harus mempertimbangkan persyaratan impedansi yang terkendali, terutama untuk sinyal digital atau RF/microwave berkecepatan tinggi. Hal ini melibatkan pemilihan bahan dielektrik dan ketebalan yang tepat untuk mencapai impedansi karakteristik yang diinginkan.
c) Manajemen termal:Desain penampang harus mempertimbangkan pembuangan panas dan manajemen termal yang efektif. Penempatan yang tepat pada bidang listrik dan ground, saluran termal, dan komponen dengan mekanisme pendinginan (seperti unit pendingin) membantu menghilangkan panas dan mempertahankan suhu pengoperasian yang optimal.
d) Keandalan mekanis:Desain bagian harus mempertimbangkan keandalan mekanis, terutama pada aplikasi yang mungkin mengalami siklus termal atau tekanan mekanis. Pemilihan bahan yang tepat, teknik pengikatan, dan konfigurasi tumpukan membantu memastikan integritas struktural dan daya tahan PCB.

4. Pedoman Desain untuk PCB 16 Lapis

4.1 Alokasi dan distribusi lapisan:

Saat merancang papan sirkuit 16 lapis, penting untuk mengalokasikan dan mendistribusikan lapisan secara hati-hati untuk mengoptimalkan kinerja dan integritas sinyal. Berikut adalah beberapa pedoman untuk alokasi tingkatan
dan distribusi:

Tentukan jumlah lapisan sinyal yang diperlukan:
Pertimbangkan kompleksitas desain sirkuit dan jumlah sinyal yang perlu disalurkan. Alokasikan lapisan sinyal yang cukup untuk mengakomodasi semua sinyal yang diperlukan, pastikan ruang perutean yang memadai dan hindari berlebihanpenyumbatan. Tetapkan pesawat darat dan listrik:
Tetapkan setidaknya dua lapisan dalam ke ground dan power plane. Ground plane membantu memberikan referensi sinyal yang stabil dan meminimalkan interferensi elektromagnetik (EMI). Power plane menyediakan jaringan distribusi daya impedansi rendah yang membantu meminimalkan penurunan tegangan.
Pisahkan lapisan sinyal sensitif:
Tergantung pada aplikasinya, mungkin perlu untuk memisahkan lapisan sinyal sensitif atau berkecepatan tinggi dari lapisan sinyal berisik atau berkekuatan tinggi untuk mencegah interferensi dan crosstalk. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan ground atau power plane khusus di antara keduanya atau menggunakan lapisan isolasi.
Distribusikan lapisan sinyal secara merata:
Distribusikan lapisan sinyal secara merata ke seluruh tumpukan papan untuk meminimalkan sambungan antara sinyal yang berdekatan dan menjaga integritas sinyal. Hindari menempatkan lapisan sinyal bersebelahan di area tumpukan yang sama untuk meminimalkan crosstalk antarlapis.
Pertimbangkan sinyal frekuensi tinggi:
Jika desain Anda berisi sinyal frekuensi tinggi, pertimbangkan untuk menempatkan lapisan sinyal frekuensi tinggi lebih dekat ke lapisan luar untuk meminimalkan efek saluran transmisi dan mengurangi penundaan propagasi.

4.2 Perutean dan perutean sinyal:

Desain perutean dan penelusuran sinyal sangat penting untuk memastikan integritas sinyal yang tepat dan meminimalkan interferensi. Berikut adalah beberapa pedoman untuk tata letak dan perutean sinyal pada papan sirkuit 16 lapis:

Gunakan jejak yang lebih luas untuk sinyal arus tinggi:
Untuk sinyal yang membawa arus tinggi, seperti sambungan listrik dan ground, gunakan jalur yang lebih lebar untuk meminimalkan resistansi dan penurunan tegangan.
Pencocokan impedansi untuk sinyal berkecepatan tinggi:
Untuk sinyal berkecepatan tinggi, pastikan impedansi jejak sesuai dengan impedansi karakteristik saluran transmisi untuk mencegah pantulan dan redaman sinyal. Gunakan teknik desain impedansi terkontrol dan perhitungan lebar jejak yang benar.
Minimalkan panjang jejak dan titik persilangan:
Pertahankan panjang jejak sesingkat mungkin dan kurangi jumlah titik persilangan untuk mengurangi kapasitansi, induktansi, dan interferensi parasit. Optimalkan penempatan komponen dan gunakan lapisan perutean khusus untuk menghindari jejak yang panjang dan rumit.
Pisahkan sinyal kecepatan tinggi dan kecepatan rendah:
Pisahkan sinyal kecepatan tinggi dan kecepatan rendah untuk meminimalkan dampak kebisingan pada sinyal kecepatan tinggi. Tempatkan sinyal berkecepatan tinggi pada lapisan sinyal khusus dan jauhkan dari komponen berdaya tinggi atau berisik.
Gunakan pasangan diferensial untuk sinyal berkecepatan tinggi:
Untuk meminimalkan noise dan menjaga integritas sinyal untuk sinyal diferensial berkecepatan tinggi, gunakan teknik perutean pasangan diferensial. Jaga agar impedansi dan panjang pasangan diferensial tetap cocok untuk mencegah kemiringan sinyal dan crosstalk.

4.3 Distribusi lapisan tanah dan lapisan daya:

Distribusi ground dan power plane yang tepat sangat penting untuk mencapai integritas daya yang baik dan mengurangi interferensi elektromagnetik. Berikut adalah beberapa pedoman untuk penugasan ground dan power plane pada papan sirkuit 16 lapis:

Alokasikan pesawat darat dan listrik khusus:
Alokasikan setidaknya dua lapisan dalam untuk ground khusus dan bidang listrik. Hal ini membantu meminimalkan ground loop, mengurangi EMI, dan menyediakan jalur balik impedansi rendah untuk sinyal frekuensi tinggi.
Pisahkan bidang tanah digital dan analog:
Jika desain memiliki bagian digital dan analog, disarankan untuk memiliki bidang tanah terpisah untuk setiap bagian. Hal ini membantu meminimalkan gangguan gangguan antara bagian digital dan analog dan meningkatkan integritas sinyal.
Tempatkan pesawat darat dan pesawat listrik dekat dengan pesawat sinyal:
Tempatkan ground dan power plane dekat dengan signal plane untuk meminimalkan area loop dan mengurangi noise pickup.
Gunakan beberapa vias untuk pesawat listrik:
Gunakan beberapa vias untuk menyambungkan bidang daya guna mendistribusikan daya secara merata dan mengurangi impedansi bidang daya. Hal ini membantu meminimalkan penurunan tegangan suplai dan meningkatkan integritas daya.
Hindari leher sempit pada pesawat bertenaga:
Hindari leher sempit pada bidang listrik karena dapat menyebabkan kepadatan arus dan meningkatkan resistansi, yang mengakibatkan penurunan tegangan dan ketidakefisienan bidang listrik. Gunakan koneksi yang kuat antara area power plane yang berbeda.

4.4 Bantalan termal dan melalui penempatan:

Penempatan bantalan termal dan vias yang tepat sangat penting untuk menghilangkan panas secara efektif dan mencegah komponen menjadi terlalu panas. Berikut adalah beberapa pedoman untuk bantalan termal dan melalui penempatan pada papan sirkuit 16 lapis:

Tempatkan bantalan termal di bawah komponen penghasil panas:
Identifikasi komponen penghasil panas (seperti power amplifier atau IC berdaya tinggi) dan letakkan bantalan termal tepat di bawahnya. Bantalan termal ini menyediakan jalur termal langsung untuk mentransfer panas ke lapisan termal internal.
Gunakan beberapa jalur termal untuk pembuangan panas:
Gunakan beberapa jalur termal untuk menghubungkan lapisan termal dan lapisan luar guna menghasilkan pembuangan panas yang efisien. Vias ini dapat ditempatkan dalam pola terhuyung-huyung di sekitar bantalan termal untuk mencapai distribusi panas yang merata.
Pertimbangkan impedansi termal dan susunan lapisan:
Saat merancang vias termal, pertimbangkan impedansi termal bahan papan dan tumpukan lapisan. Optimalkan melalui ukuran dan jarak untuk meminimalkan ketahanan termal dan memaksimalkan pembuangan panas.

4.5 Penempatan Komponen dan Integritas Sinyal:

Penempatan komponen yang tepat sangat penting untuk menjaga integritas sinyal dan meminimalkan interferensi. Berikut beberapa panduan untuk menempatkan komponen pada papan sirkuit 16 lapis:

Komponen terkait grup:
Kelompokkan komponen terkait yang merupakan bagian dari subsistem yang sama atau memiliki interaksi listrik yang kuat. Hal ini mengurangi panjang jejak dan meminimalkan redaman sinyal.
Dekatkan komponen berkecepatan tinggi:
Tempatkan komponen berkecepatan tinggi, seperti osilator frekuensi tinggi atau mikrokontroler, berdekatan satu sama lain untuk meminimalkan panjang jejak dan memastikan integritas sinyal yang tepat.
Minimalkan panjang jejak sinyal penting:
Minimalkan panjang jejak sinyal kritis untuk mengurangi penundaan propagasi dan redaman sinyal. Tempatkan komponen-komponen ini sedekat mungkin.
Pisahkan komponen sensitif:
Pisahkan komponen yang sensitif terhadap kebisingan, seperti komponen analog atau sensor tingkat rendah, dari komponen berdaya tinggi atau berisik untuk meminimalkan interferensi dan menjaga integritas sinyal.
Pertimbangkan untuk melepaskan kapasitor:
Tempatkan kapasitor decoupling sedekat mungkin dengan pin daya setiap komponen untuk menghasilkan daya bersih dan meminimalkan fluktuasi tegangan. Kapasitor ini membantu menstabilkan catu daya dan mengurangi gangguan kebisingan.

5. Alat Simulasi dan Analisis untuk Desain Stack-Up

5.1 Perangkat lunak pemodelan dan simulasi 3D:

Perangkat lunak pemodelan dan simulasi 3D adalah alat penting untuk desain tumpukan karena memungkinkan desainer membuat representasi virtual dari tumpukan PCB. Perangkat lunak ini dapat memvisualisasikan lapisan, komponen, dan interaksi fisiknya. Dengan mensimulasikan tumpukan, desainer dapat mengidentifikasi potensi masalah seperti sinyal crosstalk, EMI, dan kendala mekanis. Ini juga membantu memverifikasi susunan komponen dan mengoptimalkan desain PCB secara keseluruhan.

5.2 Alat analisis integritas sinyal:

Alat analisis integritas sinyal sangat penting untuk menganalisis dan mengoptimalkan kinerja kelistrikan tumpukan PCB. Alat-alat ini menggunakan algoritma matematika untuk mensimulasikan dan menganalisis perilaku sinyal, termasuk kontrol impedansi, refleksi sinyal, dan penggabungan kebisingan. Dengan melakukan simulasi dan analisis, perancang dapat mengidentifikasi potensi masalah integritas sinyal di awal proses desain dan membuat penyesuaian yang diperlukan untuk memastikan transmisi sinyal dapat diandalkan.

5.3 Alat analisis termal:

Alat analisis termal memainkan peran penting dalam desain tumpukan dengan menganalisis dan mengoptimalkan manajemen termal PCB. Alat-alat ini mensimulasikan pembuangan panas dan distribusi suhu dalam setiap lapisan tumpukan. Dengan memodelkan jalur pembuangan daya dan perpindahan panas secara akurat, perancang dapat mengidentifikasi titik panas, mengoptimalkan penempatan lapisan tembaga dan saluran termal, serta memastikan pendinginan yang tepat pada komponen penting.

5.4 Desain untuk kemampuan manufaktur:

Desain untuk kemampuan manufaktur merupakan aspek penting dari desain tumpukan. Ada berbagai perangkat lunak yang tersedia yang dapat membantu memastikan bahwa tumpukan yang dipilih dapat diproduksi secara efisien. Alat-alat ini memberikan umpan balik mengenai kelayakan mencapai tumpukan yang diinginkan, dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti ketersediaan bahan, ketebalan lapisan, proses produksi, dan biaya produksi. Mereka membantu desainer membuat keputusan yang tepat untuk mengoptimalkan penumpukan guna menyederhanakan produksi, mengurangi risiko penundaan, dan meningkatkan hasil.

6. Proses Desain Langkah demi Langkah untuk PCB 16 Lapisan

6.1 Pengumpulan persyaratan awal:

Pada langkah ini, kumpulkan semua persyaratan yang diperlukan untuk desain PCB 16 lapis. Pahami fungsionalitas PCB, kinerja kelistrikan yang diperlukan, batasan mekanis, dan pedoman atau standar desain khusus apa pun yang perlu diikuti.

6.2 Alokasi dan pengaturan komponen:

Sesuai dengan persyaratan, alokasikan komponen pada PCB dan tentukan susunannya. Pertimbangkan faktor-faktor seperti integritas sinyal, pertimbangan termal, dan kendala mekanis. Kelompokkan komponen berdasarkan karakteristik listrik dan letakkan secara strategis di papan untuk meminimalkan interferensi dan mengoptimalkan aliran sinyal.

6.3 Desain tumpukan dan distribusi lapisan:

Tentukan desain tumpukan untuk PCB 16 lapis. Pertimbangkan faktor-faktor seperti konstanta dielektrik, konduktivitas termal, dan biaya untuk memilih bahan yang sesuai. Tetapkan bidang sinyal, daya, dan ground sesuai dengan kebutuhan kelistrikan. Tempatkan ground dan power plane secara simetris untuk memastikan tumpukan seimbang dan meningkatkan integritas sinyal.

6.4 Perutean sinyal dan optimalisasi perutean:

Pada langkah ini, jejak sinyal dirutekan antar komponen untuk memastikan kontrol impedansi yang tepat, integritas sinyal, dan meminimalkan crosstalk sinyal. Optimalkan perutean untuk meminimalkan panjang sinyal penting, menghindari melintasi jejak sensitif, dan menjaga pemisahan antara sinyal kecepatan tinggi dan kecepatan rendah. Gunakan pasangan diferensial dan teknik perutean impedansi terkontrol bila diperlukan.

6.5 Koneksi antar lapisan dan melalui penempatan:

Rencanakan penempatan via penghubung antar lapisan. Tentukan tipe via yang sesuai, seperti lubang tembus atau lubang buta, berdasarkan transisi lapisan dan sambungan komponen. Optimalkan melalui tata letak untuk meminimalkan pantulan sinyal, diskontinuitas impedansi, dan menjaga pemerataan distribusi pada PCB.

6.6 Verifikasi dan simulasi desain akhir:

Sebelum pembuatan, verifikasi dan simulasi desain akhir dilakukan. Gunakan alat simulasi untuk menganalisis desain PCB untuk integritas sinyal, integritas daya, perilaku termal, dan kemampuan manufaktur. Verifikasi desain terhadap persyaratan awal dan lakukan penyesuaian yang diperlukan untuk mengoptimalkan kinerja dan memastikan kemampuan manufaktur.
Berkolaborasi dan berkomunikasi dengan pemangku kepentingan lainnya seperti insinyur listrik, insinyur mesin, dan tim manufaktur selama proses desain untuk memastikan semua persyaratan terpenuhi dan potensi masalah teratasi. Tinjau dan ulangi desain secara teratur untuk memasukkan umpan balik dan perbaikan.

7.Praktik Terbaik Industri dan Studi Kasus

7.1 Kasus desain PCB 16 lapis yang berhasil:

Studi kasus 1:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. berhasil merancang PCB 16 lapis untuk peralatan jaringan berkecepatan tinggi. Dengan hati-hati mempertimbangkan integritas sinyal dan distribusi daya, mereka mencapai kinerja unggul dan meminimalkan interferensi elektromagnetik. Kunci keberhasilannya adalah desain tumpukan yang dioptimalkan sepenuhnya menggunakan teknologi perutean impedansi terkontrol.

Studi Kasus 2:Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. merancang PCB 16 lapis untuk perangkat medis yang kompleks. Dengan menggunakan kombinasi komponen pemasangan di permukaan dan lubang tembus, mereka menghasilkan desain yang kompak namun kuat. Penempatan komponen yang hati-hati dan perutean yang efisien memastikan integritas dan keandalan sinyal yang sangat baik.

7.2 Belajar dari kegagalan dan menghindari jebakan:

Studi Kasus 1:Beberapa produsen PCB mengalami masalah integritas sinyal dalam desain peralatan komunikasi PCB 16 lapis. Alasan kegagalannya adalah kurangnya pertimbangan pengendalian impedansi dan kurangnya distribusi bidang tanah yang tepat. Pembelajaran yang didapat adalah dengan hati-hati menganalisis persyaratan integritas sinyal dan menerapkan pedoman desain kontrol impedansi yang ketat.

Studi Kasus 2:Beberapa pembuat PCB menghadapi tantangan manufaktur dengan PCB 16 lapis karena kerumitan desain. Penggunaan blind vias dan komponen yang padat secara berlebihan menyebabkan kesulitan dalam produksi dan perakitan. Pembelajaran yang dapat diambil adalah mencapai keseimbangan antara kompleksitas desain dan kemampuan manufaktur dengan mempertimbangkan kemampuan produsen PCB yang dipilih.

Untuk menghindari kendala dan kendala dalam desain PCB 16 lapis, sangat penting untuk:

a.Memahami secara menyeluruh persyaratan dan batasan desain.
b.Konfigurasi bertumpuk yang mengoptimalkan integritas sinyal dan distribusi daya. c.Mendistribusikan dan mengatur komponen dengan hati-hati untuk mengoptimalkan kinerja dan menyederhanakan produksi.
d.Pastikan teknik perutean yang tepat, seperti mengendalikan impedansi dan menghindari penggunaan blind vias secara berlebihan.
e.Berkolaborasi dan berkomunikasi secara efektif dengan semua pemangku kepentingan yang terlibat dalam proses desain, termasuk insinyur listrik dan mekanik serta tim manufaktur.
f.Lakukan verifikasi dan simulasi desain yang komprehensif untuk mengidentifikasi dan memperbaiki potensi masalah sebelum produksi.