Les PCB à 16 couches offrent la complexité et la flexibilité requises par les appareils électroniques modernes. Une conception compétente et une sélection de séquences d'empilement et de méthodes de connexion intercouches sont essentielles pour obtenir des performances optimales de la carte. Dans cet article, nous explorerons les considérations, les lignes directrices et les meilleures pratiques pour aider les concepteurs et les ingénieurs à créer des circuits imprimés à 16 couches efficaces et fiables.

1. Comprendre les bases de la séquence d'empilement de PCB à 16 couches

1.1 Définition et objectif de l'ordre de gerbage

La séquence d'empilement fait référence à la disposition et à l'ordre dans lesquels des matériaux tels que le cuivre et les couches isolantes sont laminés ensemble pour former un circuit imprimé multicouche. La séquence d'empilement détermine l'emplacement des couches de signal, des couches de puissance, des couches de masse et d'autres composants importants dans la pile.
L'objectif principal de la séquence d'empilage est d'obtenir les propriétés électriques et mécaniques requises de la carte. Il joue un rôle essentiel dans la détermination de l'impédance, de l'intégrité du signal, de la distribution d'énergie, de la gestion thermique et de la faisabilité de la fabrication d'un circuit imprimé. La séquence d'empilement affecte également les performances globales, la fiabilité et la fabricabilité de la carte.

1.2 Facteurs affectant la conception de la séquence d'empilement : Il existe plusieurs facteurs à prendre en compte lors de la conception de la séquence d'empilement d'un

PCB 16 couches :

a) Considérations électriques :La disposition des plans de signal, d'alimentation et de masse doit être optimisée pour garantir l'intégrité du signal, le contrôle de l'impédance et la réduction des interférences électromagnétiques.
b) Considérations thermiques :Le placement des plans d'alimentation et de masse et l'inclusion de vias thermiques aident à dissiper efficacement la chaleur et à maintenir la température de fonctionnement optimale du composant.
c) Contraintes de fabrication :La séquence d'empilement choisie doit tenir compte des capacités et des limites du processus de fabrication des PCB, telles que la disponibilité des matériaux, le nombre de couches, le rapport d'aspect du foret,et la précision de l'alignement.
d) Optimisation des coûts :La sélection des matériaux, le nombre de couches et la complexité de l'empilement doivent être cohérents avec le budget du projet tout en garantissant les performances et la fiabilité requises.

1.3 Types courants de séquences d'empilement de circuits imprimés à 16 couches : Il existe plusieurs séquences d'empilement courantes pour les circuits imprimés à 16 couches.

PCB, en fonction des performances et des exigences souhaitées. Voici quelques exemples courants :

a) Séquence d'empilement symétrique :Cette séquence implique de placer les couches de signal symétriquement entre les couches d'alimentation et de masse pour obtenir une bonne intégrité du signal, une diaphonie minimale et une dissipation thermique équilibrée.
b) Séquence d'empilement séquentiel :Dans cette séquence, les couches de signaux se situent séquentiellement entre les couches d'alimentation et de terre. Il offre un meilleur contrôle sur la disposition des couches et permet de répondre aux exigences spécifiques en matière d'intégrité du signal.
c) Ordre d'empilement mixte :Cela implique une combinaison d’ordres d’empilement symétriques et séquentiels. Il permet la personnalisation et l'optimisation du layup pour des parties spécifiques de la planche.
d) Séquence d'empilement sensible au signal :Cette séquence place les couches de signaux sensibles plus près du plan de masse pour une meilleure immunité au bruit et une meilleure isolation.

2. Considérations clés pour la sélection de la séquence d'empilement de PCB à 16 couches :

2.1 Considérations sur l'intégrité du signal et l'intégrité de la puissance :

La séquence d'empilement a un impact significatif sur l'intégrité du signal et l'intégrité de l'alimentation de la carte. Un placement correct des plans de signal et d'alimentation/terre est essentiel pour minimiser le risque de distorsion du signal, de bruit et d'interférences électromagnétiques. Les principales considérations comprennent :

a) Emplacement de la couche de signal :Les couches de signaux à grande vitesse doivent être placées à proximité du plan de masse pour fournir un chemin de retour à faible inductance et minimiser le couplage du bruit. Les couches de signaux doivent également être soigneusement disposées pour minimiser la distorsion du signal et la correspondance de longueur.
b) Distribution du plan de puissance :La séquence d'empilement doit garantir une distribution adéquate du plan d'alimentation pour prendre en charge l'intégrité de l'alimentation. Des plans de puissance et de masse suffisants doivent être placés stratégiquement pour minimiser les chutes de tension, les discontinuités d'impédance et le couplage de bruit.
c) Condensateurs de découplage :Un placement correct des condensateurs de découplage est essentiel pour garantir un transfert de puissance adéquat et minimiser le bruit de l'alimentation. La séquence d'empilement doit assurer la proximité et la proximité des condensateurs de découplage par rapport aux plans d'alimentation et de masse.

2.2 Gestion thermique et dissipation thermique :

Une gestion thermique efficace est essentielle pour garantir la fiabilité et les performances des circuits imprimés. La séquence d'empilement doit prendre en compte le placement approprié des plans d'alimentation et de masse, des vias thermiques et d'autres mécanismes de refroidissement. Les considérations importantes comprennent :

a) Distribution du plan de puissance :Une répartition adéquate de l'alimentation et des plans de masse dans toute la pile permet d'éloigner la chaleur des composants sensibles et garantit une répartition uniforme de la température sur l'ensemble du panneau.
b) Vias thermiques :La séquence d'empilement doit permettre un placement thermique efficace pour faciliter la dissipation de la chaleur de la couche interne vers la couche externe ou le dissipateur thermique. Cela permet d’éviter les points chauds localisés et garantit une dissipation efficace de la chaleur.
c) Placement des composants :La séquence d'empilage doit tenir compte de la disposition et de la proximité des composants chauffants pour éviter la surchauffe. Un alignement correct des composants avec les mécanismes de refroidissement tels que les dissipateurs thermiques ou les ventilateurs doit également être pris en compte.

2.3 Contraintes de fabrication et optimisation des coûts :

La séquence d'empilement doit prendre en compte les contraintes de fabrication et l'optimisation des coûts, car elles jouent un rôle important dans la faisabilité et l'abordabilité de la carte. Les considérations comprennent :

a) Disponibilité du matériel :La séquence d'empilement sélectionnée doit être cohérente avec la disponibilité des matériaux et leur compatibilité avec le processus de fabrication des PCB sélectionné.
b) Nombre de couches et complexité :La séquence d'empilement doit être conçue dans le cadre des contraintes du processus de fabrication de PCB sélectionné, en tenant compte de facteurs tels que le nombre de couches, le rapport d'aspect du foret et la précision de l'alignement.
c) Optimisation des coûts :La séquence d'empilage doit optimiser l'utilisation des matériaux et réduire la complexité de fabrication sans compromettre les performances et la fiabilité requises. Il doit viser à minimiser les coûts associés au gaspillage de matériaux, à la complexité des processus et à l’assemblage.

2.4 Alignement des couches et diaphonie du signal :

La séquence d'empilement doit résoudre les problèmes d'alignement des couches et minimiser la diaphonie du signal qui peut avoir un impact négatif sur l'intégrité du signal. Les considérations importantes comprennent :

a) Empilage symétrique :L'empilement symétrique des couches de signaux entre les couches d'alimentation et de masse permet de minimiser le couplage et de réduire la diaphonie.
b) Routage différentiel par paire :La séquence d'empilement doit permettre aux couches de signaux d'être correctement alignées pour un routage efficace des signaux différentiels à grande vitesse. Cela permet de maintenir l’intégrité du signal et de minimiser la diaphonie.
c) Séparation des signaux :La séquence d'empilement doit prendre en compte la séparation des signaux analogiques et numériques sensibles afin de réduire la diaphonie et les interférences.

2.5 Contrôle d'impédance et intégration RF/micro-ondes :

Pour les applications RF/micro-ondes, la séquence d'empilement est essentielle pour obtenir un contrôle et une intégration d'impédance appropriés. Les principales considérations comprennent :

a) Impédance contrôlée :La séquence d'empilement doit permettre une conception d'impédance contrôlée, en tenant compte de facteurs tels que la largeur de trace, l'épaisseur diélectrique et la disposition des couches. Cela garantit une propagation correcte du signal et une adaptation d'impédance pour les signaux RF/micro-ondes.
b) Emplacement de la couche de signal :Les signaux RF/micro-ondes doivent être stratégiquement placés à proximité de la couche externe pour minimiser les interférences provenant d'autres signaux et assurer une meilleure propagation du signal.
c) Blindage RF :La séquence d'empilement doit inclure le placement approprié des couches de terre et de blindage pour isoler et protéger les signaux RF/micro-ondes des interférences.

3. Méthodes de connexion intercouche

3.1 Trous débouchants, trous borgnes et trous enterrés :

Les vias sont largement utilisés dans la conception de circuits imprimés (PCB) comme moyen de connecter différentes couches. Ce sont des trous percés dans toutes les couches du PCB et sont plaqués pour assurer la continuité électrique. Les trous traversants assurent une connexion électrique solide et sont relativement faciles à réaliser et à réparer. Cependant, ils nécessitent des forets de plus grande taille, ce qui occupe un espace précieux sur le PCB et limite les options de routage.
Les vias aveugles et enterrés sont des méthodes alternatives de connexion intercouche qui offrent des avantages en termes d'utilisation de l'espace et de flexibilité de routage.
Les vias aveugles sont percés à partir de la surface du PCB et se terminent par des couches internes sans traverser toutes les couches. Ils permettent des connexions entre les couches adjacentes sans affecter les couches plus profondes. Cela permet une utilisation plus efficace de l'espace du panneau et réduit le nombre de trous de perçage. Les vias enterrés, en revanche, sont des trous complètement enfermés dans les couches internes du PCB et ne s'étendent pas jusqu'aux couches externes. Ils assurent des connexions entre les couches internes sans affecter les couches externes. Les vias enterrés présentent de plus grands avantages en termes d'économie d'espace que les trous traversants et les vias borgnes, car ils n'occupent pas de place dans la couche externe.
Le choix des trous traversants, des vias borgnes et des vias enterrés dépend des exigences spécifiques de la conception du PCB. Les trous traversants sont généralement utilisés dans des conceptions plus simples ou lorsque la robustesse et la réparabilité sont des préoccupations majeures. Dans les conceptions à haute densité où l'espace est un facteur critique, comme les appareils portables, les smartphones et les ordinateurs portables, les vias aveugles et enterrés sont préférés.

3.2 Micropores etTechnologie HDI:

Les microvias sont des trous de petit diamètre (généralement inférieur à 150 microns) qui fournissent des connexions intercouches haute densité dans les PCB. Ils offrent des avantages significatifs en termes de miniaturisation, d'intégrité du signal et de flexibilité de routage.
Les microvias peuvent être divisés en deux types : les microvias traversants et les microvias borgnes. Les microvias sont construits en perçant des trous à partir de la surface supérieure du PCB et en s'étendant à travers toutes les couches. Les microvias aveugles, comme leur nom l’indique, s’étendent uniquement à des couches internes spécifiques et ne pénètrent pas toutes les couches.
L'interconnexion haute densité (HDI) est une technologie qui utilise des microvias et des techniques de fabrication avancées pour obtenir une densité et des performances de circuit plus élevées. La technologie HDI permet le placement de composants plus petits et un routage plus serré, ce qui se traduit par des facteurs de forme plus petits et une plus grande intégrité du signal. La technologie HDI offre plusieurs avantages par rapport à la technologie PCB traditionnelle en termes de miniaturisation, de propagation améliorée du signal, de distorsion réduite du signal et de fonctionnalités améliorées. Il permet des conceptions multicouches avec plusieurs microvias, raccourcissant ainsi les longueurs d'interconnexion et réduisant la capacité et l'inductance parasites.
La technologie HDI permet également l'utilisation de matériaux avancés tels que des stratifiés haute fréquence et de fines couches diélectriques, essentiels pour les applications RF/micro-ondes. Il offre un meilleur contrôle de l'impédance, réduit la perte de signal et assure une transmission fiable du signal à grande vitesse.

3.3 Matériaux et procédés de connexion intercouche :

La sélection des matériaux et techniques de connexion intercouches est essentielle pour garantir de bonnes performances électriques, la fiabilité mécanique et la fabricabilité des PCB. Certains matériaux et techniques de connexion intercouches couramment utilisés sont :

a) Cuivre :Le cuivre est largement utilisé dans les couches conductrices et les vias des PCB en raison de son excellente conductivité et de sa soudabilité. Il est généralement plaqué sur le trou pour fournir une connexion électrique fiable.
b) Soudure :Les techniques de soudage, telles que le brasage à la vague ou le brasage par refusion, sont souvent utilisées pour établir des connexions électriques entre les trous traversants des PCB et d'autres composants. Appliquez de la pâte à souder sur le via et appliquez de la chaleur pour faire fondre la soudure et former une connexion fiable.
c) Galvanoplastie :Des techniques de galvanoplastie telles que le cuivrage autocatalytique ou le cuivre électrolytique sont utilisées pour plaquer les vias afin d'améliorer la conductivité et d'assurer de bonnes connexions électriques.
d) Liaison :Des techniques de liaison, telles que le collage ou le collage par thermocompression, sont utilisées pour assembler des structures en couches et créer des interconnexions fiables.
e) Matériau diélectrique :Le choix du matériau diélectrique pour l'empilement de PCB est critique pour les connexions intercouches. Les stratifiés haute fréquence tels que les stratifiés FR-4 ou Rogers sont souvent utilisés pour garantir une bonne intégrité du signal et minimiser la perte de signal.

3.4 Conception transversale et signification :

La conception en coupe transversale de l'empilement de PCB détermine les propriétés électriques et mécaniques des connexions entre les couches. Les principales considérations pour la conception des sections transversales comprennent :

a) Disposition des couches :La disposition des plans de signal, d'alimentation et de masse au sein d'un empilement de PCB affecte l'intégrité du signal, l'intégrité de l'alimentation et les interférences électromagnétiques (EMI). Un placement et un alignement corrects des couches de signaux avec les plans d'alimentation et de masse permettent de minimiser le couplage du bruit et de garantir des chemins de retour à faible inductance.
b) Contrôle d'impédance :La conception de la section transversale doit prendre en compte les exigences d'impédance contrôlée, en particulier pour les signaux numériques ou RF/micro-ondes à grande vitesse. Cela implique une sélection appropriée de matériaux diélectriques et d'épaisseurs pour obtenir l'impédance caractéristique souhaitée.
c) Gestion thermique :La conception de la section transversale doit prendre en compte une dissipation thermique et une gestion thermique efficaces. Le placement correct des plans d'alimentation et de masse, des vias thermiques et des composants dotés de mécanismes de refroidissement (tels que des dissipateurs thermiques) aide à dissiper la chaleur et à maintenir des températures de fonctionnement optimales.
d) Fiabilité mécanique :La conception des sections doit prendre en compte la fiabilité mécanique, en particulier dans les applications susceptibles d'être soumises à des cycles thermiques ou à des contraintes mécaniques. Une sélection appropriée des matériaux, des techniques de liaison et de la configuration de l'empilement contribuent à garantir l'intégrité structurelle et la durabilité du PCB.

4. Directives de conception pour les PCB à 16 couches

4.1 Attribution et répartition des couches :

Lors de la conception d'un circuit imprimé à 16 couches, il est important d'attribuer et de répartir soigneusement les couches pour optimiser les performances et l'intégrité du signal. Voici quelques lignes directrices pour l'attribution des niveaux
et diffusion :

Déterminez le nombre de couches de signaux requises :
Tenez compte de la complexité de la conception du circuit et du nombre de signaux à acheminer. Allouez suffisamment de couches de signaux pour accueillir tous les signaux requis, en garantissant un espace de routage adéquat et en évitant descongestion. Attribuez les plans de masse et de puissance :
Attribuez au moins deux couches internes aux plans de masse et de puissance. Un plan de masse contribue à fournir une référence stable pour les signaux et minimise les interférences électromagnétiques (EMI). Le plan d'alimentation fournit un réseau de distribution d'énergie à faible impédance qui permet de minimiser les chutes de tension.
Couches de signaux sensibles séparées :
Selon l'application, il peut être nécessaire de séparer les couches de signaux sensibles ou à grande vitesse des couches bruyantes ou à haute puissance pour éviter les interférences et la diaphonie. Cela peut être fait en plaçant des plans de masse ou d'alimentation dédiés entre eux ou en utilisant des couches d'isolation.
Répartissez uniformément les couches de signaux :
Répartissez les couches de signaux uniformément dans l'empilement de la carte pour minimiser le couplage entre les signaux adjacents et maintenir l'intégrité du signal. Évitez de placer des couches de signaux les unes à côté des autres dans la même zone d'empilement afin de minimiser la diaphonie entre les couches.
Considérez les signaux haute fréquence :
Si votre conception contient des signaux haute fréquence, envisagez de placer les couches de signaux haute fréquence plus près des couches externes pour minimiser les effets des lignes de transmission et réduire les délais de propagation.

4.2 Routage et routage du signal :

La conception du routage et du suivi du signal est essentielle pour garantir une bonne intégrité du signal et minimiser les interférences. Voici quelques directives pour la disposition et le routage des signaux sur les circuits imprimés à 16 couches :

Utilisez des traces plus larges pour les signaux à courant élevé :
Pour les signaux qui transportent un courant élevé, tels que les connexions d'alimentation et de terre, utilisez des traces plus larges pour minimiser la résistance et la chute de tension.
Impédance adaptée pour les signaux à grande vitesse :
Pour les signaux à grande vitesse, assurez-vous que l'impédance de trace correspond à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission afin d'éviter les réflexions et l'atténuation du signal. Utilisez des techniques de conception à impédance contrôlée et corrigez les calculs de largeur de trace.
Minimisez les longueurs de trace et les points de croisement :
Gardez les longueurs de trace aussi courtes que possible et réduisez le nombre de points de croisement pour réduire la capacité, l'inductance et les interférences parasites. Optimisez le placement des composants et utilisez des couches de routage dédiées pour éviter les traces longues et complexes.
Signaux séparés haute vitesse et basse vitesse :
Séparez les signaux haute vitesse et basse vitesse pour minimiser l'impact du bruit sur les signaux haute vitesse. Placez les signaux à grande vitesse sur des couches de signaux dédiées et éloignez-les des composants à forte puissance ou bruyants.
Utilisez des paires différentielles pour les signaux à grande vitesse :
Pour minimiser le bruit et maintenir l'intégrité du signal pour les signaux différentiels à grande vitesse, utilisez des techniques de routage par paire différentielle. Gardez l'impédance et la longueur des paires différentielles adaptées pour éviter la distorsion du signal et la diaphonie.

4.3 Répartition de la couche de terre et de la couche de puissance :

Une bonne répartition des plans de masse et de puissance est essentielle pour obtenir une bonne intégrité de puissance et réduire les interférences électromagnétiques. Voici quelques lignes directrices pour l'affectation des plans de masse et d'alimentation sur les circuits imprimés à 16 couches :

Allouer des avions au sol et de puissance dédiés :
Allouez au moins deux couches internes pour les plans de masse et de puissance dédiés. Cela permet de minimiser les boucles de masse, de réduire les interférences électromagnétiques et de fournir un chemin de retour à faible impédance pour les signaux haute fréquence.
Plans de masse numériques et analogiques séparés :
Si la conception comporte des sections numériques et analogiques, il est recommandé d'avoir des plans de masse distincts pour chaque section. Cela permet de minimiser le couplage du bruit entre les sections numériques et analogiques et d'améliorer l'intégrité du signal.
Placez les avions au sol et électriques à proximité des avions de signaux :
Placez les plans de masse et d'alimentation à proximité des plans de signaux qu'ils alimentent pour minimiser la zone de boucle et réduire la captation du bruit.
Utilisez plusieurs vias pour les avions électriques :
Utilisez plusieurs vias pour connecter les plans d'alimentation afin de répartir uniformément la puissance et de réduire l'impédance du plan d'alimentation. Cela permet de minimiser les chutes de tension d'alimentation et d'améliorer l'intégrité de l'alimentation.
Évitez les cols étroits dans les avions propulseurs :
Évitez les cols étroits dans les plans de puissance, car ils peuvent provoquer un encombrement de courant et augmenter la résistance, entraînant des chutes de tension et des inefficacités du plan de puissance. Utilisez des connexions solides entre les différentes zones du plan de puissance.

4.4 Coussin thermique et via placement :

Le bon placement des coussinets thermiques et des vias est essentiel pour dissiper efficacement la chaleur et empêcher les composants de surchauffer. Voici quelques directives pour le placement du coussin thermique et du placement sur des circuits imprimés à 16 couches :

Placez le coussin thermique sous les composants générateurs de chaleur :
Identifiez le composant générateur de chaleur (tel qu'un amplificateur de puissance ou un circuit intégré haute puissance) et placez le tampon thermique directement en dessous. Ces coussinets thermiques fournissent un chemin thermique direct pour transférer la chaleur vers la couche thermique interne.
Utilisez plusieurs vias thermiques pour la dissipation thermique :
Utilisez plusieurs vias thermiques pour connecter la couche thermique et la couche externe afin de fournir une dissipation thermique efficace. Ces vias peuvent être placés en quinconce autour du coussin thermique pour obtenir une répartition uniforme de la chaleur.
Tenez compte de l'impédance thermique et de l'empilement des couches :
Lors de la conception de vias thermiques, tenez compte de l'impédance thermique du matériau de la carte et de l'empilement des couches. Optimisez la taille et l'espacement des vias pour minimiser la résistance thermique et maximiser la dissipation thermique.

4.5 Placement des composants et intégrité du signal :

Le placement correct des composants est essentiel pour maintenir l’intégrité du signal et minimiser les interférences. Voici quelques directives pour placer des composants sur un circuit imprimé à 16 couches :

Composants liés au groupe :
Regroupez les composants liés qui font partie du même sous-système ou ont de fortes interactions électriques. Cela réduit la longueur de la trace et minimise l'atténuation du signal.
Gardez les composants à grande vitesse à proximité :
Placez les composants à haute vitesse, tels que les oscillateurs haute fréquence ou les microcontrôleurs, à proximité les uns des autres pour minimiser la longueur des traces et garantir une bonne intégrité du signal.
Minimisez la longueur de trace des signaux critiques :
Minimisez la longueur de trace des signaux critiques pour réduire le délai de propagation et l’atténuation du signal. Placez ces composants le plus près possible.
Composants sensibles séparés :
Séparez les composants sensibles au bruit, tels que les composants analogiques ou les capteurs de faible niveau, des composants haute puissance ou bruyants pour minimiser les interférences et maintenir l'intégrité du signal.
Pensez à découpler les condensateurs :
Placez les condensateurs de découplage aussi près que possible des broches d'alimentation de chaque composant pour fournir une alimentation propre et minimiser les fluctuations de tension. Ces condensateurs aident à stabiliser l'alimentation électrique et à réduire le couplage sonore.

5.Outils de simulation et d'analyse pour la conception Stack-Up

5.1 Logiciel de modélisation et de simulation 3D :

Les logiciels de modélisation et de simulation 3D sont un outil important pour la conception d'empilements car ils permettent aux concepteurs de créer des représentations virtuelles d'empilements de PCB. Le logiciel peut visualiser les couches, les composants et leurs interactions physiques. En simulant l'empilement, les concepteurs peuvent identifier des problèmes potentiels tels que la diaphonie du signal, les interférences électromagnétiques et les contraintes mécaniques. Cela permet également de vérifier la disposition des composants et d'optimiser la conception globale du PCB.

5.2 Outils d'analyse de l'intégrité du signal :

Les outils d'analyse de l'intégrité du signal sont essentiels pour analyser et optimiser les performances électriques des empilements de PCB. Ces outils utilisent des algorithmes mathématiques pour simuler et analyser le comportement du signal, notamment le contrôle de l'impédance, les réflexions du signal et le couplage du bruit. En effectuant des simulations et des analyses, les concepteurs peuvent identifier les problèmes potentiels d'intégrité du signal dès le début du processus de conception et effectuer les ajustements nécessaires pour garantir une transmission fiable du signal.

5.3 Outils d'analyse thermique :

Les outils d'analyse thermique jouent un rôle important dans la conception des empilements en analysant et en optimisant la gestion thermique des PCB. Ces outils simulent la dissipation thermique et la répartition de la température au sein de chaque couche de la pile. En modélisant avec précision les chemins de dissipation de puissance et de transfert de chaleur, les concepteurs peuvent identifier les points chauds, optimiser le placement des couches de cuivre et des vias thermiques et assurer un refroidissement adéquat des composants critiques.

5.4 Conception pour la fabricabilité :

La conception axée sur la fabricabilité est un aspect important de la conception d’empilage. Il existe une variété d'outils logiciels disponibles qui peuvent contribuer à garantir que l'empilement sélectionné peut être fabriqué efficacement. Ces outils fournissent des informations sur la faisabilité de l'empilement souhaité, en tenant compte de facteurs tels que la disponibilité des matériaux, l'épaisseur de la couche, le processus de fabrication et le coût de fabrication. Ils aident les concepteurs à prendre des décisions éclairées pour optimiser l'empilage afin de simplifier la fabrication, de réduire le risque de retards et d'augmenter les rendements.

6. Processus de conception étape par étape pour les PCB à 16 couches

6.1 Collecte des exigences initiales :

Au cours de cette étape, rassemblez toutes les exigences nécessaires à la conception de PCB à 16 couches. Comprendre la fonctionnalité du PCB, les performances électriques requises, les contraintes mécaniques et toutes les directives ou normes de conception spécifiques qui doivent être suivies.

6.2 Attribution et disposition des composants :

Selon les besoins, répartissez les composants sur le PCB et déterminez leur disposition. Tenez compte de facteurs tels que l’intégrité du signal, les considérations thermiques et les contraintes mécaniques. Regroupez les composants en fonction de leurs caractéristiques électriques et placez-les stratégiquement sur la carte pour minimiser les interférences et optimiser le flux du signal.

6.3 Conception de l'empilement et répartition des couches :

Déterminez la conception d'empilement pour le PCB à 16 couches. Tenez compte de facteurs tels que la constante diélectrique, la conductivité thermique et le coût pour sélectionner le matériau approprié. Attribuez les plans de signal, d’alimentation et de masse en fonction des exigences électriques. Placez les plans de masse et d'alimentation symétriquement pour garantir une pile équilibrée et améliorer l'intégrité du signal.

6.4 Routage du signal et optimisation du routage :

Au cours de cette étape, les traces de signal sont acheminées entre les composants pour garantir un contrôle d'impédance approprié, l'intégrité du signal et minimiser la diaphonie du signal. Optimisez le routage pour minimiser la longueur des signaux critiques, évitez de croiser des traces sensibles et maintenez la séparation entre les signaux à grande vitesse et à faible vitesse. Utilisez des paires différentielles et des techniques de routage à impédance contrôlée si nécessaire.

6.5 Connexions intercouches et via placement :

Planifiez le placement des vias de connexion entre les couches. Déterminez le type de via approprié, tel qu'un trou traversant ou un trou borgne, en fonction des transitions de couches et des connexions de composants. Optimisez via la disposition pour minimiser les réflexions du signal, les discontinuités d'impédance et maintenir une distribution uniforme sur le PCB.

6.6 Vérification et simulation de la conception finale :

Avant la fabrication, la vérification finale de la conception et les simulations sont effectuées. Utilisez des outils de simulation pour analyser les conceptions de circuits imprimés en termes d'intégrité du signal, d'intégrité de l'alimentation, de comportement thermique et de fabricabilité. Vérifiez la conception par rapport aux exigences initiales et effectuez les ajustements nécessaires pour optimiser les performances et garantir la fabricabilité.
Collaborer et communiquer avec d'autres parties prenantes telles que les ingénieurs électriciens, les ingénieurs mécaniques et les équipes de fabrication tout au long du processus de conception pour garantir que toutes les exigences sont respectées et que les problèmes potentiels sont résolus. Examinez et itérez régulièrement les conceptions pour intégrer les commentaires et les améliorations.

7. Meilleures pratiques de l'industrie et études de cas

7.1 Cas réussis de conception de PCB à 16 couches :

Étude de cas 1 :Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. a conçu avec succès un PCB à 16 couches pour les équipements de réseau à haut débit. En prenant soigneusement en compte l'intégrité du signal et la distribution de puissance, ils obtiennent des performances supérieures et minimisent les interférences électromagnétiques. La clé de leur succès réside dans une conception de stack entièrement optimisée utilisant une technologie de routage à impédance contrôlée.

Étude de cas 2 :Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. a conçu un PCB à 16 couches pour un dispositif médical complexe. En utilisant une combinaison de composants à montage en surface et traversants, ils ont obtenu une conception compacte mais puissante. Un placement soigné des composants et un routage efficace garantissent une excellente intégrité et fiabilité du signal.

7.2 Apprendre des échecs et éviter les pièges :

Étude de cas 1 :Certains fabricants de circuits imprimés ont rencontré des problèmes d'intégrité du signal dans la conception des circuits imprimés à 16 couches des équipements de communication. Les raisons de l'échec étaient une prise en compte insuffisante du contrôle d'impédance et un manque de répartition appropriée du plan de masse. La leçon apprise est d'analyser soigneusement les exigences d'intégrité du signal et d'appliquer des directives strictes de conception de contrôle d'impédance.

Étude de cas 2 :Certains fabricants de circuits imprimés ont été confrontés à des problèmes de fabrication avec leurs circuits imprimés à 16 couches en raison de la complexité de la conception. L'utilisation excessive de vias borgnes et de composants densément emballés entraîne des difficultés de fabrication et d'assemblage. La leçon apprise est de trouver un équilibre entre la complexité de la conception et la fabricabilité compte tenu des capacités du fabricant de PCB choisi.

Pour éviter les pièges et les pièges dans la conception de PCB à 16 couches, il est crucial de :

a.Comprendre parfaitement les exigences et les contraintes de la conception.
B. Configurations empilées qui optimisent l'intégrité du signal et la distribution de l'énergie. c. Distribuez et disposez soigneusement les composants pour optimiser les performances et simplifier la fabrication.
d.Assurer des techniques de routage appropriées, telles que le contrôle de l'impédance et éviter l'utilisation excessive de vias aveugles.
e.Collaborer et communiquer efficacement avec toutes les parties prenantes impliquées dans le processus de conception, y compris les ingénieurs électriciens et mécaniques et les équipes de fabrication.
f.Effectuer une vérification et une simulation complètes de la conception pour identifier et corriger les problèmes potentiels avant la fabrication.