Solusi Stackup Lapisan PCB Profesional untuk Desain Multilayer Lanjutan

Lompat ke: Tujuan Stackup Lapisan PCB | Tujuan Saat Membuat Stack PCB Multilayer | Faktor Lain untuk Dipertimbangkan Saat Membuat Stack PCB Multilayer | Jenis Umum Stackup Lapisan PCB | MCL adalah Sumber Anda untuk PCB Multilayer Berkualitas |  Hubungi MCL untuk Penawaran Gratis Hari Ini

Papan sirkuit cetak (PCB) semakin kompleks, dengan lebih banyak fungsi dan sirkuit yang muat dalam satu papan. PCB satu lapisan sendiri semakin rumit, tetapi tata letak PCB perlu menyediakan lebih banyak fitur dalam ruang yang sempit. Akibatnya, banyak produsen beralih ke stackup PCB multilayer. Jadi apa itu stackup PCB? Bagaimana cara kerjanya, dan apakah Anda memerlukannya untuk aplikasi Anda? Berikut adalah beberapa poin penting tentang stackup PCB untuk membantu Anda membuat keputusan yang tepat.

Tujuan Stackup Lapisan PCB

Stackup PCB merujuk pada susunan lapisan tembaga dan isolator yang menyusun PCB. Lapisan ini disusun dengan cara untuk mendapatkan beberapa papan sirkuit cetak pada perangkat yang sama. Pada dasarnya, PCB multilayer terdiri dari sekurang-kurangnya tiga lapisan konduktif. Lapisan bawah disintesis dengan papan isolasi, dan setiap lapisan papan sirkuit terhubung ke yang berikutnya.

Sementara berlapis PCB menciptakan papan yang lebih kompleks dan menghemat ruang, stackup PCB juga menawarkan keuntungan berikut:

• Maksimalkan fungsionalitas: PCB multilayer dapat mengalikan kecepatan dan fungsionalitas dalam perangkat, membuat papan yang lebih fungsional.
• Minimalkan kerentanan: Stack lapisan dapat membantu melindungi lapisan internal dari kebisingan eksternal, membuatnya kurang rentan terhadap kekuatan eksternal yang merusak.
• Kurangi radiasi: Stack lapisan PCB yang dirancang dengan baik dapat membantu Anda meminimalkan radiasi dari perangkat Anda, terutama dalam tata letak kecepatan tinggi. Penting untuk dicatat, namun, bahwa desain buruk dengan ketidakcocokan impedansi dapat dengan mudah menghasilkan radiasi EMI yang lebih besar daripada PCB normal.
• Turunkan biaya: Stack-up lapisan PCB yang baik juga dapat membantu mencapai manufaktur dengan biaya lebih rendah dengan menempatkan beberapa sirkuit pada satu papan. Satu papan berarti manufaktur yang terstruktur untuk papan, bagian yang akan menggunakan papan, dan kemasan untuk seluruh setup.

Di atas manfaat ini, stackup PCB juga mengurangi masalah ketidakcocokan impedansi dan cross-talk sinyal. Semua keuntungan ini membuatnya sangat diinginkan untuk membuat stackup PCB.

Tujuan Saat Membuat Stack PCB Multilayer

Stack PCB multilayer dirancang dengan hati-hati untuk memenuhi kebutuhan desain tertentu. Tujuan paling dasar yang harus dicapai PCB multilayer meliputi yang berikut:

1. Ground dan power planes dipasangkan secara erat mungkin.
2. Lapisan sinyal selalu berdekatan dengan planes.
3. Lapisan sinyal dipasangkan secara erat mungkin dengan planes mereka.
4. Sinyal kecepatan tinggi di-rout melalui lapisan tersembunyi antara planes untuk mengandung radiasi.
5. Banyak ground planes disertakan untuk menurunkan impedansi dan radiasi.

Sementara Anda harus mencoba mencapai sebanyak mungkin tujuan ini, penting untuk dicatat bahwa tidak semua stack PCB akan memenuhi semua tujuan ini — sebenarnya, hanya papan 8-lapisan yang dapat memenuhi semua lima tujuan. Anda harus bekerja erat dengan tim engineering PCB Anda untuk menentukan tujuan mana yang paling prioritas untuk stackup PCB Anda.

Faktor Lain untuk Dipertimbangkan Saat Membuat Stack PCB Multilayer

Di atas tujuan di atas, ada faktor desain lain untuk dipertimbangkan saat mengembangkan stack PCB multilayer. Beberapa masalah penting yang harus diselesaikan meliputi yang berikut:

• Offset antar lapisan: Lapisan dapat dengan mudah ter-offset saat membuat stack PCB multilayer. Untuk mencegahnya, gunakan metode hot-melting dan rivet-and-dowel untuk desain sisi papan.
• Measling stackup: Delaminasi dalam bentuk measling umum saat menumpuk papan. Untuk mencegahnya, tambahkan pads dengan plate epoksi saat menyusun papan bersama. Pads ini akan membantu menyeimbangkan tekanan untuk menghilangkan measling.
• Bahan inti: PCB satu lapisan dapat dibuat dengan bahan substrat standar atau inti aluminium. Namun, penting untuk dicatat bahwa PCB inti aluminium tidak tersedia untuk stackup multilayer, karena PCB aluminium multilayer sangat sulit diproduksi.
• Konsistensi bahan: PCB multilayer harus menggunakan bahan dari produsen yang sama untuk inti dan prepreg. Penggunaan bahan dari produsen yang berbeda dapat menghasilkan masalah selama laminasi.
• Bow dan twist: Masalah bow dan twist mungkin timbul jika tembaga tidak terdistribusi merata dalam stackup multilayer. Untuk alasan ini, desainer PCB harus merancang semua PCB multilayer secara simetris — bobot tembaga, ketebalan prepreg, dan ketebalan inti harus simetris.

Di atas faktor ini, penting untuk memantau dengan ketat dan merancang untuk emisi PCB. Pastikan untuk mengoptimalkan desain untuk meminimalkan emisi dan menghindari masalah umum dalam desain yang dapat menghasilkan return loops.

Jenis Umum Stackup Lapisan PCB

Sekarang Anda mengetahui dasar desain yang perlu diperhatikan dalam stackup PCB multilayer, penting untuk mengetahui jenis stackup yang tersedia dan bagaimana memilih desain stackup yang tepat untuk kebutuhan Anda. Ada lima jenis stackup lapisan PCB — 2-lapisan, 4-lapisan, 6-lapisan, 8-lapisan dan 10-lapisan. Berapa banyak lapisan yang Anda butuhkan terutama ditentukan oleh ukuran sirkuit, ukuran papan, dan persyaratan EMC untuk papan. Dari sana, Anda dapat menentukan tata letak papan.

Setiap jenis papan dijelaskan dengan lebih detail di bawah ini, bersama dengan kondisi di mana mereka sering digunakan.

2-Lapisan

Sering disebut PCB double-sided, PCB 2-lapisan mungkin adalah jenis PCB multilayer yang paling umum karena mereka dapat mengakomodasi interkoneksi di kedua sisi. PCB ini terdiri dari tiga lapisan bahan, dua di antaranya fungsional:

• Lapisan sinyal: Lapisan atas ini terdiri dari tembaga dengan ketebalan sekitar 0,0014 (1 oz.) inci hingga 0,0021 inci (2 oz.).
• Inti laminate: Inti laminate memisahkan lapisan tembaga atas dan bawah, menjaga mereka terisolasi. Vias menciptakan koneksi di antara sisi papan.
• Lapisan bawah: Lapisan tembaga kedua ini mirip dengan lapisan sinyal dengan ketebalan sekitar 0,0014 inci (1 oz.) hingga 0,0021 inci (2 oz.).

PCB ini murah dan relatif mudah diproduksi, yang sebabnya mereka sering disukai dibandingkan desain 4-, 6-, 8-, dan 10-lapisan dan ke atas yang lebih mahal. Mereka juga sangat fungsional karena tidak ada propagation delay, dan cenderung memiliki masalah desain yang lebih sedikit dibandingkan opsi stackup lainnya.

4-Lapisan

Dalam hal stackup PCB, PCB 4-lapisan adalah opsi kedua paling umum dalam papan multilayer. PCB ini memiliki empat lapisan untuk meruteir sinyal listrik. Lapisan ini disandwich bersama, dengan lapisan atas dan bawah di luar dan dua lapisan internal di antaranya. Lapisan atas dan bawah adalah tempat komponen dan routing ditempatkan. Lapisan internal, namun, tidak dapat membuat koneksi luar, jadi mereka sering digunakan sebagai power planes atau untuk routing sinyal, yang membantu meningkatkan kualitas sinyal trace dan mengurangi emisi EMI. Tidak disarankan untuk membuat lapisan internal menjadi lapisan sinyal — jika Anda membutuhkan empat lapisan sinyal, disarankan untuk memeriksa papan 6-lapisan.

Dua lapisan internal dipisahkan satu sama lain dengan inti, dan lapisan atas dan bawah dipisahkan dari lapisan internal oleh prepreg. Ini menghasilkan stackup lapisan yang terlihat seperti berikut:

• Lapisan atas
• Prepreg
• Lapisan internal 1
• Inti
• Lapisan internal 2
• Prepreg
• Lapisan bawah

Sementara lebih mahal untuk prototipe dan diproduksi dibandingkan PCB 2-lapisan, PCB 4-lapisan memberikan fungsionalitas yang lebih baik secara keseluruhan. Dengan desain yang cermat, mereka juga dapat menyediakan integritas sinyal yang baik dan kemampuan EMC.

6-Lapisan

PCB 6-lapisan secara fungsional adalah PCB 4-lapisan dengan dua lapisan sinyal tambahan. Secara keseluruhan, stackup 6-lapisan mencakup empat lapisan routing — dua internal dan dua luar — dan dua plane internal untuk grounding dan daya. Secara keseluruhan, lapisan disusun sebagai berikut:

• Lapisan atas
• Prepreg
• Ground plane
• Inti
• Lapisan routing
• Prepreg
• Lapisan routing
• Inti
• Power plane
• Prepreg
• Lapisan bawah

Desain yang dijelaskan di atas adalah yang paling umum, karena menyeimbangkan sinyal kecepatan tinggi dengan kontrol EMI. Desain ini mencapai ini dengan menjalankan sinyal kecepatan tinggi melalui dua lapisan tersembunyi sambil menjalankan sinyal kecepatan rendah melalui lapisan permukaan.

Namun, desain ini tidak efektif untuk semua aplikasi. Desain kecepatan tinggi, misalnya, menjaga ground dan power planes berdekatan satu sama lain. Di sisi lain, desain yang dibuat untuk emisi EMI rendah memiliki ground plane tambahan untuk membantu dengan shielding. Jika Anda bertanya-tanya variasi desain mana yang akan bekerja paling baik untuk aplikasi Anda, selalu bekerja erat dengan desainer dan suplier PCB Anda untuk menentukan opsi terbaik.

8-Lapisan

Stackup PCB 8-lapisan menawarkan lebih banyak opsi daripada papan 6-lapisan dengan menambahkan dua lapisan lebih untuk routing atau performa. Ia juga adalah papan pertama yang tercantum yang dapat mencapai semua lima tujuan untuk desain PCB multilayer.

Stackup PCB 8-lapisan tipikal menempatkan power dan ground layers di tengah, menawarkan kapasitansi yang baik antara lapisan serta pemisahan antara kedua dan ketiga sinyal plane untuk melindungi integritas sinyal. Ini menghasilkan stackup PCB 8-lapisan umum yang terlihat seperti berikut:

• Lapisan sinyal 1
• Prepreg
• Ground plane
• Inti
• Lapisan sinyal 2
• Prepreg
• Power plane
• Inti
• Ground plane
• Prepreg
• Lapisan sinyal 3
• Inti
• Power plane
• Prepreg
• Lapisan sinyal 4

PCB ini tidak menampilkan lebih dari empat sinyal plane — alih-alih sinyal plane tambahan, PCB ini menampilkan lebih banyak ground dan power planes untuk mengoptimalkan performa EMC. Sementara ini mungkin tampak kurang dari optimal mengingat biaya tambahan dari manufaktur papan 8-lapisan dibandingkan 6-lapisan, ada alasan yang baik untuk memilih opsi ini. Sementara PCB 8-lapisan lebih mahal daripada opsi 2-, 4- dan 6-lapisan, persentase peningkatan biaya papan 8-lapisan dibandingkan 6-lapisan lebih kecil daripada persentase peningkatan biaya papan 6-lapisan dibandingkan 4-lapisan. Peningkatan yang lebih kecil membuatnya jauh lebih mudah untuk membenarkan peningkatan biaya untuk performa emisi yang ditingkatkan.

10-Lapisan

Jika desain Anda memerlukan enam lapisan routing, maka Anda harus memeriksa papan 10-lapisan. Stack PCB 10-lapisan memiliki enam lapisan sinyal dan empat plane, dengan coupling yang erat antara sinyal dan return planes. Desain 10-lapisan tipikal disusun sebagai berikut:

• Lapisan sinyal 1
• Ground plane
• Lapisan sinyal 2
• Lapisan sinyal 3
• Power plane
• Ground plane
• Lapisan sinyal 4
• Lapisan sinyal 5
• Power plane
• Lapisan sinyal 6

Untuk susunan ini, sinyal kecepatan tinggi biasanya di-rout pada lapisan sinyal internal. Ketika ditumpuk dan di-rout dengan benar, setup ini dapat menyediakan baik integritas sinyal yang baik maupun performa EMC yang bagus. Tidak disarankan untuk mengganti salah satu grounding atau power planes dengan lapisan sinyal tambahan, karena ini dapat menghasilkan performa buruk.

MCL adalah Sumber Anda untuk PCB Multilayer Berkualitas

Stackup PCB multilayer adalah opsi yang bagus jika Anda membutuhkan fungsionalitas yang ditingkatkan pada PCB Anda. Sementara biaya manufaktur dan kebutuhan desain meningkat dengan setiap lapisan tambahan, trade-off untuk fungsionalitas dan perbaikan EMC dapat dengan mudah layak dengan biaya, terutama dengan dunia yang semakin kompak. Terlepas dari jumlah lapisan yang Anda butuhkan, Anda juga perlu suplier berpengalaman PCB. Millennium Circuits dapat membantu.

Millennium Circuits Limited adalah pemimpin industri PCB berbasis di Pennsylvania dengan pelanggan di berbagai industri di seluruh dunia. Kami secara konsisten menyediakan papan sirkuit cetak berkualitas tinggi kepada pelanggan kami, didukung oleh inovasi, jaminan kualitas, dan tahun-tahun keahlian di bidang ini. Kami menyediakan papan rigid-flex, papan HDI dan stackup, di antara banyak produk terkait PCB lainnya. Tidak peduli berapa banyak lapisan yang Anda cari, Anda dapat mempercayai MCL untuk menyediakan papan berkualitas setiap kali.

Anda juga dapat bekerja dengan MCL untuk menilai PCB Anda. Kami menawarkan pemerikasan file PCB gratis dengan setiap pesanan, memastikan desain Anda bebas dari kesalahan. Kami juga memiliki program kontrol kualitas yang mencakup tim yang terlatih didukung oleh instrumen pengujian dan pengukuran modern, yang kami gunakan untuk memastikan kepatuhan produk dengan standar IPC A-600 dan persyaratan pelanggan tambahan lainnya.

Untuk menutup semuanya, MCL berkomitmen untuk memberikan layanan terbaik kepada pelanggan kami. Untuk tujuan ini, kami menawarkan estimasi gratis untuk layanan kami. Selain itu, kami dapat memberikan penawaran dalam satu hari kerja. Tujuan kami adalah menjadi satu-satunya suplier PCB yang Anda butuhkan.

Hubungi MCL untuk Penawaran Gratis Hari Ini

Millennium Circuits Limited menyediakan berbagai macam PCB dan produk PCB, termasuk papan sirkuit multilayer. Untuk informasi lebih lanjut tentang stackup PCB dan opsi yang dapat ditawarkan MCL, Anda dapat berbicara dengan tim spesialis MCL. Hubungi Millennium Circuits hari ini dengan pertanyaan yang mungkin Anda miliki tentang stackup multilayer.