Richtlinien für den Stackup und Buildup von 6-lagigen Leiterplatten

Leiterplatten (PCBs) sind das Rückgrat der modernen Elektronik und bieten die notwendige Infrastruktur, um verschiedene elektronische Komponenten zu verbinden und zu unterstützen. Da elektronische Geräte immer komplexer und kompakter werden, steigt die Nachfrage nach mehrlagigen Leiterplatten. Unter diesen ist die 6-Lagen-Leiterplatte eine beliebte Wahl für viele Anwendungen. Dieser Artikel behandelt die Details des 6-Lagen-PCB-Stackups, seine Anwendungen, optimale Konfigurationen und Richtlinien für die Auswahl des besten Herstellers.

Warum 6-Lagen-PCBs verwenden?

Erhöhte Funktionalität:

Der Hauptvorteil einer 6-Lagen-Leiterplatte besteht in ihrer Fähigkeit, komplexere Schaltungen aufzunehmen. Mit zusätzlichen Lagen können Entwickler mehr Leitungswege einfügen, was eine höhere Bauteildichte und bessere Leistung ermöglicht. Dies ist entscheidend für moderne Geräte, die komplexe Designs auf begrenztem Raum erfordern.

Verbesserte Signalqualität:

Hochgeschwindigkeitsschaltungen sind besonders anfällig für Signalqualitätsprobleme wie Übersprechen und elektromagnetische Störungen (EMI). Eine 6-Lagen-Leiterplatte bietet zusätzliche Lagen für dedizierte Masse- und Versorgungsebenen, was hilft, die Signalqualität zu verbessern, indem stabile Referenzebenen bereitgestellt und Störungen reduziert werden.

Verbesserte Stromverteilung:

Die zusätzlichen Lagen in einer 6-Lagen-Leiterplatte ermöglichen eine verbesserte Stromverteilung. Dies ist besonders wichtig in Schaltungen mit mehreren Spannungsstufen und hohem Strombedarf, da Spannungsabfälle reduziert und eine gleichmäßige Stromversorgung aller Komponenten gewährleistet werden.

Bessere Wärmeableitung:

Das Wärmemanagement ist ein entscheidender Aspekt beim PCB-Design. Die zusätzlichen Lagen in einer 6-Lagen-Leiterplatte helfen, die Wärme besser abzuleiten, indem sie mehr Oberfläche und Wege bieten, um Wärme zu verteilen, was die thermische Gesamtleistung der Platine verbessert.

Anwendungen von 6-Lagen-PCBs

Telekommunikation:

6-Lagen-PCBs werden häufig in Telekommunikationsgeräten eingesetzt, da sie Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen und komplexe Routing-Anforderungen bewältigen können. Beispiele sind Router, Switches und Basisstationen.

Medizinische Geräte:

Fortschrittliche medizinische Geräte wie Diagnosegeräte und Patientenüberwachungssysteme erfordern zuverlässige und kompakte Leiterplatten. Die 6-Lagen-Leiterplatte erfüllt diese Anforderungen, indem sie ein hochdichtes Design mit ausgezeichneter Signalqualität bietet.

Verbraucherelektronik:

Geräte wie Smartphones, Tablets und Wearables erfordern hohe Leistung und Miniaturisierung. Eine 6-Lagen-Leiterplatte kann die komplexe Schaltung dieser Geräte aufnehmen und gleichzeitig eine kompakte Bauform beibehalten.

Automobilindustrie:

Moderne Fahrzeuge sind mit zahlreichen elektronischen Systemen für Steuerung, Sicherheit und Unterhaltung ausgestattet. 6-Lagen-PCBs werden in der Automobilelektronik eingesetzt, da sie zuverlässig sind und komplexe Funktionen unterstützen.

Industrielle Ausrüstung:

Automatisierungs- und Steuerungssysteme in der Industrie erfordern robuste und zuverlässige Leiterplatten. Die Fähigkeit einer 6-Lagen-Leiterplatte, hohe Leistung und komplexes Routing zu handhaben, macht sie ideal für industrielle Anwendungen.

Standardmäßiger und typischer 6-lagiger PCB-Stackup

Standard-Stackup-Konfiguration:

Eine gängige 6-Lagen-PCB-Stackup besteht aus folgenden Schichten:

1. Signallage

2. Masseebene

3. Signallage

4. Signallage

5. Masseebene

6. Signallage

In dieser Konfiguration dienen die Masseebenen als Referenzebenen, die einen Rückstrompfad für Signale bereitstellen und zur Reduzierung von Rauschen und Übersprechen beitragen. Die Signallagen werden für das Routing der verschiedenen Leiterbahnen verwendet.

Vorteile:

● Verbesserte Signalqualität durch die Nähe der Signallagen zu den Masseebenen.

● Bessere Stromverteilung mit dedizierten Ebenen für Strom und Masse.

Nachteile:

● Erhöhte Fertigungskomplexität und Kosten im Vergleich zu einfacheren Stackups.

● Potenziell höhere Einfügedämpfung bei Hochfrequenzanwendungen.

Was ist die beste 6-Lagen-Stackup-Konfiguration?

Optimiertes Stackup für Signalqualität:

Für Designs, die optimale Signalqualität erfordern, kann eine alternative Stackup verwendet werden:

1. Signallage

2. Masseebene

3. Signallage

4. Versorgungsebene

5. Masseebene

6. Signallage

Diese Konfiguration minimiert Übersprechen und EMI, indem sie Signallagen zwischen Masse- und Versorgungsebenen einbettet, wodurch eine bessere Abschirmung und Isolation erreicht wird.

Verteilung von Strom- und Masseebenen:

Dedizierte Strom- und Masseebenen sind entscheidend, um eine stabile Stromversorgung aufrechtzuerhalten und Rauschen zu reduzieren. Die Konfiguration mit separaten Masse- und Versorgungsebenen stellt sicher, dass der Strom gleichmäßig über die Platine verteilt wird und die Signale eine klare Referenzebene haben.

Designüberlegungen:

● Impedanzkontrolle:

Die Aufrechterhaltung einer konstanten Impedanz ist entscheidend für Hochgeschwindigkeitssignale. Dies erfordert sorgfältige Berücksichtigung von Leiterbahnbreite, Abstand und dem Dielektrizitätskonstante der verwendeten Materialien.

● Lagensymmetrie:

Um Verzug während des Fertigungsprozesses zu vermeiden, ist es wichtig, Symmetrie im Layer-Stackup zu bewahren. Das bedeutet, die Kupferverteilung auszugleichen und sicherzustellen, dass die Schichten gleichmäßig verteilt sind.

6-Lagen-PCB-Aufbau

Materialauswahl:

Die Wahl der Materialien ist entscheidend für die Leistung einer 6-Lagen-Leiterplatte. Gängige Materialien sind:

● FR4:

Ein weit verbreitetes Material mit guten thermischen und elektrischen Eigenschaften.

● Rogers:

Ein Hochfrequenzmaterial mit hervorragender Leistung in HF-Anwendungen.

Die Materialeigenschaften, wie die Dielektrizitätskonstante und der Verlustfaktor, spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Signalqualität und der Gesamtleistung der Leiterplatte.

Fertigungsprozess:

● Laminierung:

Der Prozess beginnt mit der Laminierung der Kernmaterialien und Prepreg-Schichten unter Hitze und Druck, um eine feste, einheitliche Platine zu bilden.

● Bohren:

Löcher werden gebohrt, um Vias zu erstellen, die verschiedene Schichten der Leiterplatte verbinden.

● Beschichtung:

Die gebohrten Löcher werden mit Kupfer beschichtet, um elektrische Verbindungen zwischen den Schichten herzustellen.

● Ätzen:

Das unerwünschte Kupfer wird weggeätzt, sodass nur die gewünschten Leiterbahnen übrig bleiben.

Qualitätskontrolle:

Die Qualität einer 6-Lagen-Leiterplatte wird durch strenge Tests und Inspektionen sichergestellt. Dazu gehören:

● Elektrische Tests:

Überprüfung der Kontinuität und Isolation der Schaltkreise.

● Röntgeninspektion:

Überprüfung auf Defekte in den Vias und internen Schichten.

● Thermischer Zyklentest:

Testen der Leistung der Platine unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen.

Wie wählt man den besten 6-Lagen-PCB-Hersteller aus?

Qualität und Zuverlässigkeit:

Wählen Sie einen Hersteller mit nachgewiesener Erfolgsbilanz in der Lieferung hochwertiger Leiterplatten. Achten Sie auf Zertifizierungen wie ISO und UL.

Technologische Fähigkeiten:

Stellen Sie sicher, dass der Hersteller über die notwendige Technologie und Ausrüstung verfügt, um fortschrittliche Designs und Materialien zu verarbeiten.

Kosteneffizienz:

Obwohl die Kosten ein wichtiger Faktor sind, sollte die Qualität der Leiterplatte nicht darunter leiden. Suchen Sie nach einem Gleichgewicht zwischen Kosten und Qualität.

Lieferzeit und Support:

Wählen Sie einen Hersteller, der kurze Lieferzeiten und exzellenten Kundensupport bietet, um eventuelle Probleme schnell zu lösen.

Empfehlung:

Einer der besten Hersteller für 6-Lagen-PCBs ist JLCPCB. JLCPCB bietet eine Reihe von Dienstleistungen, die sie zu einer zuverlässigen Wahl machen:

● Hochwertige Fertigung:

Gegründet 2006, ist JLCPCB zu einem globalen Marktführer in der PCB-Produktion geworden und bearbeitet jährlich über 14.500.000 Bestellungen. Mit modernsten Einrichtungen und strengen Qualitätsstandards gewährleistet JLCPCB eine konstante Leistung, selbst bei komplexen Mehrlagen-Designs.

● Wettbewerbsfähige Preise:

6-Lagen-PCBs beginnen bereits bei 2 $ für 5 Stück (jedem Kunden steht dieses Angebot einmal zu). Selbst bei größeren Größen, wie 100 × 100 mm, kosten 5 Stück nur 35 $, was etwa 30 % günstiger ist als bei vielen Wettbewerbern.

● Schnelle Lieferung:

Prototypen von 1–4-Lagen-Platinen können innerhalb von 24 Stunden produziert werden, während 6-Lagen-Platinen in 48 Stunden fertiggestellt werden. Mit weltweitem Versand in nur 2–7 Tagen ermöglicht JLCPCB eine schnelle Umsetzung von Design zu Lieferung.●

Exzellenter Kundensupport:

Mit über 6,2 Millionen Kunden in mehr als 180 Ländern bietet JLCPCB einen 24/7-Online-Support und stellt sicher, dass Ingenieure und Entwickler weltweit rechtzeitig Unterstützung erhalten.

Fazit

Zusammenfassend bieten 6-Lagen-Leiterplatten zahlreiche Vorteile, darunter erhöhte Funktionalität, verbesserte Signalqualität, optimierte Stromverteilung und bessere Wärmeableitung. Das Verständnis der Standard- und optimierten Stackup-Konfigurationen ist entscheidend, um die beste Leistung zu erzielen. Darüber hinaus sind die Auswahl der richtigen Materialien und ein sorgfältiger Fertigungsprozess unerlässlich, um zuverlässige 6-Lagen-PCBs herzustellen. Schließlich kann die Wahl eines renommierten Herstellers wie JLCPCB einen erheblichen Unterschied in der Qualität und im Erfolg Ihrer PCB-Projekte ausmachen.