4-lagige Leiterplatten sind ein wichtiger Bestandteil der elektronischen Komponenten, aus denen moderne Geräte bestehen. Jede einzelne elektronische Komponente hat irgendwo auf der Leiterplatte ein elektronisches Gegenstück, und jede Leiterplatte verfügt wiederum über Löcher, um diese elektronischen Komponenten zu halten. Aber was ist der Unterschied zwischen 4-lagigen, 6-lagigen, 8-lagigen und 10-lagigen Leiterplatten? Und warum empfehlen einige Hersteller bestimmte Dicken gegenüber anderen? Schauen wir uns das einmal an.
Wie viele Schichten kann eine Leiterplatte haben?
Eine Leiterplatte besteht aus vielen Schichten, von denen jede einzelne ein wesentlicher Bestandteil der fertigen Leiterplatte ist. Es gibt einige allgemein bekannte Schichten wie Ober-, Unter- und Substratschicht usw., aber es gibt noch weitere Schichten. Diese zusätzlichen Schichten werden als „Funktionsschichten” bezeichnet. Einige der häufig verwendeten Funktionsschichten sind unten aufgeführt.
- Kupfer-Revisionsschicht:
Dies ist die erste Schicht, die auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Diese Schicht ist von entscheidender Bedeutung, da sie bestimmt, wie die übrigen Schichten aufgebracht werden. Sie bestimmt, wie die übrigen Schichten aufgebracht werden. - Lötmasken-Schicht:
Dies ist eine dünne Schicht, die die oberste Schicht vor Oxidation schützt. Weitere Informationen zum Schutz von Leiterplatten finden Sie in unserem Artikel über Leiterplattenbeschichtung. - Obere Lötmaske:
Dies ist eine dickere Kupferschicht, die die oberste Schicht vor Oxidation schützt. - Untere Lötmaske:
Hierbei handelt es sich um eine dickere Kupferschicht, die die unterste Schicht vor Oxidation schützt. - Substrat:
Dies ist das Grundmaterial der Leiterplatte und muss hart genug sein, damit die Leiterplatte daran befestigt werden kann. - Trockenfilm:
Hierbei handelt es sich um eine Harzbeschichtung, die auf das Substrat aufgetragen wird. - Nassfilm:
Dies ist der Abschluss des Leiterplattenprozesses, bei dem der Druckkopf sich bewegt, um das Kupfer aufzutragen. - Klebeschicht:
Dies ist eine dünne Kupferschicht, die über den Nassfilm aufgetragen wird, um den Leiterplattenprozess abzuschließen.
4-lagige Leiterplatte
Eine 4-lagige Leiterplatte ist die Basisschicht Ihrer Leiterplatte (PCB). Auf der Basisschicht werden die Leiterbahnen verlegt, um Signale zwischen den Komponenten zu übertragen. Die Basisschicht besteht aus Polyimid oder Polyester. Polyimid wird häufig in militärischen Leiterplatten verwendet, da es eine sehr hohe Durchschlagfestigkeit aufweist und gegen Chemikalien, Öl und Fett beständig ist. Polyester wird häufig in Leiterplatten für Verbraucherprodukte verwendet, da es sehr flexibel ist und mit geringer Spannung leicht verarbeitet werden kann.
4-lagiger Leiterplattenaufbau
Es gibt 2 Arten von Stapelungen für 4-lagige Leiterplatten:
Stackup 1
– Schicht 1: Signal
– Schicht 2: Masse/Stromversorgung
– Schicht 3: Stromversorgung/Masse
– Schicht 4: Signal
Stackup 2
– Schicht 1: Masse
– Schicht 2: Signal/Stromversorgung
– Schicht 3: Stromversorgung/Signal
– Schicht 4: Masse
Beim ersten Stapelverfahren wird in der Regel auf Leiterplatten mit vielen Chips angewendet. Diese Lösung kann eine bessere SI-Leistung erzielen, ist jedoch nicht sehr gut für die EMI-Leistung, die hauptsächlich durch die Verdrahtung und andere Details gesteuert wird. Hauptpunkt: Die Anordnung wird auf der Verbindungsschicht der Signalschicht mit der dichtesten Signalverteilung platziert, was der Absorption und Unterdrückung von Strahlung förderlich ist; Vergrößerung der Leiterplattenfläche, um die 20H-Regel zu berücksichtigen.
Der zweite Ansatz wird verwendet, wenn die Platine um den Chip herum genügend Platz bietet und die Chipdichte niedrig genug ist. Die äußeren Schichten der Leiterplatte fungieren als Erdungsleitungen, die mittleren Schichten als Signal-/Stromleitungen. Die Stromversorgung wird über die Signalleitung mit einem breiten Draht geführt, wodurch die Impedanz des Versorgungsstroms niedrig und die Impedanz des Signal-Mikrostreifenpfads niedrig ist. Diese Struktur hat auch die niedrigste EMI-Leistung aller 4-lagigen Leiterplatten.
Vorteile von 4-lagigen Leiterplatten
- – Mehr Routing-Optionen als zweilagige Leiterplatten;
- – Kann höhere Ströme verarbeiten als zweilagige Leiterplatten;
- – Geringere Anfälligkeit für Schäden durch elektrostatische Entladungen.
4-lagige Leiterplattenanwendungen
Vierlagige Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
- – Automobilelektronik;
- – Telekommunikation;
- – Computernetzwerke;
- – Medizinische Geräte
- – Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung.
6-lagige Leiterplatte
Als nächstes haben wir eine 6-lagige Leiterplatte. Wie die 4-lagige Leiterplatte besteht auch die 6-lagige Leiterplatte aus Polyimid oder Polyester. In diesem Fall ist jedoch die Dicke jeder dieser Schichten erhöht. Dies erhöht die Steifigkeit der Leiterplatte und macht sie haltbarer.
6-lagiger Leiterplattenaufbau
Um die hohe momentane Bandbreite und die große Anzahl an Chips zu bewältigen, sollten Sie eine 6-lagige Platine verwenden. Die folgende Stapelkonfiguration wird empfohlen:
Stackup 1
– Schicht 1: Signal
– Schicht 2: Masse
– Schicht 3: Signal
– Schicht 4: Stromversorgung
– Schicht 5: Masse
– Schicht 6: Signal
Stackup 2
– Schicht 1: Masse
– Schicht 2: Signal
– Schicht 3: Masse
– Schicht 4: Stromversorgung
– Schicht 5: Signal
– Schicht 6: Masse
Bei Stackup 1 grenzt die Signalschicht an die Erdungsschicht, und die Erdungs- und Stromschichten sind gepaart, was zu einer besseren Signalintegrität führt. Die Impedanz jeder Leiterbahnebene kann gut kontrolliert werden, und die beiden Schichten sind in der Lage, Magnetfeldlinien gut zu absorbieren. Wenn die vollständigen Strom- und Erdungsschichten vorhanden sind, wird der Rückweg für jede Signalschicht verbessert.
Für Stackup 2 ist diese Lösung nur für Fälle geeignet, in denen die Gerätedichte nicht sehr hoch ist. Dieser Stapel hat alle Vorteile des oben genannten Stapels, und die Grundplatte der oberen und unteren Schicht ist relativ vollständig und kann als bessere Abschirmschicht verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die Stromversorgungsschicht nahe an der Schicht liegen sollte, die nicht die Hauptkomponentenseite ist, da die untere Ebene vollständiger ist. Daher ist seine EMI-Leistung besser als beim ersten Schema.
Vorteile von 6-lagigen Leiterplatten
- – Bessere mechanische Stabilität und Wärmeableitung;
- – Erhöhte Routing-Dichte;
- – Höhere Strom- und Spannungsbelastbarkeit;
- – Verbesserte Zuverlässigkeit;
- – Reduziertes Übersprechen;
- – Reduzierte elektromagnetische Störungen.
6-lagige Leiterplattenanwendungen
- – Hochgeschwindigkeits-Digital- und HF-Anwendungen;
- – Leistungsverstärker;
- – Mikrowellengeräte;
- – Hochspannungs-/Hochstromanwendungen;
- – Impedanzgesteuerte Übertragungsleitungen;
- – EMI/RFI-Abschirmung.
8-lagige Leiterplatte
Die 8-lagige Leiterplatte ist die dickste aller Leiterplatten und besteht aus Polyimid oder Polyester. Polyimid-Leiterplatten sind extrem langlebig und flexibel und lassen sich relativ einfach in automatisierten Systemen verarbeiten. Polyester-Leiterplatten sind extrem flexibel, aber nicht so chemikalienbeständig wie Polyimid-Leiterplatten. Ihre Herstellung kann teurer sein als die von Leiterplatten mit weniger Lagen. Außerdem erfordern sie eine sorgfältigere Konstruktion und Planung.
8-lagiger Leiterplattenaufbau
Es gibt viele Möglichkeiten, eine 8-lagige Leiterplatte zu stapeln, aber hier ist das beste Beispiel:
– Schicht 1: Signal
– Schicht 2: Masse
– Schicht 3: Signal
– Schicht 4: Stromversorgung
– Schicht 5: Masse
– Schicht 6: Signal
– Schicht 7: Masse
– Schicht 8: Signal
Die inneren Schichten werden in der Regel für die Signalübertragung verwendet, während die äußeren Schichten zur Stromversorgung oder als Masseflächen dienen. Diese Stapelmethode trägt dazu bei, Übersprechen zu reduzieren und die Signalintegrität zu verbessern. Darüber hinaus verfügt sie aufgrund der Verwendung mehrerer Masseflächen über eine sehr gute Fähigkeit, Erdmagnetismus zu absorbieren.
Vorteile einer 8-lagigen Leiterplatte
- – Reduziertes Übersprechen;
- – Reduzierte elektromagnetische Störungen;
- – Reduzierter Signalverlust;
- – Erhöhte Signalintegrität;
- – Die achtlagige Leiterplatte bietet mehr Routing-Möglichkeiten als die vierlagige Leiterplatte;
- – Eine achtlagige Leiterplatte kann eine höhere Komponentendichte unterstützen.
8-lagige Leiterplattenanwendungen
8-lagige Leiterplatten werden häufig in Hochgeschwindigkeits- oder komplexen Designs verwendet. Einige gängige Anwendungsbereiche sind:
- – Stromversorgungsplatinen;
- – Kommunikationsplatinen;
- – Steuerplatinen;
- – Signalplatinen;
- – Speicherplatinen;
- – Schnittstellenplatinen;
- – Datenerfassungskarten;
- – Embedded-System-Karten.
