Empilement de couches
Alors que la tendance en matière de développement de produits électroniques s’oriente vers la miniaturisation, la légèreté et la polyvalence, l’utilisation de circuits imprimés multicouches est de plus en plus répandue. L’empilement de couches de circuits imprimés, qui constitue la base structurelle fondamentale de la conception des circuits imprimés multicouches, a un impact direct sur l’intégrité du signal, l’intégrité de l’alimentation et les performances. Que vous travailliez sur une carte à deux couches pour des applications de base ou sur un circuit imprimé multicouche pour des systèmes numériques à haute vitesse, l’empilement des couches est une technologie clé à connaître pour obtenir les meilleures performances et maintenir un fonctionnement fiable.
Qu'est-ce que l'empilement de couches ?
L’empilement de couches fait référence à la disposition et à l’ordre des couches de cuivre et des couches diélectriques isolantes dans un circuit imprimé (PCB). Il spécifie la structure du PCB avant le travail de conception de la disposition. L’empilement contient toutes les informations nécessaires à la production du PCB, notamment le nombre de couches de signal et d’alimentation, l’épaisseur du noyau et des matériaux préimprégnés, ainsi que l’épaisseur (le poids) du cuivre.
L’empilement de couches de PCB courant est constitué de deux matériaux isolants principaux, à savoir le préimprégné et le noyau :
Le préimprégné, abréviation de préimprégné, est un matériau en fibre de verre recouvert de résine qui lie les couches entre elles lorsque de la chaleur et de la pression sont appliquées pendant le laminage.
Le noyau du circuit imprimé est constitué d’une ou plusieurs couches de préimprégné qui sont laminées, pressées et thermodurcies pour former un substrat solide recouvert de feuille de cuivre sur les deux faces.
Ces feuilles sont empilées dans un ordre spécifique pour former des circuits imprimés multicouches qui répondent aux exigences électriques, thermiques et mécaniques.
Pourquoi la composition est-elle nécessaire dans la conception de circuits imprimés multicouches ?
Un empilement de couches bien conçu aide à contrôler l’intégrité du signal en maintenant une impédance constante et en minimisant la diaphonie, ce qui garantit également une distribution d’énergie fiable et une réduction des interférences électromagnétiques (EMI). De plus, un empilement approprié contribue à une dissipation thermique efficace, empêche le gauchissement de la carte et permet une conception rentable qui peut être facilement fabriquée en disposant les couches de signal, d’alimentation et de masse de manière logique.
En revanche, une mauvaise conception de l’empilement des couches du circuit imprimé et un mauvais choix de matériaux appropriés peuvent entraîner d’importants problèmes de performances électriques dans la transmission des signaux, une augmentation du rayonnement et de la diaphonie, ce qui rend le produit plus sensible aux interférences parasites externes. Ces problèmes peuvent entraîner des défaillances de synchronisation et des interférences, et finalement conduire à des problèmes de fonctionnement qui affectent considérablement les performances et la fiabilité à long terme.
Notre empilement de couches de circuits imprimés standard
MOKOPCB dispose d’une capacité standardisée pour produire des circuits imprimés multicouches pouvant comporter jusqu’à 18 couches, avec une épaisseur de carte comprise entre 0,3 mm et 5,0 mm, une épaisseur de cuivre comprise entre 0,5 et 5 oz et un espacement minimal entre les couches de 4 mil. Vous trouverez ci-dessous des exemples d’empilements que nous utilisons couramment :
Empilement de circuits imprimés à 4 couches
Empilement de circuits imprimés à 6 couches
Empilement de circuits imprimés à 8 couches
Empilement à 10 couches
Empilement à 12 couches
L’empilement réel des couches dépendra du matériau du circuit imprimé et de nombreux autres facteurs. Si vous avez des exigences particulières concernant l’empilement des couches de circuits imprimés, il vous suffit de nous envoyer l’épaisseur de votre carte de circuit imprimé et le nombre de couches requis. Nos ingénieurs vous fourniront l’empilement correspondant.
5 conseils de conception pour créer un empilement de circuits imprimés efficace
- Choisissez le bon matériau diélectrique
La conception de l’empilement des circuits imprimés repose sur le choix des matériaux, qui a un effet direct sur la propagation du signal, ainsi que sur le réglage de l’horloge et la gestion de la chaleur. Lors du choix des matériaux diélectriques, il est essentiel de s’assurer qu’ils répondent à vos exigences électriques, mécaniques et thermiques. Par exemple, si vos circuits imprimés sont utilisés dans des applications à haute fréquence, vous devez opter pour des matériaux à faible constante diélectrique qui peuvent minimiser la perte de signal.
- Déterminez le nombre optimal de couches de signal
L’architecture de votre circuit imprimé est largement déterminée par le nombre de couches de signaux, ce qui influence directement l’efficacité du routage. Les conceptions numériques à haute vitesse et les applications à forte consommation d’énergie ont tendance à comporter plus de couches que les circuits relativement simples. Certains composants complexes, tels que les BGA à pas fin et à nombre élevé de broches, nécessitent également plusieurs couches de signaux pour un routage dense. De plus, des exigences strictes en matière d’intégrité des signaux, telles que des objectifs de diaphonie ultra-faible, peuvent nécessiter d’augmenter le nombre de couches afin de séparer les signaux.
- Planifier la distribution des plans de masse et d’alimentation
Les couches de signaux sont libérées grâce à des plans de masse et d’alimentation dédiés, et la résistance CC dans les réseaux de distribution d’énergie est minimisée, ce qui entraîne une chute de tension minimale au niveau des composants. Les plans de masse servent à fournir les chemins de retour nécessaires aux signaux haute fréquence, ce qui réduit considérablement les interférences électromagnétiques et la diaphonie. Les plans d’alimentation améliorent l’efficacité du découplage en créant une capacité distribuée sur toute la carte, ce qui améliore le comportement transitoire et la compatibilité électromagnétique. Pour obtenir des résultats optimaux, les couches de masse et d’alimentation doivent être placées aussi près que possible les unes des autres, afin de maximiser la capacité distribuée et d’assurer une compatibilité électromagnétique supérieure.
- Assurer un contrôle cohérent de l’impédance
Dans les conceptions à haute vitesse, il est essentiel de garantir une impédance cohérente pour assurer l’intégrité du signal. Pour y parvenir, il est important de prendre en compte les paramètres des pistes (largeur, espacement et position dans l’empilement du circuit imprimé). Si un plan de référence solide ne se trouve pas directement sous une piste, les éléments en cuivre à proximité peuvent involontairement servir de chemin de retour, ce qui entraîne une distorsion du signal. Pour éviter cela, il est essentiel de placer un plan de masse solide directement sous les pistes à impédance contrôlée. De plus, tenez compte de la forme trapézoïdale des pistes gravées lorsque vous effectuez des calculs d’impédance.
- Optimiser l’ordre des couches pour réduire les interférences électromagnétiques
La disposition stratégique des couches est essentielle pour réduire les interférences électromagnétiques. Utilisez des motifs alternés de plans de signal, de masse et d’alimentation pour former un blindage efficace. Veillez à placer les couches de signal très près des plans de masse afin d’obtenir un couplage électromagnétique étroit. Il doit y avoir un espacement suffisant entre les plans de masse et d’alimentation, tout en évitant de placer des couches de signal adjacentes. Maintenez la symétrie de l’empilement afin d’éviter tout gauchissement pendant le processus de fabrication, et évitez les plans d’alimentation segmentés qui créent des chemins de couplage de bruit.
Choisissez MOKOPCB pour vos besoins en matière d'empilement de couches de circuits imprimés
Choisissez MOKOPCB pour vos besoins en matière d’empilement de couches de circuits imprimés
MOKOPCB fournit des solutions complètes d’empilement de couches de circuits imprimés et possède une expertise dans le conseil en conception, la configuration précise de l’empilement et la sélection des matériaux pour les circuits imprimés multicouches. Nos services commencent par la conception de l’empilement des couches, suivie du prototypage et de la production en série. Forts de près de 20 ans d’expérience dans la fabrication, nous offrons une rapidité, une qualité et une valeur inégalées dans la fabrication de circuits imprimés multicouches.
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