Lagenaufbau

Warum Stack-up?

Die irreversible Entwicklung der modernen Elektronik treibt Leiterplatten (PCBs) zunehmend in Richtung Anforderungen wie Miniaturisierung, geringes Gewicht, hohe Geschwindigkeit, bessere Funktionalität und Zuverlässigkeit sowie längere Lebensdauer, was zur Verbreitung von Multilayer-PCBs führt. Durch die Kombination von zwei oder mehr ein- und/oder doppelseitigen Leiterplatten mit Hilfe eines halb festen Klebstoffs, der „Prepreg“ genannt wird, werden diese übereinandergestapelt, um durch eine zuverlässige, vordefinierte gegenseitige Verbindung zwischen ihnen Multilayer-PCBs zu erzeugen. In einer Multilayer-Leiterplatte befinden sich drei oder mehr leitfähige Schichten, mit zwei Außenschichten und einer Schicht, die im Isoliermaterial eingebettet ist. Mit der Zunahme der Komplexität und Dichte von Leiterplatten können Probleme wie Rauschen, Streukapazität und Übersprechen auftreten, wenn die Lagenanordnung ineffizient gestaltet ist.

Die Planung eines optimalen mehrlagigen Stack-ups ist eines der wichtigsten Elemente zur Bestimmung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) eines Produkts. Ein gut gestalteter Lagenaufbau kann sowohl die Abstrahlung minimieren als auch verhindern, dass die Schaltung von externen Störquellen beeinflusst wird. Gut aufgebaute PCB-Substrate können außerdem Signalübersprechen und Probleme mit Impedanzfehlanpassungen reduzieren. Ein minderwertiger Lagenaufbau kann jedoch zu einem Anstieg der EMI- (elektromagnetische Interferenz-)Abstrahlung führen, da Reflexionen und Klingeln im System infolge von Impedanzfehlanpassungen die Leistung und Zuverlässigkeit von Produkten drastisch verringern können. Dieser Artikel konzentriert sich daher auf die Definition des Lagenaufbaus, seine Designregeln und wesentliche Überlegungen.

Was ist Stack-up?

Stack-up bezieht sich auf die Anordnung von Kupferschichten und Isolationsschichten, aus denen eine Leiterplatte (PCB) vor dem Layout-Design aufgebaut wird. Während ein Lagenaufbau es Ihnen ermöglicht, durch die verschiedenen Leiterplattenlagen mehr Schaltungen auf einer einzelnen Platine unterzubringen, bietet die Struktur des PCB-Stackup-Designs noch viele weitere Vorteile:
• Ein PCB-Lagenaufbau kann dazu beitragen, die Anfälligkeit Ihrer Schaltung für äußere Störeinflüsse zu minimieren sowie die Abstrahlung zu verringern und Impedanz- und Übersprechprobleme bei Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouts zu reduzieren.
• Ein guter mehrlagiger PCB-Aufbau kann Ihnen auch dabei helfen, Ihren Bedarf an kostengünstigen, effizienten Fertigungsmethoden mit Bedenken hinsichtlich Signalintegritätsproblemen in Einklang zu bringen
• Der richtige PCB-Lagenaufbau kann auch die elektromagnetische Verträglichkeit Ihres Designs verbessern.

Für Ihre auf Leiterplatten basierenden Anwendungen ist es sehr häufig von Vorteil, eine gestapelte Leiterplattenkonfiguration zu wählen.

Für mehrlagige Leiterplatten umfassen die allgemeinen Lagen die Massefläche (GND-Ebene), die Versorgungsfläche (PWR-Ebene) und innere Signallagen. Hier ist ein Beispiel für den Aufbau einer 8-lagigen Leiterplatte.

PCB-Lagenaufbau - PCBCart

In Übereinstimmung mit dieser Abbildung ist eindeutig zu erkennen, dass die Lagenverteilung in Leiterplatten einer symmetrischen bzw. ausgewogenen Struktur folgt. Neben der Lagenverteilung sollte auch der Abstand zwischen den Lagen ernst genommen werden. Um die Anforderungen an die Miniaturisierung zu erfüllen, muss bei der Planung des Lagenaufbaus ein minimaler Leiterbahnabstand erreicht werden. Der Raum zwischen den Lagen kann entweder aus Kernmaterial (Core) oder Prepreg bestehen. Mehrlagige Leiterplatten bestehen in der Regel aus mindestens einem oder mehreren Kernen und Prepregs. Kerne bestehen aus kupferbeschichteten, glasfaserverstärkten Epoxidharz-Laminatplatten. Die Dicke des Kerns liegt im Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm.

Prepreg ist der gebräuchliche Begriff für ein Verstärkungsgewebe, das mit einem Harzsystem vorimprägniert wurde. Dieses Harzsystem (typischerweise Epoxidharz) enthält bereits das geeignete Härtemittel. Die Hauptfunktion von Prepreg besteht darin, alle Lagen bei hoher Temperatur zu einem vollständigen Laminat zu verbinden. Die folgende Tabelle zeigt die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Hauptkategorien von Prepreg, nämlich 7628, 2116 und 1080.

Tatsächlich ist die Dicke jeder Art von Prepreg nicht immer stabil, und es werden Anpassungen vorgenommen, um die spezifischen Anforderungen an die Leiterplattendicke zu erfüllen. Bei der Bestimmung der Anzahl der Prepreg-Lagen müssen einige Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Dicke der Innenlage, die vom Produktdesign geforderte Dicke oder die Anforderungen der Fertigungstechnologie, die Eigenschaften des Prepregs, die praktische Leistung sowie die tatsächliche Dicke nach einem Stack-up-Versuch. Das nachstehende Bild zeigt eine beispielhafte 4-lagige Leiterplatte, deren Lagenaufbau und Dicke dargestellt sind.

In diesem Beispiel, da die Kupferdicke stabil ist, Leiterplattenhersteller Wir werden die Dicke von Prepreg und Kern anpassen, um die erforderliche Gesamtdicke zu erreichen. Es gibt zwei Methoden, um mit der oben genannten Anpassung kompatibel zu sein.
•ZwischenschichtversatzDie Harz-Rückzugsnut wird im Leiterplattenrand-Design anstelle des Drosselfluss-Pads verwendet. Hinsichtlich der Stack-up-Positionierung kann die Kombination aus Heißverpressen, Nieten und Passstiften zur Lösung des Stack-up-Versatzproblems eingesetzt werden.
•Lagenaufbau-MeaslingIm Prozess der Leiterplattenbestückung können Silikonpads zusammen mit Epoxidplatten hinzugefügt werden, sodass der Druck ausgeglichen bleibt, was sowohl zur Beseitigung von Stack-up-Measles beiträgt als auch die Gleichmäßigkeit der Plattendicke wirksam kontrollieren kann.

Basierend auf den chemischen und physikalischen Eigenschaften des Prepregs können Sie durch eine einfache Berechnung die Dicke oder das Kupfergewicht der fertigen Leiterplatte abschätzen.

Um eine bestimmte Dicke des Prepregs zu erhalten, müssen verschiedene Arten von Prepregs miteinander kombiniert werden, um die erforderliche Dicke zu erreichen. Zum Beispiel ergibt sich die Dicke von 0,14 mm aus der Kombination von zwei Lagen 1080-Prepregs, während die Dicke von 0,19 mm aus der Kombination von 2116- und 1080-Prepregs resultiert.

Standard-PCB-Lagenaufbau von PCBCart

PCBCart bietet Mehrlagige Leiterplatten mit Lagen im Bereich von 4 bis 32 Lagen, einer Leiterplattendicke von 0,4 mm bis 3,2 mm, einer Kupferdicke von 18 μm bis 210 μm (0,5 oz bis 6 oz), einer Innenlagen-Kupferdicke von 18 μm bis 70 μm (0,5 oz bis 2 oz) und einem minimalen Abstand zwischen den Lagen von 3 mil.

Die folgenden Abbildungen zeigen den von PCBCart üblicherweise verwendeten Stack-up für Standard-Leiterplattenservice. Der tatsächliche Lagenaufbau wird durch das PCB-Material und viele andere Faktoren bestimmt. Wenn Sie besondere Anforderungen an den PCB-Lagenaufbau haben, senden Sie bitte die Leiterplattendicke und die Lagenanzahl per E-Mail. Wir werden Ihnen den entsprechenden Lagenaufbau entsprechend mitteilen.

Hinweis: Unser PCB-Prototypenservice bietet nur begrenzte Möglichkeiten für kundenspezifische Lagenaufbauten. Wenn Ihre Anwendung einen spezifischen Lagenaufbau erfordert, empfehlen wir den Standard-PCB-Service.

Ein häufig verwendeter Lagenaufbau für 4-lagige Leiterplatten

Häufig verwendeteLagenaufbau für 6-lagige Leiterplatten

Ein häufig verwendeter Lagenaufbau für 8-lagige Leiterplatten

Ein häufig verwendeter Lagenaufbau für 10-lagige Leiterplatten

Ein häufig verwendeter Lagenaufbau für 12-lagige Leiterplatten

Wählen Sie PCBCart für Ihre Anforderungen an PCB-Lagenaufbau

Wenn Ihnen das Konzept des PCB-Stack-ups für Ihre elektronischen Anwendungen gefällt, ist der BESTE Ort für den Lagenaufbau PCBCart. Wir bieten einen umfassenden Full-Service-Turnkey-Lösungsansatz für alles rund um Leiterplatten. Wir können Ihnen helfen bei:
• Entwickeln Sie Ihren Lagenaufbau im PCB-Design
• Fertigen Sie Ihre gestapelten Leiterplatten
• Erstellen Sie Prototypen, um Ihre Entwürfe auf mögliche Schwachstellen zu testen
• Führen Sie vollständige Leiterplattenläufe durch

Mit über zwanzig Jahren Erfahrung im Bereich der Leiterplattenfertigung können Sie sicher sein, dass PCBCart ein Name ist, auf den Sie sich für Ihre Multilayer-Leiterplatten und all Ihre Leiterplattenanforderungen verlassen können. Wir überzeugen durch eine Auftragsabwicklungsgeschwindigkeit, Qualität und ein Preis-Leistungs-Verhältnis, das andere Leiterplattenhersteller nicht erreichen können. Unsere Standard-Leiterplatten erfüllen den strengen IPC2-Qualitätsstandard, und unser Unternehmen ist vollständig nach ISO9001:2008 zertifiziert. Möchten Sie Ihre Anforderungen an den Leiterplatten-Lagenaufbau lieber direkt mit uns besprechen? Kontaktieren Sie uns hier.Oder klicken Sie auf die Schaltfläche unten, um ein Online-PCB-Angebot zu erhalten

Angebot für Leiterplattenfertigung mit kundenspezifischem Lagenaufbau

Hilfreiche Ressourcen
•PCB-Zusammensetzung und Leitfaden zur Materialauswahl
•Faktoren, die die Anzahl der Lagen und die Lagenverteilung in Leiterplatten bestimmen
•Vorteile und Anwendungen von mehrlagigen Leiterplatten
•PCBCart bietet kundenspezifische Lagenaufbauten basierend auf Ihren individuellen Anforderungen. Holen Sie sich jetzt ein PCB-Angebot!