المبدأ الأساسي لاختيار طبقة PCB متعددة-الطبقات هو أن كل طبقة لها موضع وظيفي واضح. على أساس تلبية كثافة الأسلاك، وسلامة الإشارة، ومتطلبات مصدر الطاقة، ومتطلبات EMC، يتم تحديد الطبقة الأدنى التي يمكنها تغطية جميع القيود لتجنب تكرار الطبقة التي لا معنى لها والتي تزيد من التكاليف وتعقيد التصنيع.
المستويات 1-2: المشهد البسيط الأساسي
لوحة ذات طبقة واحدة: أسلاك من رقائق النحاس ذات لوحة واحدة فقط، مناسبة للسيناريوهات ذات الحد الأدنى من الوظائف والمكونات القليلة، مثل لوحات التحكم في الألعاب الصغيرة، ووحدات الاستشعار البسيطة، ودوائر محول الطاقة الأساسية. الميزة الأساسية هي أقل تكلفة.
لوحة طبقة 2-: أسلاك مزدوجة الجوانب + عبر التوصيل البيني، تحل مشكلة عبور الإشارة البسيطة، ومناسبة للوحات التحكم في الأجهزة المنزلية الصغيرة، والأدوات البسيطة على مستوى الدخول- والسيناريوهات الأخرى، مما يجعلها الخيار الأول الفعال من حيث التكلفة للمنتجات منخفضة التعقيد.
الطوابق 4-6: تكييف الأداء على نطاق صغير ومتوسط
4-لوحة الطبقات: المكدس النموذجي هو "إشارة الطاقة الأرضية للإشارة"، والتي تحقق طاقة مستقلة وكاملة وطبقات أرضية لأول مرة. تم تحسين أداء EMC بمقدار 10-15 ديسيبل مقارنة باللوحات ذات الوجهين، وهو مناسب لأجهزة PLC الصناعية الصغيرة، ووحدات التحكم في نوافذ السيارات، ودوائر إدارة شحن الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والسيناريوهات الأخرى. إنه الخيار السائد للمنتجات متوسطة المدى.
لوحة مكونة من 6 طبقات: يتضمن التكوين التقليدي طبقتين +2-3 طبقة طاقة +1، والتي يمكنها تحقيق تجزئة طاقة متعددة المجموعات ومرجع أرضي مزدوج للإشارات الرئيسية. إنها مناسبة لأجهزة التوجيه الصناعية الصغيرة، ووحدات معالجة إشارات رادار السيارات، والتحكم في المنزل الذكي المتوسط إلى العالي والسيناريوهات الأخرى، ويمكن أن تحمل إشارات متوسطة إلى عالية السرعة مثل DDR3/4 وGigabit Ethernet.
الطبقات 8-12: الدعم الأساسي الوظيفي المعقد
لوحة طبقات 8-: مجهزة بطبقتين مستقلتين أو أكثر+2 طبقات طاقة+4 من طبقات الإشارة، يمكنها تحقيق تثبيت مستوى مرجعي كامل لإشارات السرعة العالية-، والتكيف مع وحدات محرك المؤازرة الصناعية، والوحدات الوظيفية ADAS، ولوحات معالجة إشارات المحطة الأساسية الصغيرة والسيناريوهات الأخرى، وتلبية متطلبات التحكم الصارمة في المعاوقة للإشارات التسلسلية عالية السرعة- مثل PCIe 3.0/4.0 وLVDS متعدد القنوات.
لوحة مكونة من 12 طبقة: زيادة عدد طبقات الإشارة وطبقات الطاقة/الأرض، والتكيف مع اللوحات الأم للتحكم في ماكينات CNC الدقيقة، ووحدات التحكم في مجال السيارات، ووحدات التبادل الأساسية للاتصالات والسيناريوهات الأخرى، ودعم أسلاك BGA ذات الكثافة العالية -، وضمان النقل المستقر للإشارات الضخمة في ظل ظروف الاهتزاز ذات درجة الحرارة العالية.
14-20 طابقًا: ضمان أداء المعدات المتطورة
من خلال التكيف مع السيناريوهات -المتطورة مثل لوحات معالجة النطاق الأساسي 5G، واللوحات الأم المدمجة ذات أجهزة الاستشعار المتعددة- ذاتية القيادة، وبطاقات تسريع الذكاء الاصطناعي، وما إلى ذلك، من خلال الترتيب المتدرج لطبقات متعددة من الطاقة الأرضية للإشارة، يتم تحقيق العزل المادي الكامل لمعدلات وأنواع مختلفة من الإشارات، مما يلبي -متطلبات إمداد الطاقة عالية الدقة للرقائق الأساسية ذات الجهد المنخفض والتيار العالي. أولوية الأداء أعلى بكثير من حساسية التكلفة.
الطوابق 22-30: التكيف المتخصص للمجالات الخاصة
من خلال التركيز على مجالات خاصة مثل وحدات التحكم في الأقمار الصناعية الفضائية، ولوحات معالجة إشارات الرادار العسكرية، ولوحات التحكم الرئيسية للتصوير بالرنين المغناطيسي، يمكن للهيكل متعدد الطبقات- تحقيق عزل صارم للإشارة، وتعزيز الإشعاع، وعزل السلامة الكهربائية في البيئات القاسية، مما يلبي معايير الموثوقية العالية جدًا- للمجالات العسكرية والطبية والفضائية.
المستويات 32-40: سيناريوهات اختراق الأداء الفائق
يستهدف سيناريوهات متطرفة مثل اللوحات الأم لوحدة المعالجة المركزية/وحدة معالجة الرسومات لخادم الذكاء الاصطناعي، ولوحات التوجيه والتبديل ذات السعة الكبيرة جدًا، ولوحات اختبار أشباه الموصلات المتطورة، وما إلى ذلك، فهو يدعم التوصيل البيني فائق الكثافة - مع عشرات الآلاف من المسامير، ونقل العشرات من إشارات SerDes التسلسلية فائقة السرعة، ويدمج مستويات طاقة مستقلة متعددة لتحقيق التحكم المطلق في سلامة الطاقة. وهو حاليًا تطبيق المستوى الأعلى-في مجال تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور المدني.
البعد الأساسي للحكم في الاختيار العام
كثافة الأسلاك: عندما يكون تباعد دبوس BGA أقل من أو يساوي 0.65 مم، فمن الصعب التهوئة على لوحة مكونة من 4 طبقات، وتكون 6 طبقات أو أكثر نقطة بداية معقولة؛ عندما يكون معدل نشر أداة EDA أقل من 80%، لم يعد الضبط اليدوي قادرًا على حل الازدحام، ومن الضروري تقييم إضافة الطبقة.
معدل الإشارة: حدد طبقتين لتردد الإشارة<50MHz, 4 layers for 50~500MHz, 6 layers for 500MHz~2GHz, and 8 or more layers for high-speed serial scenes>2 جيجا هرتز.
مصدر الطاقة وEMC: عندما يتجاوز عدد مجالات الجهد 3، يلزم وجود شبكة إمداد طاقة ذات مقاومة منخفضة صارمة، أو يجب أن يجتاز المنتج شهادة انبعاث الإشعاع من الفئة B، ويجب تكوين طبقات طاقة وأرضية مستقلة، تتوافق مع عدد الطبقات المراد زيادتها.
هامش التكلفة: مع كل زيادة في عدد الطبقات، تزيد تكلفة التصنيع بشكل غير خطي. إن الطبقة الأدنى التي تحتفظ بهامش مراجعة معقول مع تلبية جميع قيود الأداء هي الحل الأمثل.