Lösung von Routing- und Interlayer-Verbindungsproblemen in 12-Layer-Leiterplatten, um eine optimale Signalqualität zu erreichen und Übersprechen zu reduzieren
Einführen:
Rasante technologische Fortschritte haben zu einem Anstieg der Nachfrage nach komplexen elektronischen Geräten geführt, was zum Einsatz mehrschichtiger Leiterplatten geführt hat. Diese Platinen enthalten mehrere Schichten leitfähiger Bahnen und bieten so eine kompakte und effiziente Lösung für elektronische Systeme. Mit zunehmender Komplexität dieser Platinen ergeben sich jedoch verschiedene Herausforderungen, wie z. B. Probleme beim Routing und bei der Verbindung zwischen den Schichten. In diesem Blog werden wir uns mit der Komplexität der Lösung dieser Herausforderungen bei 12-Lagen-Leiterplatten befassen, um geringes Übersprechen und hohe Signalqualität zu erreichen. Also lasst uns eintauchen!
Verstehen Sie die Herausforderungen bei der Verkabelung:
Um eine reibungslose Signalübertragung zu gewährleisten und Störungen zu minimieren, ist eine effektive Verkabelung unerlässlich. Bei einer 12-Lagen-Leiterplatte erhöht das dichtere Leiterbahnlayout die Komplexität des Routing-Prozesses erheblich. Hier sind einige Schlüsselstrategien zur Bewältigung dieser Herausforderung:
1. Bauteile sorgfältig platzieren:
Eine durchdachte Komponentenplatzierung spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Streckenführung. Durch die logische Anordnung der Komponenten können wir die Gesamtdrahtlänge reduzieren und das Risiko von Übersprechen verringern. Konzentrieren Sie sich auf die Minimierung des Abstands zwischen kritischen Komponenten, um einen effizienten Signalfluss sicherzustellen.
2. Nutzen Sie die Signalschicht mit Bedacht:
Die strategische Zuweisung von Signalebenen trägt zur Aufrechterhaltung der Signalintegrität bei. Störungen können gemildert werden, indem ähnliche Signale in benachbarten Schichten gruppiert werden und ein ausreichender Abstand zwischen empfindlichen Signalen gewährleistet wird. Darüber hinaus trägt die Verwendung von Erdungs- und Stromversorgungsebenen auf der gesamten Platine dazu bei, elektromagnetische Störungen (EMI) zu kontrollieren und Spannungsschwankungen zu reduzieren.
3. Signalschicht-Routing:
Eine sorgfältige Signalführung ist der Schlüssel zur Vermeidung von Übersprechen. Verwenden Sie Differenzpaare oder Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz für Hochfrequenzsignale. Die Implementierung von Abschirmtechniken, wie etwa der Einbau von Masseebenen zwischen Signalschichten, kann einen zusätzlichen Schutz gegen Kreuzkopplung und übermäßiges Rauschen bieten.
4. Signalintegrität und Designregeln:
Die Einhaltung der Signalintegritäts- und Designregeln ist entscheidend für die Erzielung einer hervorragenden Signalqualität. Führen Sie eine gründliche Impedanzberechnung unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Substrats und der Designbeschränkungen durch. Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Terminierung und Impedanzanpassung, um Signalreflexionen und Datenverfälschungen zu vermeiden.
Lösen Sie das Problem der Zwischenschichtverbindung:
Neben den Routing-Herausforderungen ist die Gewährleistung effektiver Zwischenschichtverbindungen für die Optimierung der Signalqualität ebenso wichtig. Lassen Sie uns einige Techniken zur Lösung des Verbindungsproblems zwischen Schichten untersuchen:
1. Über Platzierungen:
Strategisch positionierte Durchkontaktierungen ermöglichen einen effizienten Signalfluss zwischen den Schichten. Durch die Platzierung von Durchkontaktierungen in der Nähe der Signalquelle und des Signalziels wird die Möglichkeit von Übersprechen und Signalverschlechterung minimiert. Blinde oder vergrabene Vias verbessern die Signalintegrität weiter, indem sie Verbindungen zu bestimmten Schichten ermöglichen, ohne die gesamte Platine zu durchdringen.
2. Via Stubs minimieren:
Via Stichleitungen können insbesondere bei hohen Frequenzen zu einer Signaldämpfung führen. Durch die Minimierung der Länge von Via-Stubs können wir Reflexionen und Signalverluste reduzieren. Verschiedene Techniken wie Hinterbohren und Mikrobohren können dabei helfen, Stublängen zu eliminieren oder zu reduzieren.
3. Kontrollierte Impedanzführung:
Das Erreichen einer kontrollierten Impedanz zwischen den verschiedenen Schichten ist für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität von entscheidender Bedeutung. Strenge Impedanzberechnungen und eine sorgfältige Leiterbahnführung sorgen für konsistente Impedanzeigenschaften über die gesamte Zwischenschichtverbindung und minimieren so Signalverzerrungen.
4. Gestapeltes Design:
Eine sorgfältige Überlegung des Stapeldesigns kann die Probleme bei der Verbindung zwischen den Schichten mindern. Wählen Sie einen symmetrischen Aufbau mit entweder Prepreg-Schichten oder symmetrisch angeordneten dielektrischen Schichten. Bei einer ausgewogenen Materialverteilung unterliegt jedes Signal, das jede Schicht durchläuft, ähnlichen Bedingungen, wodurch eine gleichbleibende Signalqualität auf der gesamten Platine gewährleistet ist.
Abschließend:
Der wachsende Bedarf an leistungsstarken elektronischen Geräten erfordert den Einsatz mehrschichtiger und komplexer Leiterplatten. Allerdings ist die Lösung der Routing- und Inter-Layer-Konnektivitätsherausforderungen in diesen komplexen Platinen von entscheidender Bedeutung, um ein geringes Übersprechen und eine hohe Signalqualität zu erreichen. Durch die sorgfältige Platzierung der Komponenten, den umsichtigen Einsatz von Signalschichten, die Implementierung eines effizienten Routings und die Berücksichtigung optimaler Zwischenschichtverbindungen können wir diese Herausforderungen meistern und eine optimale Leistung von 12-Schicht-Leiterplatten sicherstellen. Nutzen Sie diese Strategien, um Ihr Elektronikdesign zu neuen Erfolgshöhen zu führen!
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.10.2023
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