Kun laiteinsinöörit kohtaavat ensimmäistä kertaa monikerroksisia piirilevyjä, he saattavat tuntea olonsa hieman hämmentyneiksi. Kymmen- tai kahdeksankerroksisten levyjen, joissa on tiheitä, monimutkaisia, hämähäkinverkkoja muistuttavia jälkiä, katseleminen voi jättää epävarmaksi siitä, mistä aloittaa. Monikerroksisten piirilevyjen suunnittelu on kuitenkin olennainen ja erottamaton osa nykyaikaisia elektroniikkatuotteita. Monikerroksisten piirilevyjen sisäinen rakenne voidaan esittää kolmiulotteisen grafiikan avulla, mikä antaa ihmisille mahdollisuuden saada intuitiivisempi käsitys piirilevyjen suunnittelusta.HDI:n ydin
High-Density Interconnect (HDI) on monikerroksisten piirilevyjen ydinrakenne, joka erottuu pääasiassa läpivientiteknologiansa ansiosta. Monikerroksisten piirilevyjen piirien valmistusprosessi on samanlainen kuin yksi- ja kaksikerroksisten piirilevyjen, ja merkittävin ero on läpivientiteknologiassa. Piirilevyt syövytetään, kun taas läpiviennit muodostetaan poraamalla ja kuparipinnoittamalla.Monikerroksisten piirilevyjen tyypit
Monikerroksiset piirilevyt ovat yleisiä ja elintärkeitä komponentteja nykyaikaisissa elektroniikkatuotteissa. Niiden suunnitteluun ja valmistukseen kuuluu eri kerrosmäärien ja tekniikoiden valinta tuotteiden monimutkaisuuden ja suorituskykyvaatimusten perusteella. Seuraavassa on useita yleisiä monikerroksisten piirilevyjen tyyppejä ja niiden tyypillisiä sovelluksia:Läpireikäinen piirilevy
Läpivientireikäinen piirilevy on yksinkertaisin monikerrospiirilevytyyppi, joka koostuu tyypillisesti kahdesta läpivientireikien kautta toisiinsa kytketystä kerroksesta. Tämän tyyppinen piirilevy sopii joihinkin yksinkertaisiin 8-bittisiin mikrokontrollerituotteisiin, ja sen hinta on suhteellisen alhainen. Läpivientiliitäntöjen mahdollisten signaalihäiriöiden ja suunnittelurajoitusten vuoksi se on kuitenkin vähitellen korvattu muilla tyypeillä, jotka soveltuvat korkeampia suorituskykyvaatimuksia omaaviin tuotteisiin.Ensimmäisen asteen hallitus
First Order Board on yleinen 4–6-kerroksinen läpireikälevy, joka sopii 32-bittiselle mikrokontrolleritason älylaitteistolle. Se tarjoaa enemmän välikerrosten liitäntätilaa ja suunnittelun joustavuutta, mikä auttaa vähentämään signaalihäiriöitä, parantaa sähköistä suorituskykyä ja kohinansietoa. Samalla valmistusprosessi on suhteellisen yksinkertainen ja kustannukset suhteellisen alhaiset, mikä tekee siitä ensisijaisen valinnan monille keskikokoisille tuotteille.Toisen asteen hallitus
Toisen asteen piirilevy on edistyneempi monikerroksinen piirilevy, jossa on tyypillisesti 6–8 kerrosta. Tämän levyn rakenne on monimutkaisempi ja sopii Linux- ja Android-tason älylaitteistoille. Näissä tuotteissa tietoliikenneliitäntöjen, suurnopeussignaalien, tehonsyöttö- ja maadoituskerrosten asettelu vaatii suurempaa tarkkuutta, ja toisen asteen piirilevyn käyttö voi paremmin täyttää nämä vaatimukset.Toisen asteen pinottu piirilevyn kautta
Toisen asteen pinottu läpivientipiirilevy on monimutkainen tyyppi, jota käytetään kahdeksassa tai useammassa kerroksessa. Se yhdistää ensimmäisen ja toisen asteen piirilevyjen ominaisuudet, jolloin useita läpivientejä voidaan sijoittaa samaan paikkaan, mikä tarjoaa suuremman yhteystiheyden ja parantaa signaalin eheyttä. Monimutkaisuutensa ja valmistusvaikeuksiensa vuoksi sen käyttö on kuitenkin rajallista ja sitä käytetään pääasiassa huippuluokan hienostuneissa tuotteissa.Kolmannen asteen piirilevyt ja korkeamman asteen piirilevyt
Kolmannen ja korkeamman tason piirilevyjä käytetään tyypillisesti erittäin tehokkaissa sovelluksissa, kuten palvelimissa, huippuluokan tietokoneissa jne., niiden monimutkaisten suunnittelu- ja valmistuskustannusten vuoksi. Nämä piirilevyt tarjoavat useampia signaali- ja tehotasokerroksia, minkä ansiosta ne pystyvät vastaamaan monimutkaisten signaalinsiirto- ja virranhallintavaatimusten vaatimuksiin. Kalliin hintansa vuoksi niitä käytetään yleensä sovelluksissa, jotka vaativat erittäin korkeaa suorituskykyä ja luotettavuutta. Älypuhelimissa ja muissa kompakteissa tuotteissa käytetään tyypillisesti 8-kerroksisia ensimmäisen - 10-kerroksisia toisen tason piirilevyjä. Koska rajoitettuun tilaan on mahtuva lukuisia ominaisuuksia ja monimutkaisia piirejä, useamman kerroksen ja korkeamman tason piirilevyjen käyttö mahdollistaa paremman signaalin eheyden, virranhallinta- ja lämmönpoistovaatimukset. Kaiken kaikkiaan sopivan monikerroksisen piirilevyn valinta riippuu tuotteen suorituskykyvaatimuksista, signaalin eheydestä, sähköisestä suorituskyvystä, asettelun monimutkaisuudesta ja budjettirajoituksista. Teknologian jatkuvan kehityksen myötä yhä useammat tuotteet ottavat käyttöön korkeamman tason piirilevyjä jatkuvasti kasvavien toiminnallisten ja suorituskykyvaatimusten täyttämiseksi.Yleisin läpireiän tyyppi
Läpivientireikiä on vain yksi tyyppi, ja ne kulkevat ensimmäisestä kerroksesta viimeiseen kerrokseen. Olipa kyseessä sitten ulkoinen tai sisäinen läpivienti, läpi porataan, ja tätä kutsutaan läpireikäpiirilevyksi. Kerrosten lukumäärällä ei ole mitään tekemistä läpireikäpiirilevyjen kanssa; jopa yleisesti käytetyissä kaksikerroksisissa piirilevyissä on läpireiät. Monissa kytkimissä ja sotilaskäyttöön tarkoitetuissa piirilevyissä käytetään edelleen läpireikäreikiä, vaikka niissä on 20 kerrosta. Prosessiin kuuluu piirilevyn poraaminen poranterällä ja kuparin pinnoittaminen reikien sisään sähköliitäntöjen luomiseksi.
On huomattava, että pinnoitettujen läpireikien halkaisijat ovat tyypillisesti 0,2 mm, 0,25 mm ja 0,3 mm. 0,2 mm:n reiät ovat kuitenkin yleensä kalliimpia kuin 0,3 mm:n reiät. Tämä johtuu siitä, että ohuemmat poranterät ovat alttiimpia rikkoutumiselle ja poraaminen kestää kauemmin. Lisäaika ja poranteräkustannukset näkyvät piirilevyjen hintojen nousuna.
Laser-läpiviennit HDI-levyillä
Tämä kaavio esittää 6-kerroksisen 1-kertaluvun HDI (High-Density Interconnect) -levyn kerrosrakenteen. Ylä- ja alapinnoissa on kaksi kerrosta, joissa kummassakin on 0,1 mm:n halkaisijaltaan olevat laserläpiviennit. Sisäkerroksissa on mekaaniset läpiviennit, jotka luovat rakenteen, joka muistuttaa 4-kerroksista läpivientilevyä, ja jonka ulkopuolella on kaksi lisäkerrosta.
Laserläpiviennit voivat lävistää lasikuitumateriaaleja, mutta eivät metallikuparia. Tämän seurauksena ulkokerrosten läpiviennit eivät vaikuta sisäiseen reititykseen. Laserporauksen jälkeen reiät kuparoidaan, jolloin syntyy lasermikroläpivientejä.
2-kerroksinen HDI-levy, jossa on kaksikerroksinen laser
Yllä oleva kuva esittää 6-kerroksista 2-vaiheista porrastettua reikää (HDI) käyttävää levyä. Tyypillisesti 6-kerroksisia 2-vaiheisia HDI-levyjä käytetään harvemmin, ja useimmiten 8-kerroksisia 2-vaiheisia HDI-levyjä suositaan. Periaatteet ovat kuitenkin samat käsiteltäessä suurempia kerrosmääriä kuin 6-kerroksisen HDI:n tapauksessa. Termi "2-vaiheinen" viittaa kahden laserporatun reiän kerroksen olemassaoloon. Termi "porrastettu" osoittaa, että laserporatut kaksi kerrosta ovat väärin kohdistettuja. Miksi reiät ovat porrastettuja? Tämä johtuu siitä, että kuparipinnoitusprosessin aikana reiät eivät välttämättä täyty kokonaan, jolloin reikien sisään jää tyhjiä tiloja. Siksi ei ole mahdollista porata suoraan näiden tyhjien tilojen päälle. Sen sijaan reiät on porrastettava tietyllä etäisyydellä, ja päälle luodaan toinen tyhjien tilojen kerros. 6-kerroksinen 2-vaiheinen HDI tarkoittaa, että yksivaiheisessa HDI-rakenteessa on 4 kerrosta, ja sitten ulkopuolelle lisätään 2 lisäkerrosta. 8-kerroksinen 2-vaiheinen HDI tarkoittaa, että yksivaiheisessa HDI-rakenteessa on kuusi kerrosta, ja sitten ulkopuolelle lisätään kaksi lisäkerrosta. Mikroläpivientitekniikkaan liittyy monimutkaisia prosesseja ja korkeampia kustannuksia, koska kaksi kerrosta laserporattuja reikiä on päällekkäin. Tämä mahdollistaa kompaktimman piirirakenteen. Sisäkerroksen läpiviennit on täytettävä galvanointiaineella ennen ulkokerroksen läpivientien tekemistä. Tämä prosessi tekee siitä kalliimman kuin perinteiset läpivientilevyt. Erittäin kalliiden tiheiden yhteenliitäntälevyjen (HDI) kohdalla: se sisältää useita kerroksia laserporattuja mikroläpivientejä. Jokainen kerros koostuu laserporatuista läpivienneistä, mikä tarjoaa joustavuutta reitittää ja luoda läpivientejä halutulla tavalla. Suunnitteluinsinööri on erittäin tyytyväinen ja tyytyväinen työhönsä! Heidän ei enää tarvitse huolehtia siitä, etteivät he pysty luomaan ihanteellista suunnittelua. Hankintaosastoon kohdistuu kuitenkin merkittävää painetta, koska Any-Layer HDI (High-Density Interconnect) -levyn hinta on yli 10 kertaa korkeampi kuin tavallisten läpivientilevyjen! Tämä selittää myös, miksi vain huippuluokan laitteet, kuten iPhone, voivat käyttää niin kalliita emolevyjä. Tällä hetkellä näyttää siltä, että muut matkapuhelinmerkit eivät ole kuulleet kenenkään ottavan käyttöön Any-Layer HDI -korttia.
SprintPCB: Luotettava piirilevyjen tukipalveluntarjoajasi SprintPCB on tunnettu korkean teknologian yritys, joka tarjoaa kattavia piirilevyjen valmistuspalveluita asiakkaille maailmanlaajuisesti. Laajan asiantuntemuksemme ja kustannustehokkaiden ratkaisujemme avulla voit priorisoida organisaatiosi kriittiset vaatimukset ja nauttia saumattomasta prosessista. Ota meihin yhteyttä jo tänään ja ota selvää, kuinka voimme auttaa sinua.
Koti > Resurssit > Blogit > Monikerroksisten piirilevyjen sisäinen arkkitehtuuri: piirilevysuunnittelun kiehtovan maailman tutkiminen 
Rakennus A19 ja C2, Fuqiao nro 3, Fuhai-katu, Bao'anin alue, Shenzhen, Kiina 
+86 0755 2306 7700
Kieli
