برد مدار 32 لایهبا قابلیتهای قدرتمند یکپارچهسازی مدار خود، بهطور گسترده در زمینههایی مانند سرورهای{0}بالا، تجهیزات الکترونیکی هوافضا، و ایستگاههای پایه ارتباطی پیچیده که به عملکرد الکترونیکی بسیار سختگیری نیاز دارند، استفاده میشوند. و ضخامت آن، به عنوان یک پارامتر فیزیکی کلیدی، نه تنها بر عملکرد مکانیکی و الکتریکی خود برد مدار تأثیر می گذارد، بلکه تأثیر عمیقی بر طراحی ساختاری کلی و برنامه ریزی اتلاف حرارت تجهیزات دارد.
1، تأثیر مواد تشکیل دهنده اساسی بر ضخامت
(1) نقش مواد بستر
بستر یک برد مدار، به عنوان پایه ای برای حمل سیم مدار و قطعات الکترونیکی، نقش مهمی در ترکیب ضخامت ایفا می کند. مواد بستر متداول عبارتند از ورقه های پارچه شیشه ای اپوکسی، بسترهای سرامیکی، و بسترهای{1}}مواد با سرعت بالا که در سال های اخیر پدید آمده اند. با در نظر گرفتن بستر پرکاربرد FR-4 به عنوان مثال، دارای مشخصات ضخامت مشخصی است، با محدوده ضخامت مشترک بین 0.2mm-3.2mm. در یک برد مدار 32 لایه، استفاده از یک بستر ضخیم تر FR-4 به عنوان تکیه گاه هسته بدون شک ضخامت کلی را افزایش می دهد. بسترهای سرامیکی به دلیل عملکرد الکتریکی عالی و رسانایی حرارتی بالا، معمولاً در مدارهایی که نیاز به عملکرد بسیار بالایی دارند استفاده می شوند. با این حال، چگالی و ضخامت نسبتاً بالای آنها می تواند ضخامت برد مدار را نیز افزایش دهد.
(2) تأثیر ضخامت فویل مس
فویل مسی به عنوان یکی از اجزای کلیدی برای دستیابی به رسانایی در برد مدارها، به دلیل ضخامت آن بر ضخامت کل برد مدار 32 لایه نیز تاثیر بسزایی دارد. به طور کلی، ضخامت فویل مس به مشخصات معمولی مانند 1 اونس (35 میکرو متر)، 2 اونس (70 میکرومتر) و 3 اونس (105 میکرومتر) تقسیم می شود. در یک برد مدار 32 لایه، اگر لایههای خاصی نیاز به حمل جریانهای بزرگ داشته باشند، مانند لایه قدرت، فویلهای مس ضخیمتر، مانند فویلهای مسی 2 اونس یا 3 اونس، ممکن است برای اطمینان از رسانایی خوب و مقاومت کمتر استفاده شوند. افزایش ضخامت هر لایه از فویل مس تا حدی با ضخامت کلی برد مدار همپوشانی دارد.
2، مواد عایق بین لایه و عوامل طراحی ساختاری
(1) اهمیت ضخامت لایه عایق
در یک برد مدار 32 لایه، برای جلوگیری از اتصال کوتاه باید از مواد عایق برای جداسازی لایه ها استفاده شود. مواد عایق معمولاً مورد استفاده شامل ورق های نیمه پخت و غیره با ضخامت بین 0.05 میلی متر تا 0.2 میلی متر است. با توجه به تعداد زیاد ساختارهای بین لایه ای در برد مدار 32 لایه، تفاوت های جزئی در ضخامت هر لایه مواد عایق تأثیر قابل توجهی بر ضخامت کلی پس از انباشته شدن 31 بازه عایق بین لایه ای خواهد داشت. اگر از مواد عایق ضخیمتر برای بهبود عملکرد عایق و جداسازی بین لایهای برای دستیابی به عملکرد الکتریکی بالاتر استفاده شود، ضخامت برد مدار به طور اجتنابناپذیری افزایش مییابد.
(2) تاثیر طراحی ساختار انباشته
طراحی ساختار انباشته برد مدار نیز یک عامل کلیدی در تعیین ضخامت آن است. چیدمان لایههای عملکردی مدارهای مختلف، مانند لایه سیگنال، لایه قدرت، لایه زمین و غیره، در ترتیب انباشته شدن بر ضخامت کلی تأثیر میگذارد. به عنوان مثال، برای کاهش تداخل سیگنال، ممکن است لازم باشد که لایه سیگنال با لایه قدرت و لایه زمین جایگزین شود. این ساختار انباشته پیچیده ممکن است به فضای بیشتری برای چیدمان نیاز داشته باشد و در نتیجه ضخامت برد مدار افزایش یابد. علاوه بر این، برخی از الزامات طراحی خاص، مانند تنظیم سوراخهای مدفون، سوراخهای کور و موارد دیگر از طریق سازهها در لایههای خاص برای اتصال مدارها در لایههای مختلف، نیز میتواند بر ضخامت برد مدار از طریق پردازش و چیدمان این ویاها تأثیر بگذارد. اگر طراحی via پیچیدهتر باشد و به فضای بیشتری برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد الکتریکی Via نیاز داشته باشد، ضخامت برد مدار نیز بر همین اساس افزایش مییابد.
3، محدوده ضخامت معمول برای تخته مدارهای 32 لایه
با در نظر گرفتن عوامل مؤثر مختلف، ضخامت یک برد مدار 32 لایه معمولاً در محدوده نسبتاً وسیعی قرار می گیرد. تحت فرآیندهای طراحی و تولید معمولی، ضخامت یک برد مدار 32 لایه تقریباً بین 3.0 میلی متر تا 6.0 میلی متر است. با این حال، باید توجه داشت که این تنها یک محدوده رایج است و ضخامت واقعی ممکن است بسته به سناریوهای مختلف برنامه و الزامات طراحی متفاوت باشد.
در زمینه سرورهای پیشرفته، به دلیل الزامات بسیار بالا برای پایداری مکانیکی و عملکرد اتلاف حرارت بردهای مدار، میتوان از مواد بستر ضخیمتر و ورقهای مسی استفاده کرد و تاکید بیشتری بر قابلیت اطمینان در عایقبندی لایهای و طراحی ساختاری میشود، که ممکن است منجر به متمایل شدن ضخامت برد مدار یا حتی ضخامت 6.0 میلیمتر شود. در برخی از تجهیزات الکترونیکی هوافضا با محدودیتهای شدید در اندازه فضا، مهندسان ساختار انباشته را بهینه میکنند، زیرلایههای سبک وزن و مواد عایق را انتخاب میکنند و ضخامت صفحه مدار 32 لایه را تا حد امکان تا حدود 3.0 میلیمتر کنترل میکنند و در عین حال که الزامات عملکرد الکتریکی را برآورده میکنند، به منظور کاهش وزن تجهیزات و بهبود استفاده از فضا.