Dizajn višeslojne PCB (štampane ploče) može biti vrlo komplikovan. Činjenica da dizajn čak zahtijeva korištenje više od dva sloja znači da se potreban broj krugova neće moći ugraditi samo na gornju i donju površinu. Čak i kada se sklop uklapa u dva vanjska sloja, dizajner PCB-a može odlučiti da interno doda slojeve napajanja i uzemljenja kako bi ispravio defekte u performansama.

Od termalnih problema do složenih EMI (elektromagnetskih smetnji) ili ESD (elektrostatičkog pražnjenja) problema, postoji mnogo različitih faktora koji mogu dovesti do neoptimalnih performansi kola i treba ih riješiti i eliminirati. Međutim, iako je vaš prvi zadatak kao dizajnera ispravljanje električnih problema, jednako je važno ne zanemariti fizičku konfiguraciju ploče. Električno netaknute ploče se i dalje mogu savijati ili uvijati, što otežava ili čak onemogućuje montažu. Srećom, pažnja na fizičku konfiguraciju PCB-a tokom ciklusa dizajna će minimizirati buduće probleme sa montažom. Ravnoteža između slojeva jedan je od ključnih aspekata mehanički stabilne ploče.

01
Uravnoteženo slaganje PCB-a

Balansirano slaganje je naslaga u kojoj su površina sloja i struktura poprečnog presjeka tiskane ploče razumno simetrične. Svrha je eliminirati područja koja se mogu deformirati kada su podvrgnuta stresu tokom procesa proizvodnje, posebno u fazi laminiranja. Kada je ploča deformisana, teško ju je postaviti ravno za montažu. Ovo posebno važi za ploče koje će se sastavljati na automatizovanim linijama za površinsku montažu i postavljanje. U ekstremnim slučajevima, deformacija može čak ometati montažu sklopljene PCBA (sklopa štampane ploče) u konačni proizvod.

IPC-ovi standardi za inspekciju trebali bi spriječiti da najjače savijene ploče dođu do vaše opreme. Ipak, ako proces proizvođača PCB-a nije potpuno izvan kontrole, tada je osnovni uzrok većine savijanja još uvijek povezan s dizajnom. Stoga se preporučuje da temeljno provjerite raspored PCB-a i izvršite potrebna podešavanja prije nego što naručite prvu narudžbu prototipa. Ovo može spriječiti slabe prinose.

02
Sekcija ploče

Uobičajeni razlog vezan za dizajn je taj što štampana ploča neće moći postići prihvatljivu ravnost jer je njena struktura poprečnog presjeka asimetrična u odnosu na centar. Na primjer, ako osmoslojni dizajn koristi 4 signalna sloja ili bakar preko središnjeg pokriva relativno lagane lokalne ravni i 4 relativno čvrste ravni ispod, naprezanje na jednoj strani snopa u odnosu na drugu može uzrokovati Nakon graviranja, kada materijal ako se laminira grijanjem i presovanjem, cijeli laminat će se deformirati.

Stoga je dobra praksa dizajnirati stek tako da se tip bakrenog sloja (ravan ili signal) ogleda u odnosu na centar. Na donjoj slici, gornji i donji tipovi se poklapaju, L2-L7, L3-L6 i L4-L5 se podudaraju. Verovatno je pokrivenost bakrom na svim slojevima signala uporediva, dok je ravni sloj uglavnom sastavljen od čvrstog livenog bakra. Ako je to slučaj, onda ploča ima dobru priliku da završi ravnu, ravnu površinu, koja je idealna za automatiziranu montažu.

03
Debljina dielektričnog sloja PCB-a

Takođe je dobra navika balansirati debljinu dielektričnog sloja čitavog snopa. U idealnom slučaju, debljina svakog dielektričnog sloja bi trebala biti preslikana na sličan način kao što se zrcali i tip sloja.

Kada je debljina različita, može biti teško dobiti grupu materijala koju je lako proizvesti. Ponekad zbog karakteristika kao što su tragovi antene, asimetrično slaganje može biti neizbježno, jer može biti potrebna vrlo velika udaljenost između traga antene i njene referentne ravni, ali obavezno istražite i iscrpite sve prije nego što nastavite. Druge opcije. Kada je potreban neravnomjeran dielektrični razmak, većina proizvođača će tražiti da se opuste ili potpuno napuste tolerancije na luk i uvijanje, a ako ne mogu odustati, mogu čak odustati od rada. Oni ne žele da ponovo naprave nekoliko skupih serija sa niskim prinosima, a zatim konačno dobiju dovoljno kvalifikovanih jedinica da ispune prvobitnu količinu narudžbe.

04
Problem debljine PCB-a

Lukovi i zavoji najčešći su problemi s kvalitetom. Kada je vaš stog neuravnotežen, postoji još jedna situacija koja ponekad izaziva kontroverze u završnoj inspekciji - ukupna debljina PCB-a na različitim pozicijama na ploči će se promijeniti. Ova situacija je uzrokovana naizgled manjim propustima u dizajnu i relativno je neuobičajena, ali može se dogoditi ako vaš raspored uvijek ima neravnomjernu pokrivenost bakrom na više slojeva na istoj lokaciji. Obično se vidi na pločama koje koriste najmanje 2 unce bakra i relativno veliki broj slojeva. Desilo se da je jedan dio ploče imao veliku količinu bakra izlivenog, dok je drugi dio bio relativno bez bakra. Kada su ovi slojevi zajedno laminirani, strana koja sadrži bakar se pritisne do debljine, dok se strana bez bakra ili bez bakra pritisne prema dolje.

Većina štampanih ploča koje koriste pola unce ili 1 uncu bakra neće biti puno pogođene, ali što je bakar teži, to je veći gubitak debljine. Na primjer, ako imate 8 slojeva od 3 unce bakra, područja sa lakšim bakrom mogu lako pasti ispod ukupne tolerancije debljine. Kako biste spriječili da se to dogodi, vodite računa da bakar ravnomjerno sipate na cijelu površinu sloja. Ako je ovo nepraktično s obzirom na električnu energiju ili težinu, barem dodajte nekoliko otvora na sloju laganog bakra i obavezno uključite jastučiće za rupe na svakom sloju. Ove strukture rupa/podmetača će pružiti mehaničku potporu na Y osi, čime se smanjuje gubitak debljine.

05
Žrtvujte uspeh

Čak i kada dizajnirate i postavljate višeslojne PCB-e, morate obratiti pažnju i na električne performanse i na fizičku strukturu, čak i ako trebate napraviti kompromis oko ova dva aspekta kako biste postigli praktičan i produktivan cjelokupni dizajn. Kada vagate različite opcije, imajte na umu da ako je teško ili nemoguće ispuniti dio zbog deformacije luka i uvrnutih oblika, dizajn sa savršenim električnim karakteristikama nije od koristi. Uravnotežite stog i obratite pažnju na raspodjelu bakra na svakom sloju. Ovi koraci povećavaju mogućnost konačnog dobijanja ploče sa kola koja se lako sastavlja i instalira.