Návrh vícevrstvé desky plošných spojů (PCB) může být velmi komplikovaný. Skutečnost, že konstrukce dokonce vyžaduje použití více než dvou vrstev, znamená, že požadovaný počet obvodů nebude možné instalovat pouze na horní a spodní plochy. I když se obvod vejde do dvou vnějších vrstev, může se návrhář PCB rozhodnout přidat napájecí a zemnící vrstvy interně, aby opravily defekty výkonu.

Od tepelných problémů až po složité problémy EMI (elektromagnetické rušení) nebo ESD (elektrostatický výboj), existuje mnoho různých faktorů, které mohou vést k neoptimálnímu výkonu obvodu a je třeba je vyřešit a odstranit. I když je vaším prvním úkolem jako konstruktéra opravit elektrické problémy, je stejně důležité neignorovat fyzickou konfiguraci obvodové desky. Elektricky neporušené desky se mohou stále ohýbat nebo kroutit, což ztěžuje nebo dokonce znemožní montáž. Naštěstí pozornost věnovaná fyzické konfiguraci PCB během cyklu návrhu minimalizuje budoucí problémy s montáží. Rovnováha mezi vrstvami je jedním z klíčových aspektů mechanicky stabilní desky plošných spojů.

01
Vyvážené stohování DPS

Vyvážené stohování je stohování, ve kterém jsou povrch vrstvy a struktura průřezu desky s plošnými spoji přiměřeně symetrické. Účelem je eliminovat oblasti, které se mohou deformovat při namáhání během výrobního procesu, zejména ve fázi laminace. Když je obvodová deska zdeformovaná, je obtížné ji položit naplocho pro montáž. To platí zejména pro desky plošných spojů, které budou sestaveny na automatizovaných linkách pro povrchovou montáž a umístění. V extrémních případech může deformace dokonce bránit montáži sestaveného PCBA (sestavení desky s plošnými spoji) do finálního produktu.

Inspekční standardy IPC by měly zabránit tomu, aby se nejsilněji ohnuté desky dostaly k vašemu zařízení. Nicméně, pokud proces výrobce PCB není zcela mimo kontrolu, pak hlavní příčina většiny ohýbání stále souvisí s návrhem. Proto se doporučuje, abyste před zadáním první objednávky prototypu důkladně zkontrolovali rozložení desky plošných spojů a provedli nezbytné úpravy. To může zabránit špatným výnosům.

02
Sekce obvodové desky

Častým důvodem souvisejícím s designem je, že deska s plošnými spoji nebude schopna dosáhnout přijatelné rovinnosti, protože její průřezová struktura je asymetrická kolem středu. Pokud například 8vrstvý design používá 4 signálové vrstvy nebo měď přes střed pokrývá relativně lehké místní roviny a 4 relativně pevné roviny pod nimi, může namáhání jedné strany stohu vzhledem k druhé způsobit Po leptání, kdy materiál je laminován ohřevem a lisováním, dojde k deformaci celého laminátu.

Proto je dobrou praxí navrhnout zásobník tak, aby byl typ měděné vrstvy (rovinná nebo signální) zrcadlen vzhledem ke středu. Na obrázku níže se shodují horní a spodní typy, L2-L7, L3-L6 a L4-L5. Pravděpodobně je pokrytí mědí na všech signálových vrstvách srovnatelné, zatímco rovinná vrstva je tvořena převážně pevnou litou mědí. Pokud tomu tak je, pak má deska plošných spojů dobrou příležitost k dokončení rovného, ​​rovného povrchu, který je ideální pro automatizovanou montáž.

03
Tloušťka dielektrické vrstvy DPS

Je také dobrým zvykem vyrovnat tloušťku dielektrické vrstvy celého souvrství. V ideálním případě by tloušťka každé dielektrické vrstvy měla být zrcadlena podobným způsobem, jakým se zrcadlí typ vrstvy.

Když je tloušťka různá, může být obtížné získat skupinu materiálů, která se snadno vyrábí. Někdy kvůli vlastnostem, jako jsou trasy antény, může být asymetrické stohování nevyhnutelné, protože může být vyžadována velmi velká vzdálenost mezi trasou antény a její referenční rovinou, ale než budete pokračovat, ujistěte se, že jste vše prozkoumali a vyčerpali. Další možnosti. Když je požadována nerovnoměrná dielektrická vzdálenost, většina výrobců požádá o uvolnění nebo úplné opuštění tolerancí prohnutí a zkroucení, a pokud se nemohou vzdát, mohou dokonce vzdát práci. Nechtějí přestavět několik drahých dávek s nízkými výtěžnostmi a pak konečně získat dostatek kvalifikovaných jednotek, aby splnili původní objednané množství.

04
Problém s tloušťkou DPS

Oblouky a zvraty jsou nejčastějšími problémy s kvalitou. Když je váš stack nevyvážený, nastává další situace, která někdy způsobuje kontroverzi při závěrečné kontrole – celková tloušťka PCB na různých pozicích na desce plošných spojů se změní. Tato situace je způsobena zdánlivě drobnými konstrukčními nedopatřeními a je relativně neobvyklá, ale může se to stát, pokud má vaše rozvržení vždy nerovnoměrné pokrytí mědí na více vrstvách ve stejném místě. Obvykle je vidět na deskách, které používají alespoň 2 unce mědi a relativně vysoký počet vrstev. Stalo se, že jedna oblast desky měla velké množství měděné oblasti, zatímco druhá část byla relativně bez mědi. Když jsou tyto vrstvy laminovány dohromady, strana obsahující měď se stlačí na tloušťku, zatímco strana bez mědi nebo bez mědi se stlačí dolů.

Většina desek plošných spojů používajících půl unce nebo 1 unci mědi nebude příliš ovlivněna, ale čím je měď těžší, tím větší je ztráta tloušťky. Pokud máte například 8 vrstev po 3 uncích mědi, oblasti s lehčím pokrytím mědí mohou snadno klesnout pod celkovou toleranci tloušťky. Abyste tomu zabránili, ujistěte se, že měď nalijete rovnoměrně do celého povrchu vrstvy. Pokud je to nepraktické z hlediska elektrických nebo hmotnostních, přidejte alespoň nějaké pokovené průchozí otvory na vrstvě světlé mědi a ujistěte se, že na každé vrstvě jsou podložky pro otvory. Tyto struktury otvor/podložka poskytnou mechanickou podporu na ose Y, čímž se sníží ztráta tloušťky.

05
Obětujte úspěch

Dokonce i při navrhování a rozmístění vícevrstvých desek plošných spojů musíte věnovat pozornost jak elektrickému výkonu, tak fyzické struktuře, i když potřebujete slevit z těchto dvou aspektů, abyste dosáhli praktického a vyrobitelného celkového designu. Při zvažování různých možností mějte na paměti, že pokud je obtížné nebo nemožné naplnit díl kvůli deformaci přídě a zkrouceným tvarům, je konstrukce s perfektními elektrickými charakteristikami málo použitelná. Vyrovnejte stoh a věnujte pozornost rozložení mědi na každé vrstvě. Tyto kroky zvyšují možnost konečného získání desky plošných spojů, kterou lze snadno sestavit a nainstalovat.