Ο σχεδιασμός ενός πολυστρωματικού PCB (πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος) μπορεί να είναι πολύ περίπλοκος. Το γεγονός ότι ο σχεδιασμός απαιτεί ακόμη και τη χρήση περισσότερων από δύο στρώσεων σημαίνει ότι ο απαιτούμενος αριθμός κυκλωμάτων δεν θα μπορεί να εγκατασταθεί μόνο στην επάνω και στην κάτω επιφάνεια. Ακόμη και όταν το κύκλωμα ταιριάζει στα δύο εξωτερικά στρώματα, ο σχεδιαστής PCB μπορεί να αποφασίσει να προσθέσει εσωτερικά στρώματα ισχύος και γείωσης για να διορθώσει τα ελαττώματα απόδοσης.

Από θερμικά ζητήματα έως πολύπλοκα ζητήματα EMI (Ηλεκτρομαγνητική Παρεμβολή) ή ESD (Ηλεκτροστατική Εκφόρτιση), υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν σε μη βέλτιστη απόδοση κυκλώματος και πρέπει να επιλυθούν και να εξαλειφθούν. Ωστόσο, αν και το πρώτο σας καθήκον ως σχεδιαστής είναι να διορθώσετε ηλεκτρικά προβλήματα, είναι εξίσου σημαντικό να μην αγνοήσετε τη φυσική διαμόρφωση της πλακέτας κυκλώματος. Οι ηλεκτρικά ανέπαφες σανίδες μπορεί ακόμα να λυγίζουν ή να στρίβουν, καθιστώντας τη συναρμολόγηση δύσκολη ή ακόμα και αδύνατη. Ευτυχώς, η προσοχή στη φυσική διαμόρφωση των PCB κατά τη διάρκεια του κύκλου σχεδιασμού θα ελαχιστοποιήσει τα μελλοντικά προβλήματα συναρμολόγησης. Η ισορροπία από στρώμα σε στρώμα είναι μια από τις βασικές πτυχές μιας μηχανικά σταθερής πλακέτας κυκλώματος.

01
Ισορροπημένη στοίβαξη PCB

Η ισορροπημένη στοίβαξη είναι μια στοίβα στην οποία η επιφάνεια του στρώματος και η δομή διατομής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι και τα δύο εύλογα συμμετρικά. Ο σκοπός είναι να εξαλειφθούν οι περιοχές που μπορεί να παραμορφωθούν όταν υποβάλλονται σε καταπόνηση κατά τη διαδικασία παραγωγής, ειδικά κατά τη φάση της ελασματοποίησης. Όταν η πλακέτα κυκλώματος παραμορφώνεται, είναι δύσκολο να την τοποθετήσετε επίπεδη για συναρμολόγηση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για πλακέτες κυκλωμάτων που θα συναρμολογηθούν σε αυτοματοποιημένες γραμμές τοποθέτησης και τοποθέτησης στην επιφάνεια. Σε ακραίες περιπτώσεις, η παραμόρφωση μπορεί ακόμη και να εμποδίσει τη συναρμολόγηση του συναρμολογημένου PCBA (συγκρότημα πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος) στο τελικό προϊόν.

Τα πρότυπα επιθεώρησης της IPC θα πρέπει να εμποδίζουν τις πιο έντονα λυγισμένες σανίδες να φτάσουν στον εξοπλισμό σας. Ωστόσο, εάν η διαδικασία του κατασκευαστή PCB δεν είναι εντελώς εκτός ελέγχου, τότε η βασική αιτία των περισσότερων κάμψεων εξακολουθεί να σχετίζεται με τη σχεδίαση. Επομένως, συνιστάται να ελέγξετε διεξοδικά τη διάταξη PCB και να κάνετε τις απαραίτητες προσαρμογές πριν κάνετε την πρώτη παραγγελία πρωτότυπου. Αυτό μπορεί να αποτρέψει τις κακές αποδόσεις.

02
Τμήμα πλακέτας κυκλώματος

Ένας κοινός λόγος που σχετίζεται με το σχεδιασμό είναι ότι η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος δεν θα είναι σε θέση να επιτύχει αποδεκτή επιπεδότητα επειδή η δομή της διατομής της είναι ασύμμετρη ως προς το κέντρο της. Για παράδειγμα, εάν ένα σχέδιο 8 επιπέδων χρησιμοποιεί 4 στρώματα σήματος ή χαλκό πάνω από το κέντρο καλύπτει σχετικά ελαφριά τοπικά επίπεδα και 4 σχετικά συμπαγή επίπεδα από κάτω, η πίεση στη μία πλευρά της στοίβας σε σχέση με την άλλη μπορεί να προκαλέσει Μετά τη χάραξη, όταν το υλικό είναι πλαστικοποιημένο με θέρμανση και πίεση, ολόκληρο το laminate θα παραμορφωθεί.

Επομένως, είναι καλή πρακτική να σχεδιάζετε τη στοίβα έτσι ώστε ο τύπος του στρώματος χαλκού (επίπεδο ή σήμα) να αντικατοπτρίζεται σε σχέση με το κέντρο. Στο παρακάτω σχήμα, ο επάνω και ο κάτω τύπος ταιριάζουν, οι L2-L7, L3-L6 και L4-L5 ταιριάζουν. Πιθανώς η κάλυψη του χαλκού σε όλα τα στρώματα σήματος να είναι συγκρίσιμη, ενώ το επίπεδο στρώμα αποτελείται κυρίως από συμπαγή χυτό χαλκό. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε η πλακέτα κυκλώματος έχει μια καλή ευκαιρία να ολοκληρώσει μια επίπεδη, επίπεδη επιφάνεια, η οποία είναι ιδανική για αυτοματοποιημένη συναρμολόγηση.

03
Πάχος διηλεκτρικής στρώσης PCB

Είναι επίσης καλή συνήθεια να εξισορροπείτε το πάχος του διηλεκτρικού στρώματος ολόκληρης της στοίβας. Στην ιδανική περίπτωση, το πάχος κάθε διηλεκτρικού στρώματος θα πρέπει να αντικατοπτρίζεται με παρόμοιο τρόπο όπως ο τύπος του στρώματος.

Όταν το πάχος είναι διαφορετικό, μπορεί να είναι δύσκολο να αποκτήσετε μια ομάδα υλικών που είναι εύκολο να κατασκευαστεί. Μερικές φορές, λόγω χαρακτηριστικών όπως τα ίχνη κεραίας, η ασύμμετρη στοίβαξη μπορεί να είναι αναπόφευκτη, επειδή μπορεί να απαιτείται πολύ μεγάλη απόσταση μεταξύ του ίχνους της κεραίας και του επιπέδου αναφοράς της, αλλά φροντίστε να εξερευνήσετε και να εξαντλήσετε όλα πριν συνεχίσετε. Άλλες επιλογές. Όταν απαιτείται άνιση διηλεκτρική απόσταση, οι περισσότεροι κατασκευαστές θα ζητήσουν να χαλαρώσουν ή να εγκαταλείψουν εντελώς τις ανοχές τόξου και συστροφής και αν δεν μπορούν να εγκαταλείψουν, μπορεί ακόμη και να εγκαταλείψουν την εργασία. Δεν θέλουν να ξαναφτιάξουν πολλές ακριβές παρτίδες με χαμηλές αποδόσεις και στη συνέχεια να πάρουν τελικά αρκετές κατάλληλες μονάδες για να ανταποκριθούν στην αρχική ποσότητα παραγγελίας.

04
Πρόβλημα πάχους PCB

Τα τόξα και οι ανατροπές είναι τα πιο κοινά προβλήματα ποιότητας. Όταν η στοίβα σας δεν είναι ισορροπημένη, υπάρχει μια άλλη κατάσταση που μερικές φορές προκαλεί διαμάχη στην τελική επιθεώρηση - το συνολικό πάχος PCB σε διαφορετικές θέσεις στην πλακέτα κυκλώματος θα αλλάξει. Αυτή η κατάσταση προκαλείται από φαινομενικά μικρές παραλείψεις σχεδιασμού και είναι σχετικά ασυνήθιστο, αλλά μπορεί να συμβεί εάν η διάταξή σας έχει πάντα ανομοιόμορφη χάλκινη κάλυψη σε πολλαπλά στρώματα στην ίδια θέση. Συνήθως εμφανίζεται σε σανίδες που χρησιμοποιούν τουλάχιστον 2 ουγγιές χαλκού και σχετικά μεγάλο αριθμό στρωμάτων. Αυτό που συνέβη ήταν ότι η μία περιοχή της σανίδας είχε μεγάλη ποσότητα χυμένης επιφάνειας χαλκού, ενώ η άλλη ήταν σχετικά απαλλαγμένη από χαλκό. Όταν αυτά τα στρώματα είναι ελασματοποιημένα μεταξύ τους, η πλευρά που περιέχει χαλκό πιέζεται προς τα κάτω σε ένα πάχος, ενώ η πλευρά χωρίς χαλκό ή χωρίς χαλκό πιέζεται προς τα κάτω.

Οι περισσότερες πλακέτες κυκλωμάτων που χρησιμοποιούν μισή ουγγιά ή 1 ουγγιά χαλκού δεν θα επηρεαστούν πολύ, αλλά όσο πιο βαρύς είναι ο χαλκός, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια πάχους. Για παράδειγμα, εάν έχετε 8 στρώματα από 3 ουγγιές χαλκού, οι περιοχές με ελαφρύτερη κάλυψη χαλκού μπορούν εύκολα να πέσουν κάτω από τη συνολική ανοχή πάχους. Για να μην συμβεί αυτό, φροντίστε να χύνετε ομοιόμορφα τον χαλκό σε ολόκληρη την επιφάνεια του στρώματος. Εάν αυτό δεν είναι πρακτικό για λόγους ηλεκτρισμού ή βάρους, προσθέστε τουλάχιστον μερικές διαμπερείς οπές στο στρώμα ελαφρού χαλκού και φροντίστε να συμπεριλάβετε τακάκια για οπές σε κάθε στρώμα. Αυτές οι δομές οπών/μαξιλαριών θα παρέχουν μηχανική υποστήριξη στον άξονα Υ, μειώνοντας έτσι την απώλεια πάχους.

05
Θυσία επιτυχία

Ακόμη και όταν σχεδιάζετε και τοποθετείτε πολυεπίπεδα PCB, πρέπει να προσέχετε τόσο την ηλεκτρική απόδοση όσο και τη φυσική δομή, ακόμα κι αν χρειάζεται να κάνετε συμβιβασμούς σε αυτές τις δύο πτυχές για να επιτύχετε έναν πρακτικό και κατασκευαστή συνολικό σχεδιασμό. Κατά τη ζύγιση διαφόρων επιλογών, να έχετε κατά νου ότι εάν είναι δύσκολο ή αδύνατο να γεμίσετε το τμήμα λόγω της παραμόρφωσης του τόξου και των στριμμένων μορφών, ένα σχέδιο με τέλεια ηλεκτρικά χαρακτηριστικά είναι ελάχιστα χρήσιμο. Ισορροπήστε τη στοίβα και δώστε προσοχή στην κατανομή του χαλκού σε κάθε στρώμα. Αυτά τα βήματα αυξάνουν την πιθανότητα να αποκτήσετε τελικά μια πλακέτα κυκλώματος που είναι εύκολο να συναρμολογηθεί και να εγκατασταθεί.