Ο σχεδιασμός ενός πολυστρωματικού PCB (πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων) 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 είναι σε θέση να εγκατασταθεί μόνο στις επιφάνειες πάνω και κάτω. 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 ελαττώματα απόδοσης.

Από θερμικά ζητήματα έως σύνθετα EMI (ηλεκτρομαγνητικά παρεμβολές) ή ζητήματα ESD (ηλεκτροστατική εκκένωση), υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν σε υποβέλτιστη απόδοση κυκλώματος και πρέπει να επιλυθούν και να εξαλειφθούν. Ωστόσο, αν και το πρώτο σας έργο ως σχεδιαστής είναι να διορθώσετε τα ηλεκτρικά προβλήματα, είναι εξίσου σημαντικό να μην αγνοήσετε τη φυσική διαμόρφωση της πλακέτας κυκλώματος. Οι ηλεκτρικά άθικτες σανίδες ενδέχεται να λυγίζουν ή να στρίβουν, καθιστώντας τη συναρμολόγηση δύσκολη ή ακόμα και αδύνατη. Ευτυχώς, η προσοχή στη φυσική διαμόρφωση PCB κατά τη διάρκεια του κύκλου σχεδιασμού θα ελαχιστοποιήσει τα μελλοντικά προβλήματα συναρμολόγησης. Η ισορροπία του στρώματος προς το στρώμα είναι μία 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 διατομεακή δομή του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων είναι και οι δύο λογικά συμμετρικές. Ο σκοπός είναι η εξάλειψη των περιοχών που μπορεί να παραμορφωθούν όταν υποβάλλονται σε άγχος κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, ειδικά κατά τη διάρκεια της φάσης πλαστικοποίησης. Όταν η πλακέτα κυκλώματος παραμορφώνεται, είναι δύσκολο να το τοποθετήσετε επίπεδη για συναρμολόγηση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις πλακέτες κυκλωμάτων που θα συναρμολογηθούν σε αυτοματοποιημένες γραμμές επιφάνειας και τοποθέτησης. Σε ακραίες περιπτώσεις, η παραμόρφωση μπορεί να εμποδίσει ακόμη και τη συναρμολόγηση του συναρμολογημένου PCBA (συγκρότημα πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων) στο τελικό προϊόν.

Τα πρότυπα επιθεώρησης της IPC θα πρέπει να εμποδίζουν την επίτευξη των πιο σοβαρών λυγισμένων συμβουλίων να φτάσουν στον εξοπλισμό σας. Παρόλα αυτά, εάν η διαδικασία του κατασκευαστή PCB δεν είναι εντελώς εκτός ελέγχου, τότε η βασική αιτία της περισσότερης κάμψης εξακολουθεί να σχετίζεται με το σχεδιασμό. Ως εκ τούτου, συνιστάται να ελέγξετε διεξοδικά τη διάταξη PCB και να κάνετε τις απαραίτητες προσαρμογές πριν τοποθετήσετε την πρώτη σας σειρά πρωτότυπου. Αυτό μπορεί να αποτρέψει τις κακές αποδόσεις.

02
Ενότητα πλακέτας κυκλώματος

Ένας κοινός λόγος που σχετίζεται με το σχεδιασμό είναι ότι ο πίνακας τυπωμένου κυκλώματος δεν θα είναι σε θέση να επιτύχει αποδεκτή επίπεδη επίπεδη επειδή η διατομεακή δομή του είναι ασύμμετρη για το κέντρο της. Για παράδειγμα, εάν ένας σχεδιασμός 8 επιπέδων χρησιμοποιεί 4 στρώματα σήματος ή χαλκό πάνω από το κέντρο καλύπτει σχετικά ελαφριά τοπικά επίπεδα και 4 σχετικά συμπαγή επίπεδα κάτω, το στρες από τη μία πλευρά της στοίβας σε σχέση με το άλλο μπορεί να προκαλέσει μετά τη χάραξη, όταν το υλικό είναι ελασματοποιημένο με θέρμανση και πίεση, ολόκληρο το laminate θα παραμορφωθεί.

Ως εκ τούτου, είναι καλή πρακτική να σχεδιάζουμε τη στοίβα έτσι ώστε ο τύπος του στρώματος χαλκού (αεροπλάνο ή σήμα) να αντικατοπτρίζεται σε σχέση με το κέντρο. Στο παρακάτω σχήμα, οι αντιστοιχίες Top and Bottom Types, L2-L7, L3-L6 και L4-L5. Πιθανώς η κάλυψη του χαλκού σε όλα τα στρώματα σήματος είναι συγκρίσιμη, ενώ το επίπεδη στρώμα αποτελείται κυρίως από στερεό χυτό χαλκό. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε η πλακέτα κυκλώματος έχει μια καλή ευκαιρία να ολοκληρώσει μια επίπεδη επιφάνεια, η οποία είναι ιδανική για αυτοματοποιημένη συναρμολόγηση.

03
Πάχος διηλεκτρικού στρώματος PCB

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

Όταν το πάχος είναι διαφορετικό, μπορεί να είναι δύσκολο να ληφθεί μια υλική ομάδα που είναι εύκολο να κατασκευαστεί. Μερικές φορές λόγω χαρακτηριστικών όπως ίχνη κεραίας, η ασύμμετρη στοίβαξη μπορεί να είναι αναπόφευκτη, επειδή μπορεί να απαιτηθεί πολύ μεγάλη απόσταση μεταξύ του ίχνους της κεραίας και του επιπέδου αναφοράς του, αλλά βεβαιωθείτε ότι εξερευνήστε και εξαντλείτε όλα πριν προχωρήσετε. Άλλες επιλογές. Όταν απαιτείται ανομοιόμορφη διηλεκτρική απόσταση, οι περισσότεροι κατασκευαστές θα ζητήσουν να χαλαρώσουν ή να εγκαταλείψουν εντελώς τις αντιλήψεις και αν δεν μπορούν να εγκαταλείψουν, μπορεί να εγκαταλείψουν ακόμη και την εργασία. Δεν θέλουν να ανοικοδομήσουν αρκετές ακριβές παρτίδες με χαμηλές αποδόσεις και στη συνέχεια να αποκτήσουν αρκετές ειδικευμένες μονάδες για να καλύψουν την αρχική ποσότητα παραγγελίας.

04
Πρόβλημα πάχους PCB

Τα τόξα και οι ανατροπές είναι τα πιο κοινά προβλήματα ποιότητας. Όταν η στοίβα σας είναι ανισορροπημένη, 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 επιφάνειες σχεδιασμού και είναι σχετικά ασυνήθιστη, αλλά μπορεί να συμβεί εάν η διάταξή σας έχει πάντα ανομοιογενή κάλυψη χαλκού σε πολλαπλά στρώματα στην ίδια θέση. Συνήθως παρατηρείται σε σανίδες που χρησιμοποιούν τουλάχιστον 2 ουγγιές χαλκού και σχετικά υψηλό αριθμό στρωμάτων. Αυτό που συνέβη ήταν ότι μια περιοχή του διοικητικού συμβουλίου είχε μια μεγάλη ποσότητα χάλκινο περιοχής, ενώ το άλλο μέρος ήταν σχετικά απαλλαγμένο από χαλκό. Όταν αυτά τα στρώματα είναι πλαστικοποιημένα μεταξύ τους, η πλευρά που περιέχει χαλκό πιέζεται προς τα κάτω σε πάχος, ενώ η πλευρά χωρίς χαλκό ή χωρίς χαλκό πιέζεται προς τα κάτω.

Οι περισσότεροι πίνακες κυκλώματος που χρησιμοποιούν μισή ουγκιά ή 1 ουγκιά χαλκού δεν θα επηρεαστούν πολύ, αλλά όσο πιο βαρύτερα 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 αποφευχθεί αυτό, φροντίστε να ρίξετε τον χαλκό ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνεια του στρώματος. Εάν αυτό δεν είναι πρακτικό για ηλεκτρικές ή εκτιμήσεις βάρους, προσθέστε τουλάχιστον μερικές επιχρυσωμένες με τρύπες στο ελαφρύ στρώμα χαλκού και φροντίστε να συμπεριλάβετε μαξιλάρια για τρύπες 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 κατά το σχεδιασμό και την τοποθέτηση πολλαπλών επιπέδων PCB, πρέπει να δώσετε προσοχή τόσο στην ηλεκτρική απόδοση όσο και στη φυσική δομή, ακόμη και αν πρέπει να συμβιβαστείτε σε αυτές τις δύο πτυχές για να επιτύχετε έναν πρακτικό και κατασκευασμένο συνολικό σχεδιασμό. Όταν ζυγίζετε διάφορες επιλογές, λάβετε υπόψη ότι εάν είναι δύσκολο ή αδύνατο να γεμίσετε το τμήμα λόγω της παραμόρφωσης των τόξων και των στριμμένων μορφών, ένα σχέδιο με τέλεια ηλεκτρικά χαρακτηριστικά είναι ελάχιστα χρήσιμο. Ισορροπήστε τη στοίβα και δώστε προσοχή στη διανομή χαλκού σε κάθε στρώμα. Αυτά τα βήματα αυξάνουν τη δυνατότητα τελικά απόκτησης μιας πλακέτας κυκλώματος που είναι εύκολο να συναρμολογηθεί και να εγκατασταθεί.