Dizajn višeslojnog PCB-a (tiskane pločice) može biti vrlo kompliciran. Činjenica da dizajn čak zahtijeva upotrebu više od dva sloja znači da se potreban broj sklopova neće moći ugraditi samo na gornju i donju površinu. Čak i kada sklop stane u dva vanjska sloja, dizajner PCB-a može odlučiti interno dodati slojeve napajanja i uzemljenja kako bi ispravio nedostatke u izvedbi.

Od toplinskih problema do složenih EMI (elektromagnetskih smetnji) ili ESD (elektrostatičkog pražnjenja), mnogo je različitih čimbenika koji mogu dovesti do neoptimalne izvedbe kruga i potrebno ih je riješiti i eliminirati. Međutim, iako je vaš prvi zadatak kao dizajnera ispraviti električne probleme, jednako je važno ne zanemariti fizičku konfiguraciju tiskane ploče. Električno neoštećene ploče se još uvijek mogu savijati ili uvijati, čineći sastavljanje teškim ili čak nemogućim. Srećom, pozornost na fizičku konfiguraciju PCB-a tijekom ciklusa dizajna smanjit će buduće probleme sa sastavljanjem. Ravnoteža između slojeva jedan je od ključnih aspekata mehanički stabilne tiskane ploče.

01
Balansirano slaganje tiskanih ploča

Uravnoteženo slaganje je slaganje u kojem su površina sloja i struktura poprečnog presjeka tiskane pločice razumno simetrični. Svrha je eliminirati područja koja se mogu deformirati kada su izložena naprezanju tijekom procesa proizvodnje, posebno tijekom faze laminacije. Kada je tiskana ploča deformirana, teško ju je položiti ravno za sastavljanje. To posebno vrijedi za sklopovske ploče koje će se sastavljati na automatiziranim linijama za površinsku montažu i postavljanje. U ekstremnim slučajevima, deformacija može čak spriječiti sklapanje sklopljene PCBA (sklop tiskane ploče) u konačni proizvod.

IPC-ovi standardi inspekcije trebali bi spriječiti da najjače savijene ploče dopru do vaše opreme. Unatoč tome, ako proces proizvođača PCB-a nije potpuno izvan kontrole, tada je temeljni uzrok većine savijanja još uvijek povezan s dizajnom. Stoga se preporučuje da temeljito provjerite izgled tiskane pločice i izvršite potrebne prilagodbe prije nego što naručite prvi prototip. Time se mogu spriječiti slabi prinosi.

02
Sekcija tiskane ploče

Uobičajeni razlog vezan uz dizajn je da tiskana ploča neće moći postići prihvatljivu ravnost jer je njezina struktura poprečnog presjeka asimetrična u odnosu na središte. Na primjer, ako 8-slojni dizajn koristi 4 signalna sloja ili bakar preko središta pokriva relativno lagane lokalne ravnine i 4 relativno čvrste ravnine ispod, stres na jednoj strani hrpe u odnosu na drugu može uzrokovati Nakon jetkanja, kada materijal laminiran zagrijavanjem i prešanjem, cijeli laminat će se deformirati.

Stoga je dobra praksa dizajnirati hrpu tako da se vrsta bakrenog sloja (ravnina ili signal) zrcali u odnosu na središte. Na donjoj slici, gornji i donji tip se podudaraju, L2-L7, L3-L6 i L4-L5 se podudaraju. Vjerojatno je pokrivenost bakrom na svim slojevima signala usporediva, dok se planarni sloj uglavnom sastoji od čvrstog lijevanog bakra. Ako je to slučaj, tada tiskana ploča ima dobru priliku za dovršetak ravne, ravne površine, što je idealno za automatiziranu montažu.

03
PCB debljina sloja dielektrika

Također je dobra navika uravnotežiti debljinu dielektričnog sloja cijelog niza. U idealnom slučaju, debljina svakog dielektričnog sloja trebala bi biti preslikana na sličan način kao što se preslikava vrsta sloja.

Kada je debljina različita, može biti teško dobiti grupu materijala koju je lako proizvesti. Ponekad zbog značajki kao što su tragovi antene, asimetrično slaganje može biti neizbježno, jer može biti potrebna vrlo velika udaljenost između traga antene i njezine referentne ravnine, ali svakako istražite i iscrpite sve prije nego nastavite. Ostale mogućnosti. Kada je potreban nejednak dielektrični razmak, većina proizvođača će tražiti da se opuste ili potpuno napuste tolerancije luka i uvijanja, a ako ne mogu odustati, mogu čak i odustati od posla. Oni ne žele obnoviti nekoliko skupih serija s malim prinosima, a zatim konačno dobiti dovoljno kvalificiranih jedinica da zadovolje izvornu količinu narudžbe.

04
Problem debljine PCB-a

Lukovi i uvijanja najčešći su problemi s kvalitetom. Kada je vaš skup neuravnotežen, postoji još jedna situacija koja ponekad izaziva kontroverze u konačnoj inspekciji - ukupna debljina PCB-a na različitim mjestima na tiskanoj ploči će se promijeniti. Ova situacija uzrokovana je 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 velik broj slojeva. Ono što se dogodilo je da je jedno područje ploče imalo veliku količinu bakrene površine, dok je drugi dio bio relativno bez bakra. Kada su ovi slojevi laminirani zajedno, strana koja sadrži bakar se pritisne prema dolje na debljinu, dok se strana bez bakra ili bez bakra pritisne prema dolje.

Na većinu tiskanih ploča koje koriste pola unce ili 1 uncu bakra to neće mnogo utjecati, ali što je bakar teži, to je veći gubitak debljine. Na primjer, ako imate 8 slojeva od 3 unce bakra, područja s lakšim slojem bakra mogu lako pasti ispod ukupne tolerancije debljine. Kako biste spriječili da se to dogodi, pobrinite se da ravnomjerno ulijete bakar u cijelu površinu sloja. Ako je to nepraktično zbog električnih ili težinskih razloga, barem dodajte neke obložene rupe na sloju svijetlog bakra i svakako uključite jastučiće za rupe na svakom sloju. Ove strukture rupa/jastučića pružit će mehaničku potporu na Y osi, čime se smanjuje gubitak debljine.

05
Žrtvujte uspjeh

Čak i kada dizajnirate i postavljate višeslojne PCB-e, morate obratiti pozornost i na električnu izvedbu i na fizičku strukturu, čak i ako morate napraviti kompromis s ova dva aspekta kako biste postigli praktičan i proizvodljiv cjelokupni dizajn. Prilikom vaganja različitih opcija, imajte na umu da ako je teško ili nemoguće ispuniti dio zbog deformacije luka i uvrnutih oblika, dizajn sa savršenim električnim karakteristikama je malo koristan. Uravnotežite hrpu i obratite pozornost na raspodjelu bakra na svakom sloju. Ovi koraci povećavaju mogućnost konačnog dobivanja tiskane ploče koju je lako sastaviti i instalirati.