Desain PCB multilayer (papan sirkuit tercetak) bisa sangat rumit. Fakta bahwa desainnya bahkan memerlukan penggunaan lebih dari dua lapisan berarti bahwa jumlah sirkuit yang diperlukan tidak akan dapat dipasang hanya pada permukaan atas dan bawah. Bahkan ketika sirkuit cocok dengan dua lapisan luar, perancang PCB dapat memutuskan untuk menambahkan lapisan daya dan ground secara internal untuk memperbaiki cacat kinerja.

Dari masalah termal hingga masalah EMI (Electromagnetic Interference) atau ESD (Electrostatic Discharge) yang kompleks, ada banyak faktor berbeda yang dapat menyebabkan kinerja sirkuit di bawah optimal dan perlu diselesaikan serta dihilangkan. Namun, meskipun tugas pertama Anda sebagai seorang desainer adalah memperbaiki masalah kelistrikan, penting juga untuk tidak mengabaikan konfigurasi fisik papan sirkuit. Papan yang utuh secara elektrik mungkin masih bengkok atau terpuntir, membuat perakitan menjadi sulit atau bahkan tidak mungkin. Untungnya, perhatian pada konfigurasi fisik PCB selama siklus desain akan meminimalkan masalah perakitan di masa depan. Keseimbangan lapisan-ke-lapisan adalah salah satu aspek kunci dari papan sirkuit yang stabil secara mekanis.

01
Penumpukan PCB seimbang

Penumpukan seimbang adalah tumpukan di mana permukaan lapisan dan struktur penampang papan sirkuit cetak keduanya cukup simetris. Tujuannya adalah untuk menghilangkan area yang mungkin berubah bentuk saat terkena tekanan selama proses produksi, terutama pada tahap laminasi. Ketika papan sirkuit berubah bentuk, sulit untuk meletakkannya rata untuk perakitan. Hal ini terutama berlaku untuk papan sirkuit yang akan dipasang pada jalur pemasangan dan penempatan permukaan otomatis. Dalam kasus ekstrim, deformasi bahkan dapat menghambat perakitan PCBA (perakitan papan sirkuit tercetak) yang telah dirakit menjadi produk akhir.

Standar pemeriksaan IPC harus mencegah papan yang paling bengkok mencapai peralatan Anda. Namun demikian, jika proses pembuatan PCB tidak sepenuhnya lepas kendali, akar penyebab sebagian besar pembengkokan masih terkait dengan desain. Oleh karena itu, Anda disarankan untuk memeriksa tata letak PCB secara menyeluruh dan melakukan penyesuaian yang diperlukan sebelum melakukan pemesanan prototipe pertama Anda. Hal ini dapat mencegah hasil yang buruk.

02
Bagian papan sirkuit

Alasan umum terkait desain adalah bahwa papan sirkuit tercetak tidak akan mampu mencapai kerataan yang dapat diterima karena struktur penampangnya asimetris terhadap bagian tengahnya. Misalnya, jika desain 8 lapisan menggunakan 4 lapisan sinyal atau tembaga di tengahnya menutupi bidang lokal yang relatif ringan dan 4 bidang yang relatif padat di bawahnya, tegangan pada satu sisi tumpukan relatif terhadap sisi lainnya dapat menyebabkan Setelah etsa, ketika material dilaminasi dengan pemanasan dan pengepresan, seluruh laminasi akan berubah bentuk.

Oleh karena itu, merupakan praktik yang baik untuk mendesain tumpukan sehingga jenis lapisan tembaga (bidang atau sinyal) dicerminkan terhadap pusatnya. Pada gambar di bawah, tipe atas dan bawah cocok, L2-L7, L3-L6 dan L4-L5 cocok. Mungkin cakupan tembaga pada semua lapisan sinyal sebanding, sedangkan lapisan planar sebagian besar terdiri dari tembaga cor padat. Jika ini masalahnya, maka papan sirkuit memiliki peluang bagus untuk menyelesaikan permukaan yang rata dan rata, yang ideal untuk perakitan otomatis.

03
Ketebalan lapisan dielektrik PCB

Ini juga merupakan kebiasaan yang baik untuk menyeimbangkan ketebalan lapisan dielektrik seluruh tumpukan. Idealnya, ketebalan setiap lapisan dielektrik harus dicerminkan dengan cara yang sama seperti jenis lapisan yang dicerminkan.

Jika ketebalannya berbeda, mungkin sulit mendapatkan kelompok bahan yang mudah dibuat. Terkadang karena fitur seperti jejak antena, penumpukan asimetris mungkin tidak dapat dihindari, karena mungkin diperlukan jarak yang sangat jauh antara jejak antena dan bidang referensinya, namun harap pastikan untuk menjelajahi dan menghabiskan semuanya sebelum melanjutkan. Pilihan lain. Ketika jarak dielektrik yang tidak merata diperlukan, sebagian besar produsen akan meminta untuk melonggarkan atau sepenuhnya mengabaikan toleransi busur dan putaran, dan jika mereka tidak dapat menyerah, mereka bahkan mungkin berhenti bekerja. Mereka tidak ingin membangun kembali beberapa batch mahal dengan hasil rendah, dan akhirnya mendapatkan unit yang cukup berkualitas untuk memenuhi jumlah pesanan awal.

04
Masalah ketebalan PCB

Busur dan tikungan adalah masalah kualitas yang paling umum. Ketika tumpukan Anda tidak seimbang, ada situasi lain yang terkadang menimbulkan kontroversi dalam pemeriksaan akhir-ketebalan PCB keseluruhan pada posisi berbeda di papan sirkuit akan berubah. Situasi ini disebabkan oleh kesalahan desain yang tampaknya kecil dan relatif jarang terjadi, namun hal ini dapat terjadi jika tata letak Anda selalu memiliki cakupan tembaga yang tidak merata pada beberapa lapisan di lokasi yang sama. Biasanya terlihat pada papan yang menggunakan setidaknya 2 ons tembaga dan jumlah lapisan yang relatif banyak. Yang terjadi adalah salah satu bagian papan tersebut terdapat banyak kandungan tembaga, sedangkan bagian lainnya relatif bebas tembaga. Ketika lapisan-lapisan ini dilaminasi bersama, sisi yang mengandung tembaga ditekan hingga mencapai ketebalan, sedangkan sisi bebas tembaga atau bebas tembaga ditekan ke bawah.

Kebanyakan papan sirkuit yang menggunakan setengah ons atau 1 ons tembaga tidak akan terpengaruh banyak, namun semakin berat tembaganya, semakin besar kehilangan ketebalannya. Misalnya, jika Anda memiliki 8 lapisan tembaga seberat 3 ons, area dengan cakupan tembaga yang lebih ringan dapat dengan mudah berada di bawah toleransi ketebalan total. Untuk mencegah hal ini terjadi, pastikan untuk menuangkan tembaga secara merata ke seluruh permukaan lapisan. Jika hal ini tidak praktis karena pertimbangan listrik atau berat, setidaknya tambahkan beberapa lubang tembus pada lapisan tembaga ringan dan pastikan untuk menyertakan bantalan untuk lubang pada setiap lapisan. Struktur lubang/pad ini akan memberikan dukungan mekanis pada sumbu Y, sehingga mengurangi kehilangan ketebalan.

05
Korbankan kesuksesan

Bahkan saat merancang dan memasang PCB multi-lapis, Anda harus memperhatikan kinerja kelistrikan dan struktur fisik, meskipun Anda perlu berkompromi pada kedua aspek ini untuk mencapai desain keseluruhan yang praktis dan dapat diproduksi. Saat menimbang berbagai pilihan, perlu diingat bahwa jika sulit atau tidak mungkin untuk mengisi bagian tersebut karena deformasi busur dan bentuk bengkok, desain dengan karakteristik kelistrikan yang sempurna tidak akan banyak berguna. Seimbangkan tumpukan dan perhatikan distribusi tembaga pada setiap lapisan. Langkah-langkah ini meningkatkan kemungkinan untuk mendapatkan papan sirkuit yang mudah dirakit dan dipasang.