La progettazione di un PCB multistrato (circuito stampato) può essere molto complicata. Il fatto che il progetto richieda l'uso di più di due strati significa che il numero richiesto di circuiti non potrà essere installato solo sulle superfici superiore e inferiore. Anche quando il circuito rientra nei due strati esterni, il progettista del PCB può decidere di aggiungere internamente strati di alimentazione e di terra per correggere i difetti di prestazione.

Dai problemi termici ai complessi problemi EMI (interferenza elettromagnetica) o ESD (scarica elettrostatica), esistono molti fattori diversi che possono portare a prestazioni del circuito non ottimali e devono essere risolti ed eliminati. Tuttavia, anche se il primo compito del progettista è correggere i problemi elettrici, è altrettanto importante non ignorare la configurazione fisica del circuito. Le schede elettricamente intatte potrebbero comunque piegarsi o torcersi, rendendo l'assemblaggio difficile o addirittura impossibile. Fortunatamente, l'attenzione alla configurazione fisica del PCB durante il ciclo di progettazione ridurrà al minimo i futuri problemi di assemblaggio. L'equilibrio tra strati è uno degli aspetti chiave di un circuito stampato meccanicamente stabile.

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Stacking PCB bilanciato

L'impilamento bilanciato è uno stack in cui la superficie dello strato e la struttura della sezione trasversale del circuito stampato sono entrambe ragionevolmente simmetriche. Lo scopo è quello di eliminare zone che potrebbero deformarsi se sottoposte a sollecitazioni durante il processo produttivo, soprattutto durante la fase di laminazione. Quando il circuito è deformato, è difficile appiattirlo per il montaggio. Ciò è particolarmente vero per i circuiti stampati che verranno assemblati su linee automatizzate di montaggio e posizionamento superficiale. In casi estremi, la deformazione può persino ostacolare l'assemblaggio del PCBA (assemblaggio del circuito stampato) assemblato nel prodotto finale.

Gli standard di ispezione di IPC dovrebbero impedire che le schede più gravemente piegate raggiungano la vostra attrezzatura. Tuttavia, se il processo del produttore del PCB non è completamente fuori controllo, la causa principale della maggior parte delle piegature è ancora legata alla progettazione. Pertanto, si consiglia di controllare attentamente il layout del PCB e di apportare le modifiche necessarie prima di effettuare l'ordine del primo prototipo. Ciò può evitare scarsi rendimenti.

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Sezione del circuito stampato

Un motivo comune legato alla progettazione è che il circuito stampato non sarà in grado di raggiungere una planarità accettabile perché la sua struttura in sezione trasversale è asimmetrica rispetto al suo centro. Ad esempio, se un progetto a 8 strati utilizza 4 strati di segnale o il rame al centro copre piani locali relativamente leggeri e 4 piani relativamente solidi sotto, la sollecitazione su un lato dello stack rispetto all'altro può causare Dopo l'incisione, quando il materiale viene laminato mediante riscaldamento e pressatura, l'intero laminato verrà deformato.

Pertanto è buona norma progettare lo stack in modo che il tipo di strato di rame (piano o segnale) sia speculare rispetto al centro. Nella figura seguente, i tipi superiore e inferiore corrispondono, L2-L7, L3-L6 e L4-L5 corrispondono. Probabilmente la copertura di rame su tutti gli strati del segnale è paragonabile, mentre lo strato planare è composto principalmente da rame solido fuso. Se questo è il caso, allora il circuito ha una buona opportunità di completare una superficie piana e piana, ideale per l'assemblaggio automatizzato.

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Spessore dello strato dielettrico del PCB

È inoltre buona abitudine bilanciare lo spessore dello strato dielettrico dell'intero stack. Idealmente, lo spessore di ciascuno strato dielettrico dovrebbe essere rispecchiato in modo simile al tipo di strato.

Quando lo spessore è diverso, può essere difficile ottenere un gruppo di materiali facile da produrre. A volte, a causa di caratteristiche come le tracce dell'antenna, l'impilamento asimmetrico può essere inevitabile, perché potrebbe essere necessaria una distanza molto grande tra la traccia dell'antenna e il suo piano di riferimento, ma assicurati di esplorare ed esaurire tutto prima di procedere. Altre opzioni. Quando è richiesta una spaziatura dielettrica non uniforme, la maggior parte dei produttori chiederà di allentare o abbandonare completamente le tolleranze di arco e torsione e, se non possono arrendersi, potrebbero addirittura rinunciare al lavoro. Non vogliono ricostruire numerosi lotti costosi con rendimenti bassi e alla fine ottenere unità qualificate sufficienti per soddisfare la quantità dell'ordine originale.

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Problema di spessore del PCB

Archi e torsioni sono i problemi di qualità più comuni. Quando lo stack è sbilanciato, c'è un'altra situazione che a volte causa controversie durante l'ispezione finale: lo spessore complessivo del PCB in diverse posizioni sul circuito cambierà. Questa situazione è causata da sviste di progettazione apparentemente minori ed è relativamente rara, ma può verificarsi se il layout presenta sempre una copertura di rame non uniforme su più livelli nella stessa posizione. Di solito si vede su schede che utilizzano almeno 2 once di rame e un numero relativamente elevato di strati. Quello che è successo è che un'area della tavola aveva una grande quantità di rame versato, mentre l'altra parte era relativamente priva di rame. Quando questi strati vengono laminati insieme, il lato contenente rame viene pressato fino a raggiungere uno spessore, mentre il lato senza rame o senza rame viene pressato.

La maggior parte dei circuiti stampati che utilizzano mezza oncia o 1 oncia di rame non saranno influenzati molto, ma più pesante è il rame, maggiore sarà la perdita di spessore. Ad esempio, se si dispone di 8 strati da 3 once di rame, le aree con una copertura di rame più leggera possono facilmente scendere al di sotto della tolleranza dello spessore totale. Per evitare che ciò accada, assicurati di versare il rame in modo uniforme sull'intera superficie dello strato. Se ciò non è pratico per considerazioni elettriche o di peso, aggiungi almeno alcuni fori passanti placcati sullo strato di rame leggero e assicurati di includere cuscinetti per i fori su ogni strato. Queste strutture con foro/cuscinetto forniranno supporto meccanico sull'asse Y, riducendo così la perdita di spessore.

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Sacrificare il successo

Anche quando si progettano e si dispongono PCB multistrato, è necessario prestare attenzione sia alle prestazioni elettriche che alla struttura fisica, anche se è necessario scendere a compromessi su questi due aspetti per ottenere un progetto complessivo pratico e realizzabile. Quando si valutano le varie opzioni, tenere presente che se è difficile o impossibile riempire la parte a causa della deformazione dell'arco e delle forme attorcigliate, un design con caratteristiche elettriche perfette è di scarsa utilità. Bilancia la pila e presta attenzione alla distribuzione del rame su ogni strato. Questi passaggi aumentano la possibilità di ottenere finalmente un circuito stampato facile da assemblare e installare.