העיצוב של PCB רב שכבתי (לוח מעגלים מודפס) יכול להיות מסובך מאוד. העובדה שהתכנון אפילו מצריך שימוש ביותר משתי שכבות פירושה שלא ניתן יהיה להתקין את מספר המעגלים הנדרש רק על המשטח העליון והתחתון. גם כאשר המעגל אכן מתאים לשתי השכבות החיצוניות, מעצב ה-PCB יכול להחליט להוסיף שכבות מתח והארקה פנימית כדי לתקן פגמים בביצועים.

החל מבעיות תרמיות ועד בעיות EMI (הפרעות אלקטרומגנטיות) או ESD (פריקה אלקטרוסטטית) מורכבים, ישנם גורמים רבים ושונים שיכולים להוביל לביצועי מעגל לא אופטימליים ויש לפתור ולבטל אותם. עם זאת, למרות שהמשימה הראשונה שלך כמעצב היא לתקן בעיות חשמל, חשוב לא פחות לא להתעלם מהתצורה הפיזית של המעגל. לוחות שלמים חשמלית עשויים עדיין להתכופף או להתפתל, מה שהופך את ההרכבה לקשה או אפילו בלתי אפשרית. למרבה המזל, תשומת לב לתצורה הפיזית של PCB במהלך מחזור התכנון תמזער את בעיות הרכבה עתידיות. איזון שכבה לשכבה הוא אחד ההיבטים המרכזיים של לוח מעגל יציב מבחינה מכנית.

01
ערימת PCB מאוזנת

ערימה מאוזנת היא ערימה שבה משטח השכבה ומבנה החתך של המעגל המודפס שניהם סימטריים באופן סביר. המטרה היא להעלים אזורים שעלולים להתעוות כאשר הם נתונים ללחץ במהלך תהליך הייצור, במיוחד בשלב הלמינציה. כאשר לוח המעגלים מעוות, קשה להניח אותו שטוח להרכבה. זה נכון במיוחד עבור לוחות מעגלים שיורכבו על קווי הרכבה ומיקום אוטומטיים על פני השטח. במקרים קיצוניים, עיוות יכול אפילו להפריע להרכבת ה-PCBA (מכלול המעגלים המודפסים) המורכב למוצר הסופי.

תקני הבדיקה של IPC אמורים למנוע מהלוחות הכפופים ביותר להגיע לציוד שלך. עם זאת, אם תהליך יצרן ה-PCB אינו יוצא לחלוטין משליטה, אזי הסיבה העיקרית לרוב הכיפוף עדיין קשורה לתכנון. לכן, מומלץ לבדוק היטב את פריסת ה-PCB ולבצע את ההתאמות הנדרשות לפני ביצוע הזמנת אב הטיפוס הראשונה. זה יכול למנוע תשואה ירודה.

02
קטע לוח מעגלים

סיבה נפוצה הקשורה לתכנון היא שהמעגל המודפס לא יוכל להשיג שטוחות מקובלת מכיוון שמבנה החתך שלו אינו סימטרי לגבי מרכזו. לדוגמה, אם עיצוב בן 8 שכבות משתמש ב-4 שכבות אות או נחושת מעל המרכז מכסה מישורים מקומיים קלים יחסית ו-4 מישורים מוצקים יחסית מתחת, הלחץ בצד אחד של הערימה ביחס לצד השני עלול לגרום לאחר תחריט, כאשר החומר הוא למינציה על ידי חימום ולחיצה, הלמינציה כולה תהיה מעוותת.

לכן, עדיף לתכנן את המחסנית כך שסוג שכבת הנחושת (מישור או אות) ישתקף ביחס למרכז. באיור למטה, הסוגים העליונים והתחתונים תואמים, L2-L7, L3-L6 ו-L4-L5 תואמים. כנראה שכיסוי הנחושת בכל שכבות האותות דומה, בעוד השכבה המישורית מורכבת בעיקר מנחושת יצוקה מוצקה. אם זה המקרה, אז ללוח המעגלים יש הזדמנות טובה להשלים משטח שטוח ושטוח, שהוא אידיאלי להרכבה אוטומטית.

03
עובי שכבת PCB דיאלקטרי

זה גם הרגל טוב לאזן את עובי השכבה הדיאלקטרית של כל הערימה. באופן אידיאלי, העובי של כל שכבה דיאלקטרית צריך להיות שיקוף באופן דומה לסוג השכבה שיקוף.

כאשר העובי שונה, עלול להיות קשה להשיג קבוצת חומרים שקל לייצר. לפעמים עקב תכונות כמו עקבות אנטנה, ערימה א-סימטרית עשויה להיות בלתי נמנעת, מכיוון שייתכן שיידרש מרחק גדול מאוד בין עקבות האנטנה למישור הייחוס שלה, אך אנא הקפידו לחקור ולמצות הכל לפני שתמשיך. אפשרויות אחרות. כאשר נדרש מרווח דיאלקטרי לא אחיד, רוב היצרנים יבקשו להירגע או לנטוש לחלוטין את סובלנות הקשת והפיתול, ואם הם לא יכולים לוותר, הם עלולים אפילו לוותר על העבודה. הם לא רוצים לבנות מחדש כמה אצוות יקרות עם תשואה נמוכה, ואז סוף סוף לקבל מספיק יחידות מוסמכות כדי לעמוד בכמות ההזמנה המקורית.

04
בעיית עובי PCB

קשתות ופיתולים הם בעיות האיכות הנפוצות ביותר. כאשר הערימה שלך לא מאוזנת, יש מצב נוסף שלעיתים גורם למחלוקת בבדיקה הסופית - עובי ה-PCB הכולל במיקומים שונים על המעגל ישתנה. מצב זה נגרם כתוצאה מהשגחות עיצוב קטנות לכאורה והוא נדיר יחסית, אבל זה יכול לקרות אם לפריסה שלך תמיד יש כיסוי נחושת לא אחיד על מספר שכבות באותו מיקום. זה נראה בדרך כלל על לוחות המשתמשים לפחות 2 אונקיות של נחושת ומספר גבוה יחסית של שכבות. מה שקרה הוא שבאזור אחד של הלוח היה כמות גדולה של שטח שנשפך בנחושת, בעוד שבחלק השני היה יחסית נקי מנחושת. כאשר שכבות אלו משולבות יחדיו, הצד המכיל נחושת נלחץ כלפי מטה לעובי, ואילו הצד נטול הנחושת או הנחושת נלחץ כלפי מטה.

רוב המעגלים המשתמשים בחצי אונקיה או 1 אונקיה של נחושת לא יושפעו הרבה, אבל ככל שהנחושת כבדה יותר, כך אובדן העובי גדול יותר. לדוגמה, אם יש לך 8 שכבות של 3 אונקיות של נחושת, אזורים עם כיסוי נחושת קל יותר יכולים לרדת בקלות מתחת לסבולת העובי הכוללת. כדי למנוע את זה, הקפידו לשפוך את הנחושת באופן שווה לכל פני השכבה. אם זה לא מעשי משיקולי חשמל או משקל, הוסף לפחות כמה חורים מצופים בשכבת הנחושת הקלה והקפיד לכלול רפידות לחורים בכל שכבה. מבני חורים/רפידים אלה יספקו תמיכה מכנית על ציר ה-Y, ובכך יפחיתו את אובדן העובי.

05
להקריב הצלחה

גם בעת תכנון ופריסת PCBs רב-שכבתיים, עליך לשים לב הן לביצועים החשמליים והן למבנה הפיזי, גם אם אתה צריך להתפשר על שני ההיבטים הללו כדי להשיג עיצוב כולל מעשי וניתן לייצור. כאשר שוקלים אפשרויות שונות, זכור כי אם קשה או בלתי אפשרי למלא את החלק עקב עיוות הקשת והצורות המעוותות, עיצוב בעל מאפיינים חשמליים מושלמים אינו מועיל. איזון הערימה ושימו לב לפיזור הנחושת על כל שכבה. שלבים אלו מגדילים את האפשרות להשיג סוף סוף לוח מעגל שקל להרכבה ולהתקנה.