Конструкция многослойной печатной платы (печатной платы) может быть очень сложной. Тот факт, что конструкция даже требует использования более двух слоев, означает, что необходимое количество схем не удастся установить только на верхней и нижней поверхностях. Даже если схема помещается в два внешних слоя, разработчик печатной платы может решить добавить внутренние слои питания и земли, чтобы исправить дефекты производительности.

От тепловых проблем до сложных проблем EMI (электромагнитных помех) или ESD (электростатического разряда) существует множество различных факторов, которые могут привести к неоптимальной работе схемы и которые необходимо решить и устранить. Однако, хотя вашей первой задачей как проектировщика является устранение электрических проблем, не менее важно не игнорировать физическую конфигурацию печатной платы. Электрически неповрежденные платы могут по-прежнему гнуться или перекручиваться, что затрудняет или даже делает сборку невозможной. К счастью, внимание к физической конфигурации печатной платы во время цикла проектирования сведет к минимуму будущие проблемы со сборкой. Баланс между слоями — один из ключевых аспектов механически стабильной печатной платы.

01
Сбалансированное стекирование печатных плат

Сбалансированная стопка — это стопка, в которой поверхность слоя и структура поперечного сечения печатной платы достаточно симметричны. Цель состоит в том, чтобы устранить области, которые могут деформироваться под воздействием напряжения во время производственного процесса, особенно на этапе ламинирования. Когда печатная плата деформирована, ее трудно разложить для сборки. Это особенно актуально для печатных плат, которые будут собираться на автоматизированных линиях поверхностного монтажа и размещения. В крайних случаях деформация может даже помешать сборке собранной печатной платы (печатной платы) в конечный продукт.

Стандарты проверки IPC должны предотвращать попадание наиболее сильно изогнутых плат в ваше оборудование. Тем не менее, если процесс изготовления печатной платы не полностью вышел из-под контроля, то основная причина большинства изгибов по-прежнему связана с конструкцией. Поэтому рекомендуется тщательно проверить разводку печатной платы и внести необходимые корректировки перед размещением первого заказа на прототип. Это может предотвратить плохой урожай.

02
Секция печатной платы

Распространенная причина, связанная с конструкцией, заключается в том, что печатная плата не сможет достичь приемлемой плоскостности, поскольку ее структура поперечного сечения асимметрична относительно ее центра. Например, если в 8-слойной конструкции используются 4 сигнальных слоя или медь над центром покрывает относительно легкие локальные плоскости и 4 относительно сплошные плоскости ниже, напряжение на одной стороне пакета относительно другой может привести к тому, что после травления материал ламинируется путем нагрева и прессования, весь ламинат будет деформироваться.

Поэтому рекомендуется проектировать стопку таким образом, чтобы тип медного слоя (плоскость или сигнал) был зеркальным относительно центра. На рисунке ниже верхний и нижний типы совпадают, L2-L7, L3-L6 и L4-L5 совпадают. Вероятно, медное покрытие на всех сигнальных слоях сопоставимо, тогда как планарный слой в основном состоит из цельной литой меди. Если это так, то у печатной платы есть хорошая возможность получить плоскую, плоскую поверхность, которая идеально подходит для автоматизированной сборки.

03
Толщина диэлектрического слоя печатной платы

Также хорошей привычкой является балансировка толщины диэлектрического слоя всей стопки. В идеале толщина каждого диэлектрического слоя должна быть зеркально отражена таким же образом, как и тип слоя.

Когда толщина разная, может быть сложно получить группу материалов, которую легко изготовить. Иногда из-за таких особенностей, как трассы антенны, асимметричное наложение может быть неизбежным, поскольку может потребоваться очень большое расстояние между трассой антенны и ее опорной плоскостью, но, пожалуйста, обязательно изучите и исчерпайте все, прежде чем продолжить. Другие варианты. Когда требуется неравномерное расстояние между диэлектриками, большинство производителей попросят смягчить или полностью отказаться от допусков на изгиб и скручивание, а если они не смогут сдаться, они могут даже отказаться от работы. Они не хотят восстанавливать несколько дорогостоящих партий с низкой производительностью, а затем, наконец, получить достаточно квалифицированных единиц, чтобы удовлетворить первоначальный объем заказа.

04
Проблема с толщиной печатной платы

Искривления и скручивания являются наиболее распространенными проблемами качества. Когда ваш стек несбалансирован, возникает еще одна ситуация, которая иногда вызывает разногласия при окончательной проверке — общая толщина печатной платы в разных местах платы будет меняться. Эта ситуация вызвана, казалось бы, незначительными недочетами при проектировании и встречается относительно редко, но это может произойти, если ваша разводка всегда имеет неравномерное покрытие медью на нескольких слоях в одном и том же месте. Обычно это можно увидеть на платах, в которых используется не менее 2 унций меди и относительно большое количество слоев. Произошло следующее: одна область платы имела большое количество залитой медью области, в то время как другая часть была относительно свободна от меди. Когда эти слои ламинируются вместе, медьсодержащая сторона прижимается до толщины, в то время как сторона, не содержащая меди или не содержащая меди, прижимается.

На большинстве печатных плат, в которых используется пол-унции или 1 унция меди, это не сильно повлияет, но чем тяжелее медь, тем больше потеря толщины. Например, если у вас есть 8 слоев меди по 3 унции, области с более легким медным покрытием могут легко оказаться ниже общего допуска по толщине. Чтобы этого не произошло, следите за тем, чтобы медь заливалась равномерно по всей поверхности слоя. Если это нецелесообразно по электрическим соображениям или по весу, по крайней мере, добавьте несколько металлизированных сквозных отверстий на слой из легкой меди и обязательно включите площадки для отверстий на каждом слое. Эти конструкции с отверстиями/подушками будут обеспечивать механическую поддержку по оси Y, тем самым уменьшая потерю толщины.

05
Жертвовать успехом

Даже при проектировании и монтаже многослойных печатных плат вы должны обращать внимание как на электрические характеристики, так и на физическую структуру, даже если вам нужно пойти на компромисс по этим двум аспектам, чтобы получить практичную и технологичную общую конструкцию. При взвешивании различных вариантов имейте в виду, что если заполнение детали затруднено или невозможно из-за деформации дуги и искривленных форм, конструкция с идеальными электрическими характеристиками малопригодна. Сбалансируйте стопку и обратите внимание на распределение меди на каждом слое. Эти шаги увеличивают возможность получения в конечном итоге печатной платы, которую легко собрать и установить.