Návrh viacvrstvovej dosky plošných spojov (PCB) môže byť veľmi komplikovaný. Skutočnosť, že konštrukcia dokonca vyžaduje použitie viac ako dvoch vrstiev, znamená, že potrebný počet okruhov nebude možné inštalovať len na vrchnú a spodnú plochu. Aj keď sa obvod zmestí do dvoch vonkajších vrstiev, dizajnér PCB sa môže rozhodnúť pridať napájacie a uzemňovacie vrstvy interne, aby opravili výkonnostné chyby.

Od tepelných problémov až po zložité problémy EMI (elektromagnetické rušenie) alebo ESD (elektrostatický výboj), existuje veľa rôznych faktorov, ktoré môžu viesť k suboptimálnemu výkonu obvodu a je potrebné ich vyriešiť a odstrániť. Aj keď je vašou prvou úlohou ako dizajnéra opraviť elektrické problémy, je rovnako dôležité neignorovať fyzickú konfiguráciu dosky plošných spojov. Elektricky neporušené dosky sa môžu stále ohýbať alebo krútiť, čo sťažuje alebo dokonca znemožňuje montáž. Našťastie pozornosť venovaná fyzickej konfigurácii PCB počas cyklu návrhu minimalizuje budúce problémy s montážou. Rovnováha medzi vrstvami je jedným z kľúčových aspektov mechanicky stabilnej dosky plošných spojov.

01
Vyvážené stohovanie DPS

Vyvážené stohovanie je stohovanie, v ktorom sú povrch vrstvy a štruktúra prierezu dosky s plošnými spojmi primerane symetrické. Účelom je eliminovať oblasti, ktoré sa môžu deformovať pri namáhaní počas výrobného procesu, najmä počas fázy laminácie. Keď je doska plošných spojov deformovaná, je ťažké ju položiť naplocho na montáž. To platí najmä pre dosky plošných spojov, ktoré sa budú montovať na automatizovaných linkách na povrchovú montáž a umiestnenie. V extrémnych prípadoch môže deformácia dokonca brániť montáži zostaveného PCBA (montáž dosky s plošnými spojmi) do finálneho produktu.

Inšpekčné štandardy IPC by mali zabrániť tomu, aby sa najťažšie ohnuté dosky dostali k vášmu zariadeniu. Napriek tomu, ak proces výrobcu PCB nie je úplne mimo kontroly, potom hlavná príčina väčšiny ohýbania stále súvisí s dizajnom. Preto sa odporúča, aby ste pred zadaním prvej objednávky prototypu dôkladne skontrolovali rozloženie PCB a vykonali potrebné úpravy. To môže zabrániť slabým výnosom.

02
Časť dosky plošných spojov

Bežným dôvodom súvisiacim s dizajnom je, že doska plošných spojov nebude schopná dosiahnuť prijateľnú rovinnosť, pretože jej štruktúra prierezu je asymetrická okolo stredu. Napríklad, ak 8-vrstvový dizajn používa 4 signálne vrstvy alebo meď cez stred pokrýva relatívne ľahké miestne roviny a 4 relatívne pevné roviny pod nimi, napätie na jednej strane stohu vzhľadom na druhú môže spôsobiť Po leptaní, keď materiál sa laminuje zahrievaním a lisovaním, celý laminát sa zdeformuje.

Preto je dobrou praxou navrhnúť zásobník tak, aby sa typ medenej vrstvy (rovina alebo signál) zrkadlil vzhľadom na stred. Na obrázku nižšie sa zhodujú horné a spodné typy, L2-L7, L3-L6 a L4-L5. Pravdepodobne je pokrytie meďou na všetkých signálových vrstvách porovnateľné, zatiaľ čo rovinná vrstva je zložená hlavne z pevnej liatej medi. Ak je to tak, potom má doska plošných spojov dobrú príležitosť na dokončenie rovného, ​​rovného povrchu, ktorý je ideálny pre automatizovanú montáž.

03
Hrúbka dielektrickej vrstvy DPS

Dobrým zvykom je tiež vyrovnať hrúbku dielektrickej vrstvy celého stohu. V ideálnom prípade by sa hrúbka každej dielektrickej vrstvy mala zrkadliť podobným spôsobom, akým sa zrkadlí typ vrstvy.

Keď je hrúbka iná, môže byť ťažké získať skupinu materiálov, ktorá sa ľahko vyrába. Niekedy kvôli vlastnostiam, ako sú trasy antény, môže byť asymetrické stohovanie nevyhnutné, pretože môže byť potrebná veľmi veľká vzdialenosť medzi dráhou antény a jej referenčnou rovinou, ale pred pokračovaním sa uistite, že ste všetko preskúmali a vyčerpali. Ďalšie možnosti. Keď sa vyžaduje nerovnomerné dielektrické rozmiestnenie, väčšina výrobcov požiada o uvoľnenie alebo úplné opustenie tolerancií sklonu a krútenia, a ak sa nemôžu vzdať, môžu dokonca vzdať prácu. Nechcú prestavať niekoľko drahých šarží s nízkymi výnosmi a potom konečne získať dostatok kvalifikovaných jednotiek na splnenie pôvodného množstva objednávky.

04
Problém s hrúbkou PCB

Oblúky a zákruty sú najčastejšími problémami s kvalitou. Keď je váš zásobník nevyvážený, existuje ďalšia situácia, ktorá niekedy spôsobuje kontroverziu pri konečnej kontrole - celková hrúbka PCB na rôznych miestach na doske plošných spojov sa zmení. Táto situácia je spôsobená zdanlivo malými prehliadkami dizajnu a je relatívne neobvyklá, ale môže sa to stať, ak má vaše rozloženie vždy nerovnomerné pokrytie medi na viacerých vrstvách na rovnakom mieste. Zvyčajne je to vidieť na doskách, ktoré používajú najmenej 2 unce medi a relatívne vysoký počet vrstiev. Stalo sa, že jedna oblasť dosky mala veľké množstvo medenej oblasti, zatiaľ čo druhá časť bola relatívne bez medi. Keď sú tieto vrstvy laminované dohromady, strana obsahujúca meď sa stlačí na hrúbku, zatiaľ čo strana bez obsahu medi alebo bez medi sa stlačí nadol.

Väčšina dosiek plošných spojov používajúcich pol unce alebo 1 uncu medi nebude veľmi ovplyvnená, ale čím je meď ťažšia, tým väčšia je strata hrúbky. Napríklad, ak máte 8 vrstiev medi s hmotnosťou 3 unce, oblasti s ľahším medeným pokrytím môžu ľahko klesnúť pod toleranciu celkovej hrúbky. Aby ste tomu zabránili, dbajte na to, aby ste meď naliali rovnomerne na celý povrch vrstvy. Ak je to nepraktické z hľadiska elektrickej energie alebo hmotnosti, pridajte aspoň niekoľko pokovovaných priechodných otvorov na ľahkú medenú vrstvu a uistite sa, že na každej vrstve sú podložky pre otvory. Tieto štruktúry otvorov/podložiek poskytnú mechanickú podporu na osi Y, čím sa zníži strata hrúbky.

05
Obetovať úspech

Dokonca aj pri navrhovaní a ukladaní viacvrstvových dosiek plošných spojov musíte venovať pozornosť elektrickému výkonu a fyzickej štruktúre, aj keď potrebujete urobiť kompromis v týchto dvoch aspektoch, aby ste dosiahli praktický a vyrobiteľný celkový dizajn. Pri vážení rôznych možností majte na pamäti, že ak je obtiažne alebo nemožné naplniť diel z dôvodu deformácie oblúka a skrútených foriem, dizajn s dokonalými elektrickými charakteristikami je málo užitočný. Vyvážte stoh a venujte pozornosť rozloženiu medi na každej vrstve. Tieto kroky zvyšujú možnosť konečne získať dosku plošných spojov, ktorú je možné ľahko zostaviť a nainštalovať.