Dizajn viacvrstvového DPS (doska s tlačenými obvodmi) môže byť veľmi komplikovaná. Skutočnosť, že dizajn dokonca vyžaduje použitie viac ako dvoch vrstiev, znamená, že požadovaný počet obvodov nebude možné nainštalovať iba na horné a dolné povrchy. Aj keď sa obvod zmestí do dvoch vonkajších vrstiev, dizajnér DPS sa môže rozhodnúť interne pridať napájacie a zemné vrstvy, aby sa opravili defekty výkonnosti.

Od tepelných problémov po komplexné problémy EMI (elektromagnetické interferencie) alebo ESD (elektrostatický výtok) existuje veľa rôznych faktorov, ktoré môžu viesť k výkonu suboptimálneho obvodu a je potrebné ich vyriešiť a vylúčiť. Aj keď vašou prvou úlohou dizajnéra je opraviť elektrické problémy, je rovnako dôležité neignorovať fyzickú konfiguráciu dosky obvodu. Elektricky neporušené dosky sa môžu stále ohýbať alebo skrútiť, čo sťažuje montáž alebo dokonca nemožné. Našťastie pozornosť na fyzickú konfiguráciu PCB počas konštrukčného cyklu minimalizuje budúce problémy s montážou. Rovnováha vrstvy do vrstvy je jedným z kľúčových aspektov mechanicky stabilnej dosky obvodov.

01
Vyvážené stohovanie PCB

Vyvážené stohovanie je stoh, v ktorom sú povrchová vrstva a prierezová štruktúra dosky s tlačenými obvodmi primerane symetrická. Účelom je odstrániť oblasti, ktoré sa môžu deformovať, keď sú vystavené stresu počas výrobného procesu, najmä počas fázy laminácie. Keď je doska obvodu zdeformovaná, je ťažké položiť ju na zostavenie. Platí to najmä pre dosky obvodov, ktoré sa zostavia na automatizovanom povrchovom držiaku a umiestnení. V extrémnych prípadoch môže deformácia dokonca brániť zostavovaniu zostaveného PCBA (zostava dosky s tlačenými obvodmi) do konečného produktu.

Inšpekčné normy IPC by mali zabrániť najťažším ohnutým doskám v dosiahnutí vášho zariadenia. Ak však proces výrobcu PCB nie je úplne mimo kontroly, potom hlavná príčina väčšiny ohýbania stále súvisí s dizajnom. Preto sa odporúča dôkladne skontrolovať rozloženie PCB a pred zadaním prvého prototypového objednávky vykonať potrebné úpravy. To môže zabrániť zlým výnosom.

02
Obvodová doska

Bežným dôvodom súvisiacim s návrhom je to, že doska s tlačenými obvodmi nebude schopná dosiahnuť prijateľnú rovinnosť, pretože jej prierezová štruktúra je o jej stredu asymetrická. Napríklad, ak dizajn 8 vrstiev používa 4 signálne vrstvy alebo meď v centre pokrytie relatívne ľahkých miestnych rovín a 4 relatívne pevných rovín pod nimi, napätie na jednej strane zásobníka v porovnaní s druhou môže spôsobiť po lepchu, keď je materiál laminovaný vykurovaním a lisovaním, bude deformovaný celý laminát.

Preto je dobrým postupom navrhnúť zásobník tak, aby sa odráža typ medi (rovina alebo signál) vzhľadom na stred. Na obrázku nižšie sa zhodujú horné a spodné typy, zhoduje sa L2-L7, L3-L6 a L4-L5. Pravdepodobne je pokrytie medi vo všetkých vrstvách signálu porovnateľné, zatiaľ čo planárna vrstva sa skladá hlavne z pevnej meďnatiny. V takom prípade má doska obvodu dobrú príležitosť na dokončenie plochého a rovného povrchu, ktorý je ideálny pre automatizovanú montáž.

03
Hrúbka dielektrickej vrstvy PCB

Je tiež dobrým zvykom vyrovnať hrúbku dielektrickej vrstvy celého zásobníka. V ideálnom prípade by sa hrúbka každej dielektrickej vrstvy mala zrkadliť podobným spôsobom, keď sa odráža typ vrstvy.

Ak je hrúbka iná, môže byť ťažké získať materiálovú skupinu, ktorá sa dá ľahko vyrobiť. Niekedy v dôsledku funkcií, ako sú stopy antény, môže byť nevyhnutné asymetrické stohovanie, pretože môže byť potrebná veľmi veľká vzdialenosť medzi anténnou stopou a jej referenčnou rovinou, ale pred pokračovaním sa uistite, že preskúmajte a vyčerpávajú všetko. Ďalšie možnosti. Ak sa vyžaduje nerovnomerné dielektrické rozstupy, väčšina výrobcov požiada o relaxáciu alebo úplne opustenie tolerancií luku a krútenia, a ak sa nemôžu vzdať, môžu sa dokonca vzdať práce. Nechcú prestavať niekoľko drahých dávok s nízkymi výnosmi a nakoniec dostanú dostatok kvalifikovaných jednotiek na splnenie pôvodného množstva objednávky.

04
Problém s hrúbkou PCB

Najbežnejšie problémy s kvalitou sú luky a zvraty. Ak je váš zásobník nevyvážený, existuje iná situácia, ktorá niekedy spôsobuje kontroverziu pri konečnej inšpekcii-celková hrúbka PCB na rôznych pozíciách na doske obvodu sa zmení. Táto situácia je spôsobená zdanlivo menšími dohľadami dizajnu a je relatívne neobvyklá, ale môže sa stať, že ak vaše rozloženie má vždy nerovnomerné pokrytie medi na viacerých vrstvách na rovnakom mieste. Zvyčajne sa vyskytuje na doskách, ktoré používajú najmenej 2 unce medi a relatívne vysoký počet vrstiev. Stalo sa to, že jedna oblasť predstavenstva mala veľké množstvo oblasti vyliatej medi, zatiaľ čo druhá časť bola relatívne bez medi. Ak sú tieto vrstvy laminované spolu, strana obsahujúca meď sa stlačí na hrúbku, zatiaľ čo strana bez medi alebo bez meď sa stlačí.

Väčšina dosiek s obvodmi používajúcimi polovicu unca alebo 1 unca medi nebude veľa ovplyvnená, ale čím ťažšia je meď, tým väčšia je strata hrúbky. Napríklad, ak máte 8 vrstiev 3 uncí medi, oblasti s ľahším pokrytím medi môžu ľahko klesnúť pod toleranciu celkovej hrúbky. Aby ste zabránili tomu, aby sa to stalo, nezabudnite meď rovnomerne naliať do celej povrchovej vrstvy. Ak je to nepraktické pre elektrické alebo hmotné úvahy, aspoň pridajte niektoré vysunuté otvormi na vrstve svetlej medi a nezabudnite zahrnúť vankúšiky na otvory do každej vrstvy. Tieto štruktúry otvorov/podložiek poskytnú mechanickú podporu na osi y, čím sa zníži strata hrúbky.

05
Úspech

Aj pri navrhovaní a rozmiestnení viacvrstvových PCB, musíte venovať pozornosť elektrickému výkonu a fyzickej štruktúre, aj keď potrebujete zhoršiť tieto dva aspekty, aby ste dosiahli praktický a výrobný celkový návrh. Pri vážení rôznych možností majte na pamäti, že ak je ťažké alebo nemožné naplniť časť v dôsledku deformácie luku a skrútených foriem, dizajn s dokonalými elektrickými charakteristikami sa málo využíva. Vyvážiť zásobník a venujte pozornosť distribúcii medi v každej vrstve. Tieto kroky zvyšujú možnosť konečne získať dosku s obvodmi, ktorá sa dá ľahko zostaviť a inštalovať.