Utformningen av ett flerlagers PCB (tryckt kretskort) kan vara mycket komplicerat. Det faktum att designen till och med kräver användning av mer än två lager innebär att det erforderliga antalet kretsar inte kommer att kunna installeras endast på topp- och bottenytor. Även när kretsen passar i de två yttre lagren kan PCB-designern bestämma sig för att lägga till ström- och jordlager internt för att korrigera prestandadefekter.

Från termiska problem till komplexa EMI (elektromagnetisk störning) eller ESD (elektrostatisk urladdning), det finns många olika faktorer som kan leda till suboptimal kretsprestanda och som måste lösas och elimineras. Men även om din första uppgift som designer är att rätta till elektriska problem, är det lika viktigt att inte ignorera den fysiska konfigurationen av kretskortet. Elektriskt intakta skivor kan fortfarande böjas eller vridas, vilket gör monteringen svår eller till och med omöjlig. Lyckligtvis kommer uppmärksamhet på PCB fysisk konfiguration under designcykeln att minimera framtida monteringsproblem. Lager-till-lager-balans är en av nyckelaspekterna för ett mekaniskt stabilt kretskort.

01
Balanserad PCB-stapling

Balanserad stapling är en stapel där skiktytan och tvärsnittsstrukturen på det tryckta kretskortet båda är någorlunda symmetriska. Syftet är att eliminera områden som kan deformeras när de utsätts för påfrestningar under produktionsprocessen, speciellt under lamineringsfasen. När kretskortet är deformerat är det svårt att lägga det plant för montering. Detta gäller särskilt för kretskort som kommer att monteras på automatiska ytmonterings- och placeringslinjer. I extrema fall kan deformation till och med hindra monteringen av den sammansatta PCBA (tryckt kretskort) i slutprodukten.

IPC:s inspektionsstandarder ska förhindra att de mest böjda brädor når din utrustning. Ändå, om PCB-tillverkarens process inte är helt utom kontroll, är grundorsaken till de flesta böjningar fortfarande relaterad till designen. Därför rekommenderas det att du noggrant kontrollerar PCB-layouten och gör nödvändiga justeringar innan du gör din första prototypbeställning. Detta kan förhindra dåliga skördar.

02
Kretskortsektion

Ett vanligt designrelaterat skäl är att det tryckta kretskortet inte kommer att kunna uppnå acceptabel planhet eftersom dess tvärsnittsstruktur är asymmetrisk kring dess centrum. Till exempel, om en 8-lagers design använder 4 signallager eller koppar över mitten täcker relativt lätta lokala plan och 4 relativt solida plan under, kan spänningen på ena sidan av stapeln i förhållande till den andra orsaka Efter etsning, när materialet lamineras genom upphettning och pressning kommer hela laminatet att deformeras.

Därför är det bra att designa stapeln så att typen av kopparlager (plan eller signal) speglas i förhållande till mitten. I figuren nedan matchar topp- och bottentyperna, L2-L7, L3-L6 och L4-L5 matchar. Förmodligen är koppartäckningen på alla signallager jämförbar, medan det plana lagret huvudsakligen består av solid gjuten koppar. Om så är fallet har kretskortet en bra möjlighet att färdigställa en plan, plan yta, vilket är idealiskt för automatiserad montering.

03
PCB dielektriskt lagertjocklek

Det är också en god vana att balansera tjockleken på det dielektriska lagret i hela stapeln. Helst bör tjockleken på varje dielektriskt skikt speglas på liknande sätt som skikttypen speglas.

När tjockleken är annorlunda kan det vara svårt att få fram en materialgrupp som är lätt att tillverka. Ibland på grund av funktioner som antennspår, kan asymmetrisk stapling vara oundviklig, eftersom ett mycket stort avstånd mellan antennspåret och dess referensplan kan krävas, men se till att utforska och uttömma allt innan du fortsätter. Andra alternativ. När ojämnt dielektriskt avstånd krävs kommer de flesta tillverkare att be om att slappna av eller helt överge båg- och vridtoleranser, och om de inte kan ge upp kan de till och med avstå från arbetet. De vill inte bygga om flera dyra partier med låg avkastning, och sedan äntligen få tillräckligt med kvalificerade enheter för att möta den ursprungliga orderkvantiteten.

04
PCB-tjockleksproblem

Bågar och vändningar är de vanligaste kvalitetsproblemen. När din stack är obalanserad, finns det en annan situation som ibland orsakar kontroverser i den slutliga inspektionen - den totala PCB-tjockleken på olika positioner på kretskortet kommer att förändras. Denna situation orsakas av till synes mindre designförbiser och är relativt ovanlig, men det kan hända om din layout alltid har ojämn koppartäckning på flera lager på samma plats. Det ses vanligtvis på brädor som använder minst 2 uns koppar och ett relativt stort antal lager. Det som hände var att det ena området av brädan hade en stor mängd koppargjuten yta, medan den andra delen var relativt fri från koppar. När dessa skikt lamineras ihop pressas den kopparhaltiga sidan ner till en tjocklek, medan den kopparfria eller kopparfria sidan pressas ner.

De flesta kretskort som använder halv uns eller 1 uns koppar kommer inte att påverkas mycket, men ju tyngre koppar, desto större tjockleksförlust. Till exempel, om du har 8 lager av 3 uns koppar, kan områden med lättare koppartäckning lätt falla under den totala tjocklekstoleransen. För att förhindra att detta händer, se till att hälla kopparn jämnt i hela lagerytan. Om detta är opraktiskt av elektriska eller viktmässiga hänsyn, lägg åtminstone till några pläterade genomgående hål på det lätta kopparskiktet och se till att inkludera kuddar för hål på varje lager. Dessa hål-/dynstrukturer kommer att ge mekaniskt stöd på Y-axeln och därigenom minska tjockleksförlusten.

05
Offra framgång

Även när du designar och lägger ut flerskiktskretskort måste du vara uppmärksam på både elektrisk prestanda och fysisk struktur, även om du behöver kompromissa med dessa två aspekter för att uppnå en praktisk och tillverkningsbar övergripande design. När du väger olika alternativ, kom ihåg att om det är svårt eller omöjligt att fylla delen på grund av bågens deformation och vridna former, är en design med perfekta elektriska egenskaper till liten nytta. Balansera stapeln och var uppmärksam på kopparfördelningen på varje lager. Dessa steg ökar möjligheten att äntligen få ett kretskort som är lätt att montera och installera.