การออกแบบ PCB หลายชั้น (แผงวงจรพิมพ์) อาจมีความซับซ้อนมาก ความจริงที่ว่าการออกแบบนั้นต้องใช้มากกว่าสองชั้นก็หมายความว่าจำนวนวงจรที่ต้องการจะไม่สามารถติดตั้งบนพื้นผิวด้านบนและด้านล่างเท่านั้น แม้ว่าวงจรจะพอดีกับชั้นนอกสองชั้น ผู้ออกแบบ PCB ก็สามารถตัดสินใจเพิ่มกำลังและชั้นกราวด์ภายในเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพ

ตั้งแต่ปัญหาด้านความร้อนไปจนถึงปัญหา EMI (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) หรือ ESD (การคายประจุไฟฟ้าสถิต) ที่ซับซ้อน มีปัจจัยต่างๆ มากมายที่สามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพของวงจรที่ต่ำกว่าปกติ และจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขและกำจัดทิ้ง อย่างไรก็ตาม แม้ว่างานแรกของคุณในฐานะนักออกแบบคือการแก้ไขปัญหาทางไฟฟ้า แต่สิ่งสำคัญเท่าเทียมกันคืออย่าละเลยการกำหนดค่าทางกายภาพของแผงวงจร บอร์ดที่เสียหายทางไฟฟ้าอาจยังคงโค้งงอหรือบิดงอ ทำให้การประกอบยากหรือเป็นไปไม่ได้เลย โชคดีที่การใส่ใจกับการกำหนดค่าทางกายภาพของ PCB ในระหว่างวงจรการออกแบบจะช่วยลดปัญหาการประกอบในอนาคตให้เหลือน้อยที่สุด ความสมดุลระหว่างชั้นต่อชั้นถือเป็นหนึ่งในส่วนสำคัญของแผงวงจรที่มีความเสถียรทางกลไก

01
การซ้อน PCB ที่สมดุล

การซ้อนแบบสมดุลคือสแต็คที่พื้นผิวของชั้นและโครงสร้างหน้าตัดของแผงวงจรพิมพ์มีความสมมาตรพอสมควร จุดประสงค์คือเพื่อกำจัดพื้นที่ที่อาจเสียรูปเมื่อได้รับความเค้นในระหว่างกระบวนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างขั้นตอนการเคลือบ เมื่อแผงวงจรเสียรูป จะวางให้แบนเพื่อประกอบได้ยาก นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรที่จะประกอบบนการติดตั้งบนพื้นผิวแบบอัตโนมัติและเส้นการวางตำแหน่ง ในกรณีที่รุนแรง การเสียรูปอาจเป็นอุปสรรคต่อการประกอบ PCBA (การประกอบแผงวงจรพิมพ์) ที่ประกอบแล้วลงในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

มาตรฐานการตรวจสอบของ IPC ควรป้องกันไม่ให้บอร์ดที่โค้งงออย่างรุนแรงเข้าถึงอุปกรณ์ของคุณ อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการของผู้ผลิต PCB ไม่ได้อยู่นอกเหนือการควบคุมอย่างสมบูรณ์ สาเหตุของการโค้งงอส่วนใหญ่ก็ยังเกี่ยวข้องกับการออกแบบ ดังนั้น ขอแนะนำให้คุณตรวจสอบโครงร่าง PCB อย่างละเอียด และทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นก่อนทำการสั่งซื้อต้นแบบครั้งแรก วิธีนี้สามารถป้องกันผลผลิตที่ไม่ดีได้

02
ส่วนแผงวงจร

เหตุผลทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบคือแผงวงจรพิมพ์ไม่สามารถบรรลุความเรียบที่ยอมรับได้ เนื่องจากโครงสร้างหน้าตัดไม่สมมาตรเกี่ยวกับจุดศูนย์กลาง ตัวอย่างเช่น หากการออกแบบ 8 ชั้นใช้ชั้นสัญญาณ 4 ชั้นหรือทองแดงเหนือตรงกลางครอบคลุมระนาบท้องถิ่นที่ค่อนข้างเบาและระนาบที่ค่อนข้างแข็ง 4 ชั้นด้านล่าง ความเครียดที่ด้านหนึ่งของปึกที่สัมพันธ์กับอีกชั้นหนึ่งอาจทำให้เกิดหลังจากการแกะสลัก เมื่อวัสดุ ถูกเคลือบโดยการให้ความร้อนและการกด ลามิเนตทั้งหมดจะเสียรูป

ดังนั้นจึงเป็นแนวปฏิบัติที่ดีในการออกแบบปล่องเพื่อให้ประเภทของชั้นทองแดง (ระนาบหรือสัญญาณ) ถูกสะท้อนโดยสัมพันธ์กับศูนย์กลาง ในรูปด้านล่าง ประเภทด้านบนและด้านล่างตรงกัน L2-L7, L3-L6 และ L4-L5 ตรงกัน ความครอบคลุมของทองแดงบนชั้นสัญญาณทั้งหมดอาจเทียบเคียงได้ ในขณะที่ชั้นระนาบส่วนใหญ่ประกอบด้วยทองแดงหล่อแข็ง หากเป็นกรณีนี้ แผงวงจรก็มีโอกาสที่จะทำให้พื้นผิวเรียบและเรียบ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประกอบแบบอัตโนมัติ

03
ความหนาของชั้นอิเล็กทริก PCB

นอกจากนี้ยังเป็นนิสัยที่ดีในการปรับความหนาของชั้นอิเล็กทริกของทั้งกองให้สมดุล ตามหลักการแล้ว ความหนาของชั้นอิเล็กทริกแต่ละชั้นควรถูกมิเรอร์ในลักษณะเดียวกันกับประเภทของเลเยอร์ที่ถูกมิเรอร์

เมื่อความหนาต่างกัน อาจเป็นเรื่องยากที่จะได้กลุ่มวัสดุที่ผลิตได้ง่าย บางครั้งเนื่องจากคุณสมบัติต่างๆ เช่น ร่องรอยของเสาอากาศ การเรียงซ้อนแบบไม่สมมาตรอาจหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากอาจจำเป็นต้องมีระยะห่างที่มากมากระหว่างร่องรอยของเสาอากาศและระนาบอ้างอิง แต่โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้สำรวจและระบายออกทั้งหมดก่อนดำเนินการต่อ ตัวเลือกอื่นๆ เมื่อต้องการระยะห่างระหว่างไดอิเล็กตริกที่ไม่สม่ำเสมอ ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะขอให้ผ่อนคลายหรือละทิ้งค่าเผื่อการโค้งงอและการบิดตัวโดยสิ้นเชิง และหากพวกเขาไม่สามารถยอมแพ้ได้ พวกเขาอาจถึงกับเลิกงานด้วยซ้ำ พวกเขาไม่ต้องการสร้างชุดงานราคาแพงหลายชุดขึ้นใหม่โดยมีผลผลิตต่ำ และสุดท้ายก็ได้รับหน่วยที่ผ่านการรับรองเพียงพอที่จะให้ตรงกับปริมาณการสั่งซื้อเดิม

04
ปัญหาความหนาของ PCB

คันธนูและบิดเป็นปัญหาด้านคุณภาพที่พบบ่อยที่สุด เมื่อสแต็กของคุณไม่สมดุล มีสถานการณ์อื่นที่บางครั้งทำให้เกิดความขัดแย้งในการตรวจสอบขั้นสุดท้าย ความหนาของ PCB โดยรวมในตำแหน่งต่างๆ บนแผงวงจรจะเปลี่ยนไป สถานการณ์นี้เกิดจากการกำกับดูแลการออกแบบเล็กน้อยและค่อนข้างไม่ปกติ แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้หากเค้าโครงของคุณมีการครอบคลุมทองแดงไม่สม่ำเสมอบนหลายเลเยอร์ในตำแหน่งเดียวกัน โดยปกติจะเห็นบนกระดานที่ใช้ทองแดงอย่างน้อย 2 ออนซ์และมีจำนวนชั้นค่อนข้างสูง สิ่งที่เกิดขึ้นคือพื้นที่หนึ่งของกระดานมีพื้นที่เททองแดงจำนวนมาก ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งค่อนข้างไม่มีทองแดง เมื่อชั้นเหล่านี้ถูกเคลือบเข้าด้วยกัน ด้านที่ประกอบด้วยทองแดงจะถูกกดลงไปให้มีความหนา ในขณะที่ด้านที่ปราศจากทองแดงหรือที่ปราศจากทองแดงจะถูกกดลง

แผงวงจรส่วนใหญ่ที่ใช้ทองแดงครึ่งออนซ์หรือ 1 ออนซ์จะไม่ได้รับผลกระทบมากนัก แต่ยิ่งทองแดงหนักมากเท่าใด การสูญเสียความหนาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากคุณมีทองแดง 8 ชั้น หนัก 3 ออนซ์ พื้นที่ที่มีความครอบคลุมของทองแดงน้อยกว่าอาจตกลงไปต่ำกว่าค่าเผื่อความหนาทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เททองแดงลงบนพื้นผิวทั้งชั้นเท่า ๆ กัน หากวิธีนี้ใช้ไม่ได้ผลในการพิจารณาด้านไฟฟ้าหรือน้ำหนัก อย่างน้อยก็เพิ่มรูที่ชุบผ่านรูบนชั้นทองแดงสีอ่อน และตรวจดูให้แน่ใจว่าได้รวมแผ่นสำหรับรูในแต่ละชั้นแล้ว โครงสร้างรู/แผ่นเหล่านี้จะให้การสนับสนุนทางกลบนแกน Y ซึ่งช่วยลดการสูญเสียความหนา

05
เสียสละความสำเร็จ

แม้กระทั่งเมื่อออกแบบและจัดวาง PCB หลายชั้น คุณต้องใส่ใจกับทั้งประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและโครงสร้างทางกายภาพ แม้ว่าคุณจะต้องประนีประนอมในทั้งสองด้านนี้เพื่อให้ได้การออกแบบโดยรวมที่ใช้งานได้จริงและผลิตได้ เมื่อชั่งน้ำหนักตัวเลือกต่างๆ โปรดจำไว้ว่าหากเป็นเรื่องยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะเติมชิ้นส่วนเนื่องจากการเสียรูปของส่วนโค้งและรูปทรงที่บิดเบี้ยว การออกแบบที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบก็มีประโยชน์เพียงเล็กน้อย ปรับสมดุลของปึกและใส่ใจกับการกระจายตัวของทองแดงในแต่ละชั้น ขั้นตอนเหล่านี้เพิ่มความเป็นไปได้ในการได้รับแผงวงจรที่ประกอบและติดตั้งได้ง่ายในที่สุด