Thiết kế của PCB (bảng mạch in) nhiều lớp có thể rất phức tạp. Thực tế là thiết kế thậm chí còn yêu cầu sử dụng nhiều hơn hai lớp có nghĩa là số lượng mạch cần thiết sẽ không thể chỉ được lắp đặt trên bề mặt trên và dưới. Ngay cả khi mạch vừa khít với hai lớp bên ngoài, người thiết kế PCB có thể quyết định bổ sung thêm lớp nguồn và lớp tiếp đất bên trong để khắc phục các lỗi về hiệu suất.

Từ các vấn đề về nhiệt cho đến các vấn đề EMI (Nhiễu điện từ) hoặc ESD (Phóng tĩnh điện) phức tạp, có nhiều yếu tố khác nhau có thể dẫn đến hiệu suất mạch dưới mức tối ưu và cần được giải quyết và loại bỏ. Tuy nhiên, mặc dù nhiệm vụ đầu tiên của bạn với tư cách là một nhà thiết kế là khắc phục các sự cố về điện, nhưng điều quan trọng không kém là không được bỏ qua cấu hình vật lý của bảng mạch. Các bảng mạch còn nguyên vẹn về mặt điện vẫn có thể bị uốn cong hoặc xoắn, khiến việc lắp ráp trở nên khó khăn hoặc thậm chí là không thể thực hiện được. May mắn thay, việc chú ý đến cấu hình vật lý của PCB trong chu trình thiết kế sẽ giảm thiểu những rắc rối khi lắp ráp trong tương lai. Cân bằng giữa các lớp là một trong những khía cạnh quan trọng của bảng mạch ổn định về mặt cơ học.

01
Xếp chồng PCB cân bằng

Xếp chồng cân bằng là xếp chồng trong đó bề mặt lớp và cấu trúc mặt cắt ngang của bảng mạch in đều đối xứng hợp lý. Mục đích là để loại bỏ các khu vực có thể bị biến dạng khi chịu ứng suất trong quá trình sản xuất, đặc biệt là trong giai đoạn cán mỏng. Khi bảng mạch bị biến dạng, rất khó để đặt phẳng để lắp ráp. Điều này đặc biệt đúng đối với các bảng mạch sẽ được lắp ráp trên dây chuyền lắp đặt và gắn trên bề mặt tự động. Trong trường hợp nghiêm trọng, biến dạng thậm chí có thể cản trở việc lắp ráp PCBA (lắp ráp bảng mạch in) đã lắp ráp thành sản phẩm cuối cùng.

Các tiêu chuẩn kiểm tra của IPC sẽ ngăn chặn những tấm ván bị uốn cong nghiêm trọng nhất tiếp cận thiết bị của bạn. Tuy nhiên, nếu quy trình của nhà sản xuất PCB không hoàn toàn nằm ngoài tầm kiểm soát thì nguyên nhân cốt lõi của hầu hết hiện tượng uốn cong vẫn liên quan đến thiết kế. Do đó, bạn nên kiểm tra kỹ lưỡng cách bố trí PCB và thực hiện các điều chỉnh cần thiết trước khi đặt hàng nguyên mẫu đầu tiên. Điều này có thể ngăn chặn năng suất kém.

02
Phần bảng mạch

Một lý do phổ biến liên quan đến thiết kế là bảng mạch in sẽ không thể đạt được độ phẳng chấp nhận được vì cấu trúc mặt cắt ngang của nó không đối xứng ở tâm. Ví dụ: nếu thiết kế 8 lớp sử dụng 4 lớp tín hiệu hoặc lớp đồng ở giữa bao phủ các mặt phẳng cục bộ tương đối nhẹ và 4 mặt phẳng tương đối chắc chắn bên dưới, ứng suất ở một bên của ngăn xếp so với mặt kia có thể gây ra Sau khi khắc, khi vật liệu được ép bằng cách nung và ép, toàn bộ tấm gỗ sẽ bị biến dạng.

Do đó, cách tốt nhất là thiết kế ngăn xếp sao cho loại lớp đồng (mặt phẳng hoặc tín hiệu) được phản chiếu đối với tâm. Trong hình bên dưới, loại trên và dưới khớp nhau, L2-L7, L3-L6 và L4-L5 khớp nhau. Có lẽ độ phủ đồng trên tất cả các lớp tín hiệu là tương đương nhau, trong khi lớp phẳng chủ yếu được cấu tạo từ đồng đúc nguyên khối. Nếu đúng như vậy thì bảng mạch có cơ hội tốt để hoàn thiện một bề mặt phẳng, phẳng, lý tưởng cho việc lắp ráp tự động.

03
Độ dày lớp điện môi PCB

Cân bằng độ dày lớp điện môi của toàn bộ ngăn xếp cũng là một thói quen tốt. Lý tưởng nhất là độ dày của mỗi lớp điện môi phải được phản chiếu theo cách tương tự như loại lớp được phản chiếu.

Khi độ dày khác nhau, có thể khó có được nhóm vật liệu dễ sản xuất. Đôi khi do các tính năng như dấu vết ăng-ten, việc xếp chồng không đối xứng có thể không thể tránh khỏi vì có thể cần có khoảng cách rất lớn giữa dấu vết ăng-ten và mặt phẳng tham chiếu của nó, nhưng hãy đảm bảo khám phá và sử dụng hết tất cả trước khi tiếp tục. Các lựa chọn khác. Khi cần khoảng cách điện môi không đồng đều, hầu hết các nhà sản xuất sẽ yêu cầu nới lỏng hoặc từ bỏ hoàn toàn dung sai cung và xoắn, và nếu không thể từ bỏ, họ thậm chí có thể từ bỏ công việc. Họ không muốn làm lại nhiều lô đắt tiền với năng suất thấp, rồi cuối cùng mới có đủ số lượng đủ tiêu chuẩn để đáp ứng số lượng đặt hàng ban đầu.

04
Vấn đề về độ dày PCB

Cung và xoắn là những vấn đề chất lượng phổ biến nhất. Khi ngăn xếp của bạn không cân bằng, có một tình huống khác đôi khi gây ra tranh cãi trong lần kiểm tra cuối cùng - độ dày tổng thể của PCB tại các vị trí khác nhau trên bảng mạch sẽ thay đổi. Tình trạng này xảy ra do những sai sót nhỏ trong thiết kế và tương đối hiếm gặp nhưng nó có thể xảy ra nếu bố cục của bạn luôn có lớp phủ đồng không đồng đều trên nhiều lớp ở cùng một vị trí. Nó thường được thấy trên các tấm ván sử dụng ít nhất 2 ounce đồng và số lượng lớp tương đối cao. Điều đã xảy ra là một khu vực của bảng có một lượng lớn đồng được đổ vào, trong khi phần còn lại tương đối không có đồng. Khi các lớp này được ghép lại với nhau, mặt chứa đồng được ép xuống cho đến khi có độ dày, còn mặt không có đồng hoặc không có đồng được ép xuống.

Hầu hết các bo mạch sử dụng nửa ounce hoặc 1 ounce đồng sẽ không bị ảnh hưởng nhiều, nhưng đồng càng nặng thì độ hao hụt độ dày càng lớn. Ví dụ: nếu bạn có 8 lớp đồng nặng 3 ounce, các khu vực có lớp phủ đồng nhẹ hơn có thể dễ dàng giảm xuống dưới tổng dung sai độ dày. Để ngăn điều này xảy ra, hãy đảm bảo đổ đều đồng lên toàn bộ bề mặt lớp. Nếu điều này không thực tế khi cân nhắc về điện hoặc trọng lượng, thì ít nhất hãy thêm một số lỗ được mạ xuyên qua trên lớp đồng nhẹ và đảm bảo có thêm các miếng đệm cho các lỗ trên mỗi lớp. Các cấu trúc lỗ/đệm này sẽ cung cấp hỗ trợ cơ học trên trục Y, do đó làm giảm tổn thất độ dày.

05
Hy sinh thành công

Ngay cả khi thiết kế và bố trí PCB nhiều lớp, bạn phải chú ý đến cả hiệu suất điện và cấu trúc vật lý, ngay cả khi bạn cần phải thỏa hiệp ở hai khía cạnh này để đạt được thiết kế tổng thể thực tế và có thể sản xuất được. Khi cân nhắc các lựa chọn khác nhau, hãy nhớ rằng nếu khó hoặc không thể lấp đầy bộ phận do biến dạng của cung và dạng xoắn thì thiết kế có đặc tính điện hoàn hảo sẽ ít được sử dụng. Cân bằng ngăn xếp và chú ý đến sự phân bố đồng trên mỗi lớp. Các bước này làm tăng khả năng cuối cùng có được một bảng mạch dễ lắp ráp và lắp đặt.