Vícevrstvé desky plošných spojů jsou široce používány v elektronických zařízeních, protože mohou účinně zlepšit integraci obvodů a optimalizovat přenos signálu. Při přizpůsobování vícevrstvých desek plošných spojů je třeba brát vážně mnoho opatření, včetně plánování návrhu, výběru materiálu, výrobních procesů atd., aby bylo zajištěno, že přizpůsobené vícevrstvé desky plošných spojů splňují očekávané výkonové standardy. Dále se budeme zabývat opatřeními pro přizpůsobení vícevrstvých desek plošných spojů.
Vícevrstvé přizpůsobení PCB
1, Plánování designu
(1) Vyjasněte funkční požadavky obvodu
Před přizpůsobením je vyžadován komplexní přehled funkcí obvodu. Uspořádání obvodů a směrování signálů různých funkčních modulů se liší. Například u vysokorychlostních signálových obvodů je důležité zvážit problémy s integritou signálu a jejich kabeláž by měla být co nejkratší a nejpřímější, aby se snížilo zpoždění a ztráta přenosu signálu. Stejně jako linka pro přenos dat CPU na základní desce počítače je jako vysokorychlostní signálový obvod nutné pečlivé plánování vedení linky při návrhu, aby se zabránilo pravoúhlému vedení a odrazu signálu. U analogových signálových obvodů by měla být věnována větší pozornost návrhu proti-rušení a měly by být přiměřeně odděleny od obvodů digitálního signálu, aby se omezilo vzájemné rušení.
(2) Rozumně plánujte počet podlaží
Čím více vrstev, tím lépe. Je třeba jej komplexně zvážit na základě faktorů, jako je složitost obvodu, typ signálu a cena. Pokud je vrstev příliš mnoho, nejenže to zvýší výrobní náklady, ale může to také způsobit problémy, jako jsou zkraty a přerušené obvody kvůli zvýšeným obtížím při zarovnání mezi vrstvami. Například u některých jednoduchých malých elektronických produktů, jako jsou obvodové desky chytrých náramků, může použití příliš mnoha vrstev výrazně zvýšit náklady a zvýšit riziko chyb ve výrobním procesu. Obecně řečeno, když je měřítko obvodu malé a signál je relativně jednoduchý, může stačit 4-6 vrstev; Pro složité-výkonné elektronické produkty, jako jsou špičkové serverové základní desky, může být vyžadováno 10 nebo dokonce více vrstev.
(3) Naplánujte rozložení signálové vrstvy a výkonové vrstvy
Rozložení signálové vrstvy a výkonové vrstvy má významný dopad na integritu signálu a stabilitu napájení. Obvykle by signálová vrstva měla přiléhat k výkonové vrstvě nebo geologické vrstvě, aby byla zajištěna dobrá referenční rovina a snížila se interference signálu. Výkonovou vrstvu a geologickou vrstvu lze nastavit ve střední vrstvě a signálovou vrstvu lze rozmístit na vnější straně. Zároveň je důležité poznamenat, že vrstva vysokorychlostního signálu by měla těsně sousedit s útvarem, aby se snížilo elektromagnetické rušení během přenosu signálu. Když například navrhujete základní desku mobilního telefonu, těsné přilnutí vrstvy vysokorychlostního RF signálu k základní vrstvě může účinně snížit zkreslení signálu a zlepšit kvalitu komunikace telefonu.
2, Výběr materiálu
(1) Výběr substrátu
Výkon substrátu přímo souvisí s elektrickými, mechanickými a tepelně odolnými vlastnostmi desky plošných spojů. Mezi běžné substráty patří FR-4, materiály Rogers atd. FR-4 má nižší cenu a je vhodný pro většinu běžných elektronických produktů; Materiály Rogers mají vlastnosti, jako je nízká dielektrická konstanta a nízké ztráty, a fungují dobře ve scénářích vysokofrekvenčních aplikací, jako jsou desky s plošnými spoji v komunikačních zařízeních 5G. Pokud elektronické produkty pracují v prostředí s vysokou teplotou, měly by být vybrány materiály s vysokým TG, aby byla zajištěna stabilita desek plošných spojů při vysokých teplotách. Například PCB v řídicí jednotce motoru automobilu vyžaduje použití materiálů s vysokým obsahem TG kvůli vysoké teplotě pracovního prostředí.
(2) Výběr tloušťky měděné fólie
Tloušťka měděné fólie ovlivňuje proudovou zatížitelnost desky plošných spojů. Pro obvody s vysokým proudem by měla být použita silnější měděná fólie pro snížení odporu vedení a minimalizaci tvorby tepla. U silových obvodů ve výkonových modulech, pokud je tloušťka měděné fólie nedostatečná, může obvod dojít k vážnému popálení v důsledku silného zahřátí, když jím procházejí vysoké proudy. Obecně řečeno, konvenční signální vedení mohou používat 1-2 unce měděné fólie, zatímco pro vedení vysokého proudu může být vyžadována 3-4 unce nebo dokonce silnější měděná fólie.
3, Strategie zapojení
(1) Ovládejte délku a šířku vedení
Délka vedení by měla být co nejvíce zkrácena, zejména u vysokorychlostních signálových vedení. Dlouhé zapojení zvýší zpoždění a ztrátu přenosu signálu. Například v kabeláži vysokorychlostních-rozhraní USB, pokud je směrování příliš dlouhé, může to vést k nestabilnímu přenosu dat a ztrátě paketů. Šířka vedení by měla být určena na základě proudu, který jím prochází. Pro vedení vysokého proudu by měla být použita širší kabeláž, aby byly splněny požadavky na proudové zatížení. Šířka kabeláže musí zároveň zohledňovat omezení procesu výroby desek plošných spojů, protože příliš tenké kabely mohou způsobit problémy, jako jsou přerušení obvodu během výrobního procesu.
(2) Vyhněte se vedení pod úhlem 90 stupňů
Směrování 90 stupňů může způsobit odraz signálu a nespojitost impedance, a tím ovlivnit kvalitu signálu. Doporučuje se co nejvíce používat metodu směrování s úhlem 45 stupňů nebo kruhovým obloukovým přechodem. Ve vysokofrekvenčních obvodech- je tento efekt výraznější. Například při zapojení RF obvodů může striktní zamezení 90stupňovému směrování účinně snížit odraz signálu a zlepšit účinnost přenosu signálu.
(3) Přiměřeně usazené průchozí otvory
Prokovy se používají k propojení obvodů různých vrstev, ale mohou přinést určitou parazitní kapacitu a indukčnost, které mají nepříznivý vliv na vysokorychlostní signály. Na vysokorychlostních signálních linkách by proto měl být počet prokovů co nejvíce minimalizován. Zároveň je potřeba rozumně volit velikost průchozího. Pokud je velikost průchodu příliš velká, zabere příliš mnoho místa a ovlivní hustotu zapojení; Velikost průchozího otvoru je příliš malá, což může zvýšit obtížnost vrtání a ztížit zajištění kvality během procesu galvanického pokovování.
4, Komunikace výrobního procesu
(1) Vyjasněte si s výrobci požadavky na proces
Před přizpůsobením je nutné plně komunikovat s výrobcem PCB, abychom si vyjasnili různé požadavky na proces, jako je minimální šířka čáry a mezery, minimální velikost přes, přesnost vyrovnání mezivrstvy atd. Existují rozdíly ve schopnostech procesu různých výrobců, a pokud požadavky na proces překračují možnosti výrobce, může to vést k problémům s kvalitou produktu nebo nemožnosti výroby. Například někteří výrobci mohou dosáhnout pouze minimální šířky čáry a mezery 0,15 mm. Pokud je požadavek na design 0,1 mm, nemůže splňovat výrobní potřeby.
(2) Pochopit výrobní proces a cyklus
Pochopení výrobního procesu a cyklu desek s plošnými spoji může pomoci efektivně naplánovat vývoj produktu. Výrobní proces zahrnuje výrobu vnitřní vrstvy, laminaci, vrtání, galvanické pokovování, výrobu vnější vrstvy, povrchovou úpravu a další kroky, z nichž každý vyžaduje určité množství času. Například typický výrobní cyklus 4-vrstvé desky plošných spojů může být 3-5 dní, zatímco výrobní cyklus vícevrstvé vysoce přesné desky plošných spojů může trvat až 7–10 dní nebo dokonce déle. Při customizaci je nutné předem naplánovat dobu výroby na základě faktorů, jako je doba uvedení produktu na trh.
(3) Potvrďte standardy kontroly kvality
Potvrďte u výrobců standardy testování kvality, jako jsou standardy testování vzhledu, standardy testování elektrického výkonu atd. Mezi běžné metody detekce patří automatická optická kontrola, testování létající jehlou, kontrola rentgenem atd. Stanovením jasných testovacích standardů lze zajistit, že přizpůsobené desky plošných spojů budou splňovat požadavky na kvalitu. Například u některých desek plošných spojů-elektronických produktů vyšší třídy je vyžadována rentgenová kontrola, aby byla zajištěna spolehlivost mezivrstvových spojů a nepřítomnost vnitřních vad.
5, Kontrola nákladů
(1) Optimalizujte design pro snížení nákladů
Snižte náklady díky optimalizovanému designu při současném splnění požadavků na výkon. Jako je rozumné snížení počtu vrstev, použití desek s plošnými spoji standardní velikosti a minimalizace speciálních procesních požadavků. Pokud lze například uspořádání obvodu optimalizovat tak, aby se zmenšil návrh, který původně vyžadoval 8 vrstev, na 6 vrstev, lze výrazně snížit výrobní náklady.
(2) Zvolte vhodný výrobní proces
Různé výrobní procesy mají různé náklady a je třeba vybrat vhodné procesy podle požadavků na produkt. Například v procesech povrchové úpravy jsou náklady na nástřik cínem relativně nízké, zatímco náklady na nanášení zlata jsou relativně vysoké. Pokud má výrobek vysoké požadavky na spolehlivost svařování a náklady to umožňují, lze zvolit proces ponorného zlata; Pokud jsou náklady citlivé a požadavky na spolehlivost svařování nejsou příliš vysoké, může být vhodnější proces stříkání cínem.
(3) Hromadné zadávání zakázek snižuje náklady na materiál
Pokud je přizpůsobené množství velké, lze s dodavateli materiálu vyjednat hromadné nákupy, aby se snížily náklady na materiál. Vyjednávání cenových slev s výrobci desek plošných spojů pro hromadnou výrobu může zároveň efektivně snížit náklady. Například nákup velkého množství substrátu a měděné fólie najednou může získat určitou slevu z ceny, čímž se sníží celkové výrobní náklady.