Οι πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικές συσκευές επειδή μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά την ενοποίηση κυκλωμάτων και να βελτιστοποιήσουν τη μετάδοση σήματος. Όταν προσαρμόζετε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών-στρώσεων, πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη πολλές προφυλάξεις, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, της επιλογής υλικών, των διαδικασιών κατασκευής κ.λπ., για να διασφαλιστεί ότι οι προσαρμοσμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών{3}στρώσεων πληρούν τα αναμενόμενα πρότυπα απόδοσης. Στη συνέχεια, θα αναλύσουμε τις προφυλάξεις για την προσαρμογή των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών-στρώσεων.
Προσαρμογή pcb πολλαπλών επιπέδων
1, Σχεδιασμός Σχεδιασμού
(1) Αποσαφηνίστε τις λειτουργικές απαιτήσεις του κυκλώματος
Πριν από την προσαρμογή, απαιτείται μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση των λειτουργιών του κυκλώματος. Η διάταξη κυκλώματος και η δρομολόγηση σήματος διαφορετικών λειτουργικών μονάδων ποικίλλουν. Για παράδειγμα, για κυκλώματα σήματος υψηλής-ταχύτητας, είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη ζητήματα ακεραιότητας σήματος και η καλωδίωση πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο σύντομη και ευθεία για να μειωθεί η καθυστέρηση και η απώλεια μετάδοσης σήματος. Όπως η γραμμή μετάδοσης δεδομένων της CPU σε μια μητρική πλακέτα υπολογιστή, ως κύκλωμα σήματος υψηλής-ταχύτητας, είναι απαραίτητος ο προσεκτικός σχεδιασμός της δρομολόγησης της γραμμής κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού για να αποφευχθεί η ορθή γωνία δρομολόγησης και η ανάκλαση του σήματος. Για τα κυκλώματα αναλογικού σήματος, θα πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στη σχεδίαση κατά-παρεμβολών και θα πρέπει να διαχωρίζονται εύλογα από κυκλώματα ψηφιακού σήματος για να μειωθούν οι αμοιβαίες παρεμβολές.
(2) Σχεδιάστε λογικά τον αριθμό των ορόφων
Όσο περισσότερα στρώματα, τόσο το καλύτερο. Πρέπει να εξεταστεί πλήρως με βάση παράγοντες όπως η πολυπλοκότητα του κυκλώματος, ο τύπος του σήματος και το κόστος. Εάν υπάρχουν πάρα πολλά στρώματα, όχι μόνο θα αυξήσει το κόστος κατασκευής, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα όπως βραχυκυκλώματα και ανοιχτά κυκλώματα λόγω αυξημένης δυσκολίας ευθυγράμμισης μεταξύ των στρωμάτων. Για παράδειγμα, για ορισμένα απλά μικρά ηλεκτρονικά προϊόντα, όπως η πλακέτα κυκλώματος των έξυπνων βραχιολιών, η χρήση πάρα πολλών στρωμάτων μπορεί να αυξήσει σημαντικά το κόστος και να αυξήσει τον κίνδυνο σφαλμάτων στη διαδικασία κατασκευής. Σε γενικές γραμμές, όταν η κλίμακα του κυκλώματος είναι μικρή και το σήμα είναι σχετικά απλό, 4-6 επίπεδα μπορεί να είναι αρκετά. Για σύνθετα ηλεκτρονικά προϊόντα υψηλής απόδοσης, όπως μητρικές πλακέτες διακομιστών προηγμένης τεχνολογίας, ενδέχεται να απαιτούνται 10 ή και περισσότερα επίπεδα.
(3) Σχεδιάστε την κατανομή του επιπέδου σήματος και του επιπέδου ισχύος
Η κατανομή του επιπέδου σήματος και του επιπέδου ισχύος έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ακεραιότητα του σήματος και στη σταθερότητα ισχύος. Συνήθως, το στρώμα σήματος πρέπει να βρίσκεται δίπλα στο επίπεδο ισχύος ή στο γεωλογικό στρώμα για να παρέχει ένα καλό επίπεδο αναφοράς και να μειώνει τις παρεμβολές σήματος. Το επίπεδο ισχύος και το γεωλογικό στρώμα μπορούν να τοποθετηθούν στο μεσαίο στρώμα και το στρώμα σήματος μπορεί να κατανεμηθεί στην εξωτερική πλευρά. Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το στρώμα σήματος υψηλής-ταχύτητας θα πρέπει να είναι κοντά στον σχηματισμό για να μειωθούν οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές κατά τη μετάδοση του σήματος. Για παράδειγμα, όταν σχεδιάζετε μια μητρική πλακέτα κινητού τηλεφώνου, η στενή προσκόλληση του-του στρώματος σήματος ραδιοσυχνοτήτων υψηλής ταχύτητας στο επίπεδο γείωσης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την παραμόρφωση του σήματος και να βελτιώσει την ποιότητα επικοινωνίας του τηλεφώνου.
2, Επιλογή υλικού
(1) Επιλογή υποστρώματος
Η απόδοση του υποστρώματος σχετίζεται άμεσα με τις ηλεκτρικές, μηχανικές και θερμικές ιδιότητες του PCB. Τα κοινά υποστρώματα περιλαμβάνουν τα υλικά FR-4, Rogers κ.λπ. Το FR-4 έχει χαμηλότερο κόστος και είναι κατάλληλο για τα περισσότερα συμβατικά ηλεκτρονικά προϊόντα. Τα υλικά Rogers έχουν χαρακτηριστικά όπως χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και χαμηλή απώλεια και έχουν καλή απόδοση σε σενάρια εφαρμογών υψηλής συχνότητας, όπως οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σε εξοπλισμό επικοινωνίας 5G. Εάν τα ηλεκτρονικά προϊόντα λειτουργούν σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, θα πρέπει να επιλέγονται υλικά με υψηλή περιεκτικότητα σε TG ώστε να διασφαλίζεται η σταθερότητα των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, το pcb στη μονάδα ελέγχου κινητήρα αυτοκινήτου απαιτεί τη χρήση υλικών υψηλής TG λόγω της υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος εργασίας.
(2) Επιλογή πάχους φύλλου χαλκού
Το πάχος του φύλλου χαλκού επηρεάζει την τρέχουσα ικανότητα μεταφοράς του pcb. Για κυκλώματα υψηλού ρεύματος, θα πρέπει να χρησιμοποιείται παχύτερο φύλλο χαλκού για μείωση της αντίστασης γραμμής και ελαχιστοποίηση της παραγωγής θερμότητας. Για κυκλώματα ισχύος σε μονάδες ισχύος, εάν το πάχος του φύλλου χαλκού είναι ανεπαρκές, το κύκλωμα μπορεί να παρουσιάσει σοβαρή καύση λόγω έντονης θέρμανσης όταν περνούν υψηλά ρεύματα. Σε γενικές γραμμές, οι συμβατικές γραμμές σήματος μπορούν να χρησιμοποιούν 1-2 ουγγιές φύλλου χαλκού, ενώ για γραμμές υψηλού ρεύματος, μπορεί να απαιτούνται 3-4 ουγγιές ή ακόμα και παχύτερο φύλλο χαλκού.
3, Στρατηγική καλωδίωσης
(1) Ελέγξτε το μήκος και το πλάτος της καλωδίωσης
Το μήκος της καλωδίωσης θα πρέπει να μικρύνει όσο το δυνατόν περισσότερο, ειδικά για καλωδίωση σήματος υψηλής ταχύτητας-. Η μεγάλη καλωδίωση θα αυξήσει την καθυστέρηση και την απώλεια μετάδοσης σήματος. Για παράδειγμα, στην καλωδίωση-διασυνδέσεων USB υψηλής ταχύτητας, εάν η δρομολόγηση είναι πολύ μεγάλη, μπορεί να οδηγήσει σε ασταθή μετάδοση δεδομένων και απώλεια πακέτων. Το πλάτος της καλωδίωσης πρέπει να προσδιορίζεται με βάση το ρεύμα που διέρχεται από αυτό. Για γραμμές υψηλού ρεύματος, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ευρύτερη καλωδίωση για την κάλυψη των απαιτήσεων μεταφοράς ρεύματος. Ταυτόχρονα, το πλάτος της καλωδίωσης πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς της διαδικασίας κατασκευής PCB, καθώς η υπερβολικά λεπτή καλωδίωση μπορεί να προκαλέσει προβλήματα όπως διακοπές κυκλώματος κατά τη διαδικασία κατασκευής.
(2) Αποφύγετε την καλωδίωση 90 μοιρών
Η δρομολόγηση 90 μοιρών μπορεί να προκαλέσει αντανάκλαση σήματος και ασυνέχεια σύνθετης αντίστασης, επηρεάζοντας έτσι την ποιότητα του σήματος. Συνιστάται η χρήση μιας μεθόδου δρομολόγησης με γωνία 45 μοιρών ή μετάβαση κυκλικού τόξου όσο το δυνατόν περισσότερο. Σε κυκλώματα υψηλής-συχνότητας, αυτό το φαινόμενο είναι πιο έντονο. Για παράδειγμα, στην καλωδίωση των κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων, η αυστηρή αποφυγή της δρομολόγησης 90 μοιρών μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την ανάκλαση του σήματος και να βελτιώσει την απόδοση μετάδοσης σήματος.
(3) Λογικά τοποθετείται μέσα από τρύπες
Οι vias χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση κυκλωμάτων διαφορετικών επιπέδων, αλλά μπορούν να φέρουν ορισμένη παρασιτική χωρητικότητα και επαγωγή, που έχουν δυσμενείς επιπτώσεις σε σήματα-υψηλής ταχύτητας. Ως εκ τούτου, στις γραμμές σήματος υψηλής-ταχύτητας, ο αριθμός των vias θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε το μέγεθος του via εύλογα. Εάν το μέγεθος via είναι πολύ μεγάλο, θα καταλάβει πολύ χώρο και θα επηρεάσει την πυκνότητα της καλωδίωσης. Το μέγεθος της διάτρησης-είναι πολύ μικρό, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τη δυσκολία της διάτρησης και να δυσχεράνει τη διασφάλιση της ποιότητας κατά τη διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης.
4, Επικοινωνία διαδικασίας παραγωγής
(1) Διευκρινίστε τις απαιτήσεις διαδικασίας με τους κατασκευαστές
Πριν από την προσαρμογή, είναι απαραίτητο να επικοινωνήσετε πλήρως με τον κατασκευαστή pcb για να διευκρινιστούν διάφορες απαιτήσεις διαδικασίας, όπως ελάχιστο πλάτος γραμμής και απόσταση, ελάχιστο μέσω μεγέθους, ακρίβεια ευθυγράμμισης μεταξύ των στρωμάτων κ.λπ. Υπάρχουν διαφορές στις δυνατότητες διαδικασίας διαφορετικών κατασκευαστών και εάν οι απαιτήσεις διαδικασίας υπερβαίνουν τις δυνατότητες του κατασκευαστή, μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα ποιότητας προϊόντος ή αδυναμία στον άνθρωπο. Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές μπορούν να επιτύχουν μόνο ένα ελάχιστο πλάτος γραμμής και απόσταση 0,15 mm. Εάν η απαίτηση σχεδιασμού είναι 0,1 mm, δεν μπορεί να καλύψει τις ανάγκες παραγωγής.
(2) Κατανοήστε τη διαδικασία και τον κύκλο παραγωγής
Η κατανόηση της διαδικασίας κατασκευής και του κύκλου των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να βοηθήσει στον αποτελεσματικό προγραμματισμό της προόδου ανάπτυξης του προϊόντος. Η διαδικασία κατασκευής περιλαμβάνει παραγωγή εσωτερικού στρώματος, πλαστικοποίηση, διάτρηση, ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, παραγωγή εξωτερικού στρώματος, επιφανειακή επεξεργασία και άλλα στάδια, καθένα από τα οποία απαιτεί ορισμένο χρόνο. Για παράδειγμα, ο τυπικός κύκλος κατασκευής για ένα PCB 4{4}}στρώσεων μπορεί να είναι 3-5 ημέρες, ενώ ο κύκλος κατασκευής για ένα πολυστρωματικό PCB υψηλής ακρίβειας μπορεί να είναι 7-10 ημέρες ή και περισσότερο. Κατά την προσαρμογή, είναι απαραίτητο να προγραμματίσετε εκ των προτέρων τον χρόνο κατασκευής με βάση παράγοντες όπως ο χρόνος κυκλοφορίας του προϊόντος.
(3) Επιβεβαιώστε τα πρότυπα επιθεώρησης ποιότητας
Επιβεβαιώστε τα πρότυπα δοκιμών ποιότητας με τους κατασκευαστές, όπως πρότυπα δοκιμών εμφάνισης, πρότυπα δοκιμών ηλεκτρικής απόδοσης κ.λπ. Οι συνήθεις μέθοδοι ανίχνευσης περιλαμβάνουν την αυτόματη οπτική επιθεώρηση, τη δοκιμή ιπτάμενης βελόνας, την επιθεώρηση ακτίνων Χ κ.λπ. Με τη θέσπιση σαφών προτύπων δοκιμών, οι προσαρμοσμένες πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος μπορούν να διασφαλιστούν ότι πληρούν τις απαιτήσεις ποιότητας. Για παράδειγμα, για ορισμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλών{4}ηλεκτρονικών προϊόντων, απαιτείται επιθεώρηση με ακτίνες Χ για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία των συνδέσεων μεταξύ των επιπέδων και η απουσία εσωτερικών ελαττωμάτων.
5, Έλεγχος κόστους
(1) Βελτιστοποιήστε το σχεδιασμό για τη μείωση του κόστους
Μειώστε το κόστος μέσω της βελτιστοποιημένης σχεδίασης, ικανοποιώντας παράλληλα τις απαιτήσεις απόδοσης. Όπως η εύλογη μείωση του αριθμού των στρώσεων, η χρήση πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων τυπικού μεγέθους και η ελαχιστοποίηση ειδικών απαιτήσεων διεργασίας. Για παράδειγμα, εάν η διάταξη του κυκλώματος μπορεί να βελτιστοποιηθεί για να μειωθεί η σχεδίαση που αρχικά απαιτούσε 8 στρώσεις σε 6 στρώσεις, το κόστος κατασκευής μπορεί να μειωθεί σημαντικά.
(2) Επιλέξτε την κατάλληλη διαδικασία παραγωγής
Οι διαφορετικές διαδικασίες παραγωγής έχουν διαφορετικό κόστος και οι κατάλληλες διαδικασίες πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προϊόντος. Για παράδειγμα, στις διεργασίες επιφανειακής επεξεργασίας, το κόστος του ψεκασμού κασσίτερου είναι σχετικά χαμηλό, ενώ το κόστος της εναπόθεσης χρυσού είναι σχετικά υψηλό. Εάν το προϊόν έχει υψηλές απαιτήσεις για αξιοπιστία συγκόλλησης και το κόστος το επιτρέπει, μπορεί να επιλεγεί η διαδικασία εμβάπτισης χρυσού. Εάν το κόστος είναι ευαίσθητο και οι απαιτήσεις αξιοπιστίας συγκόλλησης δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές, η διαδικασία ψεκασμού κασσίτερου μπορεί να είναι πιο κατάλληλη.
(3) Οι μαζικές προμήθειες μειώνουν το κόστος υλικών
Εάν η προσαρμοσμένη ποσότητα είναι μεγάλη, η μαζική προμήθεια μπορεί να γίνει αντικείμενο διαπραγμάτευσης με τους προμηθευτές υλικών για τη μείωση του κόστους υλικών. Ταυτόχρονα, η διαπραγμάτευση εκπτώσεων τιμών με κατασκευαστές PCb για μαζική παραγωγή μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το κόστος. Για παράδειγμα, η αγορά μιας μεγάλης ποσότητας υποστρώματος και φύλλου χαλκού ταυτόχρονα μπορεί να επιτύχει μια συγκεκριμένη έκπτωση στην τιμή, μειώνοντας έτσι το συνολικό κόστος κατασκευής.