Leiterplattentechnisch - Wie wählt man PCB Kernmaterialien

Wenn ein Leiterplatte (PCB) manufacturer receives a quotation for a multi-layer design and the material requirements are incomplete or not stated at all, die Wahl der PCB Kerndicke wird zum Problem. Manchmal geschieht dies, weil die Kombination von PCB die verwendeten Kernmaterialien sind für die Leistung nicht wichtig; wenn die Gesamtdickenanforderungen erfüllt sind, Der Endverbraucher darf sich nicht um die Dicke oder Art jeder Schicht kümmern.

Aber zu anderen Zeiten ist die Leistung wichtiger, und die Dicke muss streng kontrolliert werden, damit das Brett die beste Leistung erbringt. Wenn der PCB-Designer alle Anforderungen im Dokument klar kommuniziert, wird der Hersteller die Anforderungen verstehen und die Materialien entsprechend einstellen.

Fragen, die PCB-Designer berücksichtigen müssen

Es hilft Designern, die verfügbaren und häufig verwendeten Materialien zu verstehen, So können sie geeignete Entwurfsregeln verwenden, um schnell und korrekt die PCB. Im Folgenden finden Sie eine kurze Beschreibung der Arten von Materialien, die Hersteller bevorzugen, zu verwenden, und welche Materialien sie für schnelle Rotationsarbeiten benötigen, ohne Ihr Projekt zu verzögern.

Verstehen Sie die Kosten und den Bestand von PCB-Laminaten

Es ist wichtig zu verstehen, dass PCB-Laminatmaterialien als "Systeme" verkauft werden und in "Systemen" arbeiten, und das Kernmaterial und Prepreg, das der Hersteller für den sofortigen Gebrauch aufbewahrt, sind in der Regel vom gleichen System. Mit anderen Worten, die Bestandteile sind alle Teile eines bestimmten Produkts, aber mit einigen Variationen, wie Dicke, Kupfergewicht und Prepreg-Stil. Neben Vertrautheit und Wiederholbarkeit gibt es weitere Gründe, eine begrenzte Anzahl von Laminattypen auf Lager zu haben.

Prepreg und Kernsystem sind so formuliert, dass sie zusammenarbeiten, aber sie funktionieren möglicherweise nicht richtig, wenn sie mit anderen Produkten kombiniert werden. Beispielsweise wird Isola 370HR Kernmaterial nicht im gleichen Stapel wie Nelco 4000-13 Prepreg verwendet. Sie können unter bestimmten Umständen zusammenarbeiten, aber es ist wahrscheinlicher, dass sie es nicht tun. Hybridsysteme führen Sie in unbekannte Gebiete, in denen das Verhalten von Materialien (das bei homogenem System bekannt ist) nicht mehr selbstverständlich ist. Unvorsichtiges oder unwissendes Mischen und Abgleichen von Materialtypen kann zu ernsthaften Fehlern führen, es sei denn, es stellt sich heraus, dass der Typ für "hybrides" Stapeln geeignet ist, wird kein Hersteller mischen und zusammenpassen.

Ein weiterer Grund für die Aufrechterhaltung eines engen Materialbestands sind die hohen Kosten der UL-Zertifizierung, So beschränkt sich die Anzahl der Zertifizierungen in der Regel auf ein relativ kleines Spektrum an Materialoptionen im Leiterplattenindustrie. Hersteller vereinbaren in der Regel, Produkte auf Laminaten herzustellen, die kein Standardinventar haben, Es sollte jedoch beachtet werden, dass sie keine UL-Zertifizierung durch QC-Dokumente bereitstellen können. Wenn es im Voraus bekannt gegeben und vereinbart wird, und der Hersteller mit den Verarbeitungsanforderungen des betreffenden Verbundsystems vertraut ist, dann ist dies eine gute Wahl für Nicht-UL-Designs. Für UL-Arbeiten, Es ist am besten, das Herstellerinventar Ihrer Wahl zu finden und eine passende Leiterplatte zu entwerfen.

IPC-4101D und Folienstruktur

Da diese Fakten öffentlich sind, gibt es zwei weitere Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie in das Design springen. Zunächst ist es am besten, Laminate gemäß der Industriespezifikation IPC-4101D anzugeben, anstatt spezifische Produkte zu benennen, die nicht jeder lagern kann.

Zweitens ist es am einfachsten, mehrere Schichten mit der "Folienkonstruktion" zu konstruieren. Die Folienstruktur bedeutet, dass die oberen und unteren Schichten (außen) aus einem Stück Kupferfolie bestehen und mit Prepreg auf die restlichen Schichten laminiert werden. Obwohl es intuitiv erscheint, dass Sie eine 8-Lagen-Leiterplatte mit vier doppelseitigen Kernen bauen können, ist es vorzuziehen, zuerst die Folie auf der Außenseite zu verwenden und dann die drei Kerne für L2-L3, L4-L5 und L6-L7 zu verwenden. Mit anderen Worten, planen Sie, einen mehrschichtigen Stapel so zu entwerfen, dass die Anzahl der Kerne wie folgt ist: (Gesamtzahl der Schichten minus 2) geteilt durch 2. Es ist nützlich, etwas über Kernmerkmale zu wissen. Sie selbst.

Der Eisenkern wird als Stück vollständig ausgehärtetem FR4 geliefert, beidseitig mit Kupfer überzogen. Die Dicke des Magnetkerns ist sehr breit, und die am häufigsten verwendeten Größen werden normalerweise in einem größeren Bestand gelagert. Dies sind die Dicken, die Sie beachten müssen, insbesondere wenn Sie Produkte mit einer schnellen Bearbeitungszeit bestellen müssen, damit Sie die Lieferzeit der Bestellung nicht verschwenden, indem Sie darauf warten, dass nicht standardmäßige Materialien vom Händler ankommen.

Gemeinsame Kern- und Kupferdicke

Die Kernstärken, die am häufigsten verwendet werden, um 0.062 Zoll dicke Multilayer zu konstruieren, sind 0.005 Zoll, 0.008 Zoll, 0.014 Zoll, 0.021, 0.028 Zoll und 0.039 Zoll. 0.047" Inventar ist auch üblich, weil es manchmal verwendet wird, um 2-Lagen-Boards zu bauen. Der andere Kern, der immer gelagert wird, ist 0.059 Zoll, weil es verwendet wird, um 0.062-Zoll dicke 2-Lagen-Boards zu produzieren, aber es kann nur für dickere Boards verwendet werden. Für diese Position beschränken wir den Umfang auf ein Kerndesign mit einer endgültigen Nenndicke von 0.062 Zoll.

Die Dicke von Kupfer reicht von einer halben Unze bis zu 3 bis 4 Unze, je nach Produktmix des jeweiligen Herstellers, aber die meisten Bestände können 2 Unzen oder weniger betragen. Denken Sie daran und denken Sie daran, dass fast alle Inventare das gleiche Kupfergewicht auf beiden Seiten des Kerns verwenden. Versuchen Sie, die PCB-Design-Anforderungen zu vermeiden, die unterschiedliche Kupfer auf jeder Seite erfordern, da dies normalerweise einen speziellen Kauf erfordert, eine beschleunigte Gebühr (beschleunigte Lieferung) erfordert und manchmal nicht einmal die Mindestbestellmenge des Distributors erfüllen kann.

Wenn Sie beispielsweise 1oz Kupfer in einem Flugzeug verwenden möchten und planen, Hoz für das Signal zu verwenden, erwägen Sie bitte, das Flugzeug in Hoz zu machen oder das Signal auf 1oz zu erhöhen, so dass der Kern wie Kupfer mit Gewicht auf beiden Seiten verwendet wird. Natürlich können Sie dies nur tun, wenn Sie noch die elektrischen Anforderungen des Designs erfüllen können und genügend XY-Fläche haben, um die erweiterten Spuren-/Raumgestaltungsregeln zu erfüllen, um das 1oz-Minimum auf der Signalschicht zu erfüllen. Wenn Sie diese Bedingungen erfüllen können, ist es am besten, es wie ein Kupfergewicht zu verwenden. Andernfalls müssen Sie möglicherweise einige Tage zusätzliche Lieferzeit in Betracht ziehen.

Angenommen, Sie haben die passende Kerndicke und das verfügbare Kupfergewicht ausgewählt, verwenden Sie verschiedene Kombinationen von Prepregs, um die verbleibenden dielektrischen Stellen festzulegen, bis die erforderlichen Gesamtdickenanforderungen erfüllt sind. Bei Konstruktionen, die keine Impedanzsteuerung erfordern, können Sie die Wahl des Prepregs dem Hersteller überlassen. Sie werden ihre bevorzugte "Standard" Version verwenden. Wenn Sie dagegen Impedanzanforderungen haben, geben Sie diese bitte im Dokument an, damit der Hersteller die Menge an Prepreg zwischen den Kernen anpassen kann, um den angegebenen Wert zu erfüllen.

Impedanzkontrolle

Unabhängig davon, ob Impedanzsteuerung erforderlich ist, wird nicht empfohlen, den Typ und die Dicke des Prepregs an jeder Stelle im Dokument zu markieren, es sei denn, Sie sind in diesem Vorgang versiert. Normalerweise müssen solche detaillierten Stapel irgendwann angepasst werden, so dass sie Verzögerungen verursachen können. Stattdessen kann Ihr Stapeldiagramm die Kerndicke des inneren Schichtpaares anzeigen und "erforderliche Prepreg-Position basierend auf Impedanz- und Gesamtdickenanforderungen" anzeigen. So kann der Hersteller den idealen Stapel für Ihr Design erstellen.

Zusammenfassung

Ideale Stapelung von Kernen auf Basis bestehender Bestände ist unerlässlich, um unnötige Verzögerungen bei schnellen Drehungen bei engen Bestellzeiten zu vermeiden. Die meisten Leiterplattenhersteller use similar multilayer structures based on the same core as their competitors. Es sei denn, die PCB ist sehr maßgeschneidert, Es gibt keine Magie oder geheime Konstruktion. Daher, Es lohnt sich, mit dem bevorzugten Material für eine bestimmte Anzahl von Schichten vertraut zu sein und alle Anstrengungen zu unternehmen, um eine PCB das passt. Unter besonderen Konstruktionsanforderungen, es wird immer Ausnahmen geben, aber im Allgemeinen, Standardmaterialien sind die beste Wahl.