Leiterplattentechnisch - Über die Designleistung von PCB Multi-Substrat

Die Designleistung von PCB-Multisubstrate ist weitgehend ähnlich wie bei Single-Substrat oder Dual-Substrat, das ist, um zu vermeiden, dass zu viele Schaltkreise mit zu wenig Platz gefüllt werden, was zu unrealistischen Toleranzen führt, hohe innere Schichtkapazität, und möglicherweise sogar Gefährdung des Produkts. Daher, Die Leistungsbeschreibung sollte die vollständige Bewertung des Wärmeschocks berücksichtigen, Isolationswiderstand, Schweißwiderstand, etc. des inneren Kreislaufs. Der folgende Inhalt beschreibt die wichtigen Faktoren, die bei der Multi-Substrat-Konstruktion berücksichtigt werden sollten.

1. Mechanische Konstruktionsfaktoren

Das mechanische Design umfasst die Auswahl der geeigneten Plattengröße, Plattenstärke, Brettstapelung, inneres Kupferrohr, Seitenverhältnis und so weiter.

1. Brettgröße

Die Platinengröße sollte entsprechend den Anwendungsanforderungen optimiert werden, die Größe der Systembox, die Grenzen des Leiterplattenherstellers und der Fertigungskapazität. Große Leiterplatten haben viele Vorteile, wie weniger Substrate, kürzere Schaltwege zwischen vielen Komponenten, damit Sie eine höhere Betriebsgeschwindigkeit haben können, und jeder Leiterplatte kann mehr Ein- und Ausgangsanschlüsse haben, so in vielen Anwendungen, Große Leiterplatten sollten bevorzugt werden. Zum Beispiel, in PCs, Sie werden größere Motherboards sehen. Allerdings, Es ist schwieriger, das Signal-Line-Layout auf einem großen Leiterplatte, erfordert mehr Signalschichten oder interne Verkabelung oder Platz, und die Schwierigkeit der Wärmebehandlung ist auch größer. Daher, der Designer muss verschiedene Faktoren berücksichtigen, wie die Größe der Standardplatte, Größe der Fertigungsanlagen, und die Grenzen des Herstellungsprozesses. In 1PC-D-322 gibt es einige Richtlinien zur Auswahl der Standard-Leiterplatte/Leiterplattengröße.

2. Plattendicke

Die Dicke des Multi-Substrats wird durch viele Faktoren bestimmt, wie die Anzahl der Signalschichten, die Anzahl und Dicke der Power-Boards, das Seitenverhältnis der Öffnung und Dicke, die für hochwertiges Stanzen und Beschichten erforderlich sind, die Länge der Bauteilstifte, die für das automatische Einfügen erforderlich sind, und die Art der verwendeten Verbindung. Die Dicke der gesamten Leiterplatte besteht aus der leitfähigen Schicht, Kupferschicht, Substratdicke und Prepreg-Materialstärke auf beiden Seiten der Leiterplatte. Es ist schwierig, enge Toleranzen auf synthetischen Multisubstraten zu erhalten, und ein Toleranzstandard von etwa 10% wird als vernünftig erachtet.

3. Das Stapeln von Brettern

Um die Möglichkeit von Leiterplattenverzerrungen zu minimieren und eine flache fertige Platine zu erhalten, sollte die Schichtung mehrerer Substrate symmetrisch sein. Das heißt, eine gleichmäßige Anzahl von Kupferschichten zu haben und sicherzustellen, dass die Dicke des Kupfers und die Kupferfolienmusterdichte der Leiterplattenschicht symmetrisch sind. Im Allgemeinen sollte die radiale Richtung des für das Laminat verwendeten Baumaterials (zum Beispiel Glasfasergewebe) parallel zur Seite des Laminats sein. Da das Laminat nach dem Kleben in radialer Richtung schrumpft, verfälscht dies das Layout der Leiterplatte und zeigt Variabilität und geringe Dimensionsstabilität.

Durch die Verbesserung des Designs können jedoch Verzug und Verzerrung des Multisubstrats minimiert werden. Durch die gleichmäßige Verteilung der Kupferfolie auf der gesamten Ebene und die Gewährleistung der Symmetrie der Multi-Substrat-Struktur, d.h. die Sicherstellung der gleichen Verteilung und Dicke des Prepreg-Materials, kann der Zweck der Verringerung von Verzug und Verzerrung erreicht werden. Die Kupfer- und laminierten Schichten sollten von der Mittelschicht des Multisubstrats zu den beiden äußersten Schichten gebildet werden. Der Mindestabstand (dielektrische Dicke) zwischen zwei Kupferschichten beträgt 0.080mm.

Aus Erfahrung ist bekannt, dass der Mindestabstand zwischen zwei Kupferschichten, also die Mindestdicke des Prepreg-Materials nach dem Verkleben, mindestens doppelt so dick sein muss wie die eingebettete Kupferschicht. Mit anderen Worten, wenn die Dicke jeder der beiden benachbarten Kupferschichten 30μm beträgt, beträgt die Dicke des Prepreg-Materials mindestens 2(2x30μm) = 120μm. Dies kann durch die Verwendung von zwei Schichten Prepreg-Material (Glasfasergewebe) erreicht werden. Der typische Wert ist 1080).

4. Innere Kupferfolie

Die am häufigsten verwendete Kupferfolie ist 1oz (1oz Kupferfolie pro Quadratmeter Fläche). Bei dichten Leiterplatten ist die Dicke jedoch extrem wichtig, und eine strenge Impedanzkontrolle ist erforderlich. Diese Art von Leiterplatten muss verwendet werden

0,50z Kupferfolie. Für die Leistungs- und Masseebene ist es am besten, eine Kupferfolie von 2oz oder schwerer zu wählen. Das Ätzen schwerer Kupferfolie verringert jedoch die Steuerbarkeit, und es ist nicht einfach, das gewünschte Muster der Linienbreite und Pitch-Toleranz zu erreichen. Daher sind spezielle Verarbeitungstechniken erforderlich.

5. Bohrung

Entsprechend dem Bauteilstiftdurchmesser oder der diagonalen Größe wird der Durchmesser des überzogenen Durchgangslochs normalerweise zwischen 0.028 und 0.010in gehalten, was genügend Volumen für besseres Schweißen gewährleisten kann.

6. Seitenverhältnis

Das Seitenverhältnis ist das Verhältnis der Dicke der Platte zum Durchmesser des Lochs. Es wird allgemein angenommen, dass 3:1 das Standard-Seitenverhältnis ist, obwohl ein hohes Seitenverhältnis wie 5:1 auch häufig verwendet wird. Das Seitenverhältnis kann durch Faktoren wie Bohren, Schlackenentfernung oder Ätzen und Galvanisieren bestimmt werden. Bei Aufrechterhaltung des Seitenverhältnisses innerhalb des zu produzierenden Bereichs sollten die Vias so klein wie möglich sein.

2. Elektrische Bemessungsfaktoren

Multi-Substrat ist ein Hochleistungssystem mit hoher Geschwindigkeit. Bei höheren Frequenzen wird die Anstiegszeit des Signals reduziert, so dass Signalreflexion und Linienlängensteuerung kritisch werden. In einem Multi-Substrat-System sind die Anforderungen an die steuerbare Impedanzleistung elektronischer Komponenten sehr streng, und das Design muss die oben genannten Anforderungen erfüllen. Die Faktoren, die die Impedanz bestimmen, sind die Dielektrizitätskonstante des Substrats und des Prepreg-Materials, der Abstand der Drähte auf derselben Schicht, die Dicke des Zwischenschichtdielektrikums und die Dicke des Kupferleiters. Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen sind auch die Laminierfolge der Leiter im Multisubstrat und die Anschlussfolge des Signalnetzes entscheidend. Dielektrizitätskonstante: Die Dielektrizitätskonstante des Substratmaterials ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung von Impedanz, Ausbreitungsverzögerung und Kapazität. Die Dielektrizitätskonstante des Glasepoxidsubstrats und des Prepreg-Materials kann durch Änderung des prozentualen Harzgehalts gesteuert werden.

Die dielektrische Konstante von Epoxidharz ist 3.45, und die dielektrische Konstante von Glas ist 6.2. Durch die Steuerung der Prozentsätze dieser Materialien kann die dielektrische Konstante von Epoxidglas 4.2-5.3 erreichen. Die Dicke des Substrats ist eine zum Bestimmen und Steuern der dielektrischen Konstante. Sehr gute Beschreibung.

Das Prepreg-Material mit relativ niedriger Dielektrizitätskonstante eignet sich für den Einsatz in Hochfrequenz- und Mikrowellenschaltungen. Bei Hochfrequenz- und Mikrowellenfrequenzen ist die Signalverzögerung, die durch die niedrigere Dielektrizitätskonstante verursacht wird, geringer. Im Substrat kann der geringe Verlustfaktor den elektrischen Verlust minimieren.

Das Prepreg-Material ROR 4403 ist eine neue Art von Material hergestellt von PCB-Unternehmen. This material is compatible with other substrates used in the standard multi-substrate (FR-4 material) structure (for example, RO 4003 or RO 4350 used in microwave panels).