Notizie PCB - Fattori da considerare nella progettazione di circuiti stampati multistrato

Le prestazioni di progettazione delle schede PCB multistrato sono per lo più simili alle schede a singolo strato o a doppio strato. Prestare attenzione al layout ragionevole del circuito e considerare fattori quali la capacità dello strato interno, la resistenza dell'isolamento, la resistenza della saldatura e la sicurezza del prodotto. Il seguente contenuto descrive principalmente i fattori importanti che dovrebbero essere presi in considerazione nella progettazione delle schede PCB multistrato dagli aspetti elettrici e meccanici della progettazione.

1. Fattori meccanici di progettazione

La progettazione meccanica include la scelta dello spessore appropriato del bordo, l'impilamento dei pannelli, la dimensione del bordo, il tubo di rame interno, il rapporto di aspetto e così via.

1. Spessore del bordo

Lo spessore del multi-substrato è determinato da molti fattori, come il numero di strati di segnale, il numero e lo spessore delle schede elettriche, il rapporto di aspetto dell'apertura e dello spessore richiesti per punzonatura e placcatura di alta qualità, la lunghezza dei perni del componente necessari per l'inserimento automatico e il tipo di collegamento utilizzato. Lo spessore dell'intero circuito è costituito dallo strato conduttivo su entrambi i lati della scheda, dallo strato di rame, dallo spessore del substrato e dallo spessore del materiale prepreg. È difficile ottenere tolleranze strette sui multistrati sintetici e uno standard di tolleranza di circa il 10% è considerato ragionevole.

2. L'impilamento di tavole

Al fine di ridurre al minimo la possibilità di distorsione della scheda e ottenere una scheda finita piatta, la stratificazione di più substrati dovrebbe essere simmetrica. Ciò significa avere un numero pari di strati di rame e garantire che lo spessore del rame e la densità del modello del foglio di rame dello strato di bordo siano simmetrici. Generalmente, la direzione radiale del materiale da costruzione utilizzato per il laminato (ad esempio, tessuto in fibra di vetro) dovrebbe essere parallela al lato del laminato. Poiché il laminato si restringe nella direzione radiale dopo l'incollaggio, questo distorce il layout del circuito stampato, mostrando variabilità e bassa stabilità dimensionale. Tuttavia, migliorando il design, la deformazione e la distorsione del multi-substrato possono essere minimizzate. Attraverso la distribuzione uniforme del foglio di rame su tutto il livello e assicurando la simmetria della struttura multistrato, cioè garantendo la stessa distribuzione e spessore del materiale prepreg, lo scopo di ridurre la deformazione e la distorsione può essere raggiunto. Gli strati di rame e laminato dovrebbero essere realizzati dallo strato centrale del multi-substrato ai due strati più esterni. La distanza minima (spessore dielettrico) specificata tra due strati di rame è di 0,080 mm. È noto per esperienza che la distanza minima tra due strati di rame, cioè lo spessore minimo del materiale prepreg dopo l'incollaggio, deve essere almeno il doppio dello spessore dello strato di rame incorporato. In altre parole, se lo spessore di ciascuno dei due strati adiacenti di rame è 30μm, lo spessore del materiale prepreg è di almeno 2 (2 x 30μm) = 120μm, che può essere ottenuto utilizzando due strati di materiale prepreg (fibra di vetro).

3. Dimensione della scheda

Le dimensioni della scheda dovrebbero essere ottimizzate in base ai requisiti dell'applicazione, alle dimensioni della scatola di sistema, alle limitazioni del produttore della scheda PCB e alla capacità di produzione del PCB. I circuiti stampati di grandi dimensioni hanno molti vantaggi, come meno substrati, percorsi di circuito più brevi tra molti componenti, in modo che possano avere una maggiore velocità operativa e ogni scheda può avere più connessioni in ingresso e in uscita, quindi in circuiti stampati di grandi dimensioni dovrebbe essere la prima scelta in molte applicazioni. Ad esempio, nei personal computer, vengono visualizzate schede madri più grandi. Tuttavia, è più difficile progettare il layout della linea del segnale su una scheda di grandi dimensioni, richiedendo più strati di segnale o cablaggio interno o spazio, e la difficoltà del trattamento termico è anche maggiore. Pertanto, il progettista deve considerare vari fattori, come le dimensioni della scheda standard, le dimensioni delle apparecchiature di produzione e le limitazioni del processo di produzione. Alcune linee guida per la selezione delle dimensioni standard dei circuiti stampati sono fornite in 1PC-D-322.

4. Foglio di rame interno

Il foglio di rame più comunemente usato è 1oz (1oz di foglio di rame per piede quadrato di superficie). Tuttavia, per le tavole dense, lo spessore è estremamente importante ed è richiesto un rigoroso controllo dell'impedenza. Questo tipo di scheda deve essere utilizzato

Foglio di rame 0.50z. Per il piano di potenza e il piano di terra, è meglio scegliere 2oz o foglio di rame più pesante. Tuttavia, l'incisione di fogli di rame pesanti ridurrà la controllabilità e non è facile raggiungere il modello desiderato di larghezza della linea e tolleranza di passo. Sono pertanto necessarie tecniche speciali di lavorazione.

5. Hole

Secondo il diametro del perno del componente o la dimensione diagonale, il diametro del foro placcato attraverso è solitamente mantenuto tra 0,028 e 0,010in, che può garantire volume sufficiente per una migliore saldatura.

6. Rapporto di aspetto

Il "rapporto di aspetto" è il rapporto tra lo spessore della piastra e il diametro del foro. Si ritiene generalmente che 3:1 sia il rapporto di aspetto standard, anche se un rapporto di aspetto elevato come 5:1 è comunemente usato. Il rapporto di aspetto può essere determinato da fattori quali perforazione, rimozione delle scorie o incisione posteriore e galvanizzazione. Quando si mantiene il rapporto di aspetto all'interno dell'intervallo che può essere prodotto, i vias devono essere il più piccolo possibile.

2. Fattori di progettazione elettrica

Multi-substrato è un sistema ad alte prestazioni e ad alta velocità. Per le frequenze più elevate, il tempo di salita del segnale è ridotto, quindi la riflessione del segnale e il controllo della lunghezza della linea diventano critici. In un sistema multi-substrato, i requisiti per le prestazioni di impedenza controllabile dei componenti elettronici sono molto severi e la progettazione deve soddisfare i requisiti di cui sopra. I fattori che determinano l'impedenza sono la costante dielettrica del substrato e del materiale prepreg, la spaziatura dei fili sullo stesso strato, lo spessore del dielettrico intercalare e lo spessore del conduttore di rame. Nelle applicazioni ad alta velocità, anche la sequenza di laminazione dei conduttori nel multistrato e la sequenza di connessione della rete di segnale sono cruciali. Costante dielettrica: La costante dielettrica del materiale del substrato è un fattore importante nella determinazione dell'impedenza, del ritardo di propagazione e della capacità. La costante dielettrica del substrato epossidico di vetro e del materiale prepreg può essere controllata cambiando la percentuale del contenuto di resina.

Il materiale prepreg con costante dielettrica relativamente bassa è adatto per l'uso in radiofrequenza e circuiti a microonde. Nelle frequenze radio e microonde, il ritardo del segnale causato dalla costante dielettrica inferiore è più basso. Nel substrato, il fattore di perdita basso può ridurre al minimo la perdita elettrica.

La costante dielettrica della resina epossidica è 3,45 e la costante dielettrica del vetro è 6,2. Controllando la percentuale di questi materiali, la costante dielettrica del vetro epossidico può raggiungere 4.2-5.3. Lo spessore del substrato è un buon indicatore per determinare e controllare la costante dielettrica.