PCB Tecnico - Come scegliere i materiali del centro PCB

Quando un produttore di circuiti stampati (PCB) riceve un preventivo per un design multistrato e i requisiti di materiale sono incompleti o non sono affatto dichiarati, la scelta dello spessore del nucleo PCB diventa un problema. A volte questo accade perché la combinazione di materiali di base PCB utilizzati non è importante per le prestazioni; se i requisiti generali di spessore sono soddisfatti, l'utilizzatore finale potrebbe non preoccuparsi dello spessore o del tipo di ogni strato.

Ma in altri momenti, le prestazioni sono più importanti e lo spessore deve essere rigorosamente controllato per rendere la scheda performante al meglio. Se il progettista di PCB comunica chiaramente tutti i requisiti nel documento, il produttore comprenderà i requisiti e fisserà i materiali di conseguenza.

Domande che i progettisti di PCB devono considerare

Aiuta i progettisti a comprendere i materiali disponibili e i materiali comunemente utilizzati, in modo da poter utilizzare regole di progettazione appropriate per costruire rapidamente e correttamente il PCB. Quello che segue è una breve descrizione dei tipi di materiali che i produttori preferiscono utilizzare e di quali materiali possono aver bisogno per lavorare rapidamente a rotazione senza ritardare il progetto.

Comprendere il costo e l'inventario del laminato PCB

È importante capire che i materiali laminati PCB sono venduti come "sistemi" e funzionano in "sistemi", e il materiale di base e prepreg che il produttore conserva per uso immediato provengono di solito dallo stesso sistema. In altre parole, gli elementi costitutivi sono tutti parti di un prodotto specifico, ma con alcune variazioni, come lo spessore, il peso del rame e lo stile prepreg. Oltre alla familiarità e alla ripetibilità, ci sono altri motivi per stoccare un numero limitato di tipi di laminato.

Il sistema prepreg e core sono formulati per lavorare insieme, ma potrebbero non funzionare correttamente se combinati con altri prodotti. Ad esempio, il materiale core Isola 370HR non verrà utilizzato nello stesso stack del prepreg Nelco 4000-13. Possono lavorare insieme in determinate circostanze, ma è più probabile che non lo faranno. I sistemi ibridi ti portano in un territorio inesplorato dove il comportamento dei materiali (che è ben noto se utilizzato come sistema omogeneo) non è più dato per scontato. La miscelazione e l'abbinamento negligente o inconsapevole dei tipi di materiale possono causare gravi guasti, quindi a meno che non si riveli che il tipo è adatto per l'impilamento "ibrido", nessun produttore mescola e abbina.

Un altro motivo per mantenere un inventario ristretto dei materiali è l'alto costo della certificazione UL, quindi il numero di certificazioni è solitamente limitato a una gamma relativamente piccola di opzioni di materiali nel settore PCB. I produttori di solito accettano di fabbricare prodotti su laminati che non hanno un inventario standard, ma va notato che non possono fornire la certificazione UL attraverso documenti QC. Se è divulgato e concordato in anticipo e il produttore ha familiarità con i requisiti di lavorazione del sistema laminato in questione, questa è una buona scelta per i progetti non UL. Per il lavoro UL, è meglio trovare l'inventario del produttore di vostra scelta e progettare un circuito stampato che corrisponda ad esso.

IPC-4101D e struttura in alluminio

Poiché questi fatti sono pubblici, ci sono altre due cose che devi sapere prima di saltare nel design. In primo luogo, è meglio specificare i laminati secondo la specifica del settore IPC-4101D, piuttosto che nominare prodotti specifici che non tutti possono immagazzinare.

In secondo luogo, è più facile costruire più strati utilizzando il metodo di costruzione "foil". La struttura del foglio significa che gli strati superiori e inferiori (esterni) sono fatti di un pezzo di foglio di rame e laminati agli strati restanti con prepreg. Sebbene sembri intuitivo poter costruire un PCB a 8 strati con quattro nuclei bifacciali, è preferibile utilizzare prima il foglio esterno e poi utilizzare i tre nuclei per L2-L3, L4-L5 e L6-L7. In altre parole, pianificare di progettare uno stack multi-layer in modo che il numero di core sia il seguente: (numero totale di layer meno 2) diviso per 2. Successivamente, è utile conoscere alcune conoscenze sulle caratteristiche fondamentali. loro stessi.

Il nucleo in ferro è fornito come un pezzo di FR4 completamente indurito, con rame placcato su entrambi i lati. Lo spessore del nucleo magnetico è molto ampio e le dimensioni più comunemente utilizzate sono solitamente immagazzinate in un inventario più ampio. Questi sono gli spessori da tenere a mente, soprattutto quando si ha bisogno di ordinare prodotti con tempi di consegna rapidi, in modo da non sprecare i tempi di consegna dell'ordine, in attesa che i materiali non standard arrivino dal distributore.

Spessore comune del nucleo e del rame

Gli spessori del nucleo più comunemente usati per costruire multistrati spessi da 0,062 pollici sono 0,005 pollici, 0,008 pollici, 0,014 pollici, 0,021, 0,028 pollici e 0,039 pollici. L'inventario 0,047" è anche comune perché a volte viene utilizzato per costruire schede a 2 strati. L'altro nucleo che sarà sempre memorizzato è 0,059 pollici perché viene utilizzato per produrre schede a 2 strati spessi 0,062 pollici, ma può essere utilizzato solo per schede più spesse. Per questa posizione, limitiamo l'ambito di applicazione a un disegno di nucleo con uno spessore nominale finale di 0,062 pollici.

Lo spessore del rame varia da mezzo oncia a 3 a 4 oncia, a seconda del mix di prodotti specifico del produttore, ma la maggior parte delle scorte può essere di 2 oncia o meno. Tenetelo a mente e ricordate che quasi tutto l'inventario utilizzerà lo stesso peso di rame su entrambi i lati del nucleo. Cercate di evitare i requisiti di progettazione PCB che richiedono rame diverso su ciascun lato, perché di solito questo richiede un acquisto speciale, può richiedere una tassa accelerata (consegna accelerata) e talvolta non può nemmeno soddisfare la quantità minima di ordine del distributore.

Ad esempio, se si desidera utilizzare 1 oz di rame su un aereo e si prevede di utilizzare Hoz per il segnale, si prega di considerare di fare l'aereo a Hoz o aumentare il segnale a 1 oz in modo che il nucleo sia usato come rame con peso su entrambi i lati. Naturalmente, è possibile farlo solo se è ancora possibile soddisfare i requisiti elettrici del progetto e dispone di un'area XY sufficiente per soddisfare le regole di progettazione spaziale/trace allargate per soddisfare il minimo di 1oz sul livello del segnale. Se è possibile soddisfare queste condizioni, è meglio usarlo come un peso di rame. In caso contrario, potrebbe essere necessario considerare alcuni giorni di tempi di consegna aggiuntivi.

Supponendo di aver selezionato lo spessore appropriato del nucleo e il peso disponibile del rame, utilizzare varie combinazioni di prepreg per stabilire le posizioni dielettriche rimanenti fino a soddisfare i requisiti di spessore totale richiesti. Per i progetti che non richiedono il controllo dell'impedenza, è possibile lasciare la scelta del prepreg al produttore. Utilizzeranno la loro versione "standard" preferita. D'altra parte, se si dispone di requisiti di impedenza, indicare questi requisiti nel documento in modo che il produttore possa regolare la quantità di prepreg tra i nuclei per soddisfare il valore specificato.

Controllo dell'impedenza

Indipendentemente dal fatto che sia richiesto il controllo dell'impedenza, non è consigliabile provare a contrassegnare il tipo e lo spessore del prepreg in ogni posizione del documento, a meno che non si sia esperti in questa operazione. Di solito, tali stack dettagliati alla fine devono essere regolati, quindi possono causare ritardi. Invece, il diagramma di impilamento può mostrare lo spessore del nucleo della coppia di strati interni e indicare "la posizione prepreg richiesta in base ai requisiti di impedenza e spessore complessivo". Questo consente al produttore di creare lo stack ideale per abbinare il tuo design.

sintesi

L'impilamento ideale dei nuclei in base all'inventario esistente è essenziale per evitare inutili ritardi durante le curve veloci in cui i tempi di ordinazione sono ridotti. La maggior parte dei produttori di PCB utilizza strutture multistrato simili basate sullo stesso nucleo dei loro concorrenti. A meno che il PCB non sia altamente personalizzato, non c'è costruzione magica o segreta. Pertanto, vale la pena conoscere il materiale preferito per un numero specifico di strati e fare ogni sforzo per progettare un PCB che lo corrisponda. Sotto requisiti di progettazione speciali, ci saranno sempre eccezioni, ma in generale, i materiali standard sono la scelta migliore.