I circuiti stampati multistrato sono ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici perché possono migliorare efficacemente l'integrazione dei circuiti e ottimizzare la trasmissione del segnale. Quando si personalizzano i circuiti stampati multi-strato, è necessario prendere sul serio molte precauzioni, tra cui la pianificazione della progettazione, la selezione dei materiali, i processi di produzione, ecc., per garantire che i circuiti stampati multi-strato personalizzati soddisfino gli standard prestazionali attesi. Successivamente, elaboreremo le precauzioni per la personalizzazione dei circuiti stampati multi-strato.
Personalizzazione PCB multistrato
1, Pianificazione della progettazione
(1) Chiarire i requisiti funzionali del circuito
Prima della personalizzazione è necessaria una revisione completa delle funzioni del circuito. Il layout del circuito e l'instradamento del segnale dei diversi moduli funzionali variano. Ad esempio, per i circuiti di segnale ad alta-velocità, è importante considerare i problemi di integrità del segnale e il loro cablaggio dovrebbe essere il più corto e diritto possibile per ridurre il ritardo e la perdita di trasmissione del segnale. Come la linea di trasmissione dati della CPU nella scheda madre di un computer, essendo un circuito di segnale ad alta-velocità, è necessaria un'attenta pianificazione dell'instradamento della linea durante la progettazione per evitare l'instradamento ad angolo retto e la riflessione del segnale. Per i circuiti di segnale analogico, dovrebbe essere prestata maggiore attenzione alla progettazione anti-interferenza e dovrebbero essere ragionevolmente separati dai circuiti di segnale digitale per ridurre le interferenze reciproche.
(2) Pianificare ragionevolmente il numero di piani
Più strati sono, meglio è. Deve essere considerato in modo completo in base a fattori quali la complessità del circuito, il tipo di segnale e il costo. Se ci sono troppi strati, non solo aumenteranno i costi di produzione, ma potrebbero anche causare problemi come cortocircuiti e circuiti aperti a causa della maggiore difficoltà di allineamento tra gli strati. Ad esempio, per alcuni semplici prodotti elettronici di piccole dimensioni, come i circuiti stampati dei braccialetti intelligenti, l’utilizzo di troppi strati può aumentare significativamente i costi e aumentare il rischio di errori nel processo di produzione. In generale, quando la scala del circuito è piccola e il segnale è relativamente semplice, possono essere sufficienti 4-6 strati; Per prodotti elettronici complessi ad alte-prestazioni, come le schede madri per server di fascia alta, potrebbero essere necessari 10 o anche più livelli.
(3) Pianificare la distribuzione dello strato di segnale e dello strato di potenza
La distribuzione dello strato di segnale e di potenza ha un impatto significativo sull'integrità del segnale e sulla stabilità della potenza. Di solito, lo strato di segnale dovrebbe essere adiacente allo strato di potenza o allo strato geologico per fornire un buon piano di riferimento e ridurre l'interferenza del segnale. Lo strato di potenza e lo strato geologico possono essere impostati nello strato intermedio e lo strato di segnale può essere distribuito sul lato esterno. Allo stesso tempo, è importante notare che lo strato del segnale ad alta-velocità dovrebbe essere strettamente adiacente alla formazione per ridurre le interferenze elettromagnetiche durante la trasmissione del segnale. Ad esempio, quando si progetta la scheda madre di un telefono cellulare, far aderire saldamente lo-strato del segnale RF ad alta velocità allo strato di terra può ridurre efficacemente la distorsione del segnale e migliorare la qualità della comunicazione del telefono.
2, selezione del materiale
(1) Selezione del substrato
Le prestazioni del substrato sono direttamente correlate alle proprietà elettriche, meccaniche e di resistenza al calore del PCB. I substrati comuni includono FR-4, materiali Rogers, ecc. FR-4 ha un costo inferiore ed è adatto alla maggior parte dei prodotti elettronici convenzionali; I materiali Rogers hanno caratteristiche quali bassa costante dielettrica e bassa perdita e funzionano bene in scenari applicativi ad alta frequenza, come i circuiti stampati nelle apparecchiature di comunicazione 5G. Se i prodotti elettronici funzionano in ambienti ad alta temperatura, è necessario selezionare materiali ad alto TG per garantire la stabilità dei circuiti stampati alle alte temperature. Ad esempio, la scheda elettronica dell'unità di controllo del motore di un'auto richiede l'uso di materiali ad alto TG a causa dell'elevata temperatura dell'ambiente di lavoro.
(2) Selezione dello spessore della lamina di rame
Lo spessore del foglio di rame influisce sulla capacità di carico di corrente del PCB. Per i circuiti ad alta corrente, è necessario utilizzare un foglio di rame più spesso per ridurre la resistenza della linea e minimizzare la generazione di calore. Per i circuiti di potenza nei moduli di potenza, se lo spessore della lamina di rame è insufficiente, il circuito potrebbe subire gravi ustioni a causa del forte riscaldamento quando passano correnti elevate. In generale, le linee di segnale convenzionali possono utilizzare 1-2 once di foglio di rame, mentre per linee ad alta corrente possono essere necessarie 3-4 once o un foglio di rame anche più spesso.
3, Strategia di cablaggio
(1) Controllare la lunghezza e la larghezza del cablaggio
La lunghezza del cablaggio deve essere ridotta il più possibile, soprattutto per il cablaggio dei segnali ad alta-velocità. Un cablaggio lungo aumenterà il ritardo e la perdita di trasmissione del segnale. Ad esempio, nel cablaggio delle interfacce USB ad alta-velocità, se il routing è troppo lungo, potrebbe portare a una trasmissione dei dati instabile e alla perdita di pacchetti. La larghezza del cablaggio deve essere determinata in base alla corrente che lo attraversa. Per le linee ad alta corrente, è necessario utilizzare un cablaggio più ampio per soddisfare i requisiti di trasporto di corrente. Allo stesso tempo, la larghezza del cablaggio deve anche considerare le limitazioni del processo di produzione del PCB, poiché un cablaggio eccessivamente sottile può causare problemi come interruzioni del circuito durante il processo di produzione.
(2) Evitare cablaggi a 90 gradi
Il routing a 90 gradi può causare riflessione del segnale e discontinuità di impedenza, influenzando così la qualità del segnale. Si consiglia di utilizzare il più possibile un metodo di instradamento con un angolo di 45 gradi o una transizione ad arco circolare. Nei circuiti ad alta-frequenza, questo effetto è più pronunciato. Ad esempio, nel cablaggio dei circuiti RF, evitare rigorosamente l'instradamento a 90 gradi può ridurre efficacemente la riflessione del segnale e migliorare l'efficienza della trasmissione del segnale.
(3) Fori passanti ragionevolmente impostati
I via vengono utilizzati per collegare circuiti di strati diversi, ma possono portare determinate capacità e induttanze parassite, che hanno effetti negativi sui segnali ad alta-velocità. Pertanto, sulle linee di segnale ad alta-velocità, il numero di vie dovrebbe essere ridotto al minimo il più possibile. Allo stesso tempo, è necessario scegliere ragionevolmente la dimensione della via. Se la dimensione del via è troppo grande, occuperà troppo spazio e influenzerà la densità del cablaggio; La dimensione del foro passante- è troppo piccola, il che potrebbe aumentare la difficoltà di perforazione e rendere difficile garantire la qualità durante il processo di galvanica.
4, Comunicazione del processo di produzione
(1) Chiarire i requisiti di processo con i produttori
Prima della personalizzazione, è necessario comunicare in modo completo con il produttore della PCB per chiarire vari requisiti di processo, come larghezza e spaziatura minima della linea, dimensione minima del via, precisione dell'allineamento degli interstrati, ecc. Esistono differenze nelle capacità di processo dei diversi produttori e se i requisiti di processo superano le capacità del produttore, ciò potrebbe portare a problemi di qualità del prodotto o all'impossibilità di produrlo. Ad esempio, alcuni produttori possono raggiungere solo una larghezza minima della linea e una spaziatura di 0,15 mm. Se il requisito di progettazione è 0,1 mm, non può soddisfare le esigenze di produzione.
(2) Comprendere il processo e il ciclo di produzione
Comprendere il processo di produzione e il ciclo dei circuiti stampati può aiutare a pianificare in modo efficace i progressi dello sviluppo del prodotto. Il processo di produzione comprende la produzione dello strato interno, la laminazione, la foratura, la galvanica, la produzione dello strato esterno, il trattamento superficiale e altre fasi, ognuna delle quali richiede una certa quantità di tempo. Ad esempio, il ciclo di produzione tipico per un PCB a 4-strato può durare 3-5 giorni, mentre il ciclo di produzione per un PCB multistrato ad alta precisione può durare fino a 7-10 giorni o anche di più. Quando si personalizza, è necessario pianificare in anticipo i tempi di produzione in base a fattori come il momento del lancio del prodotto.
(3) Confermare gli standard di controllo qualità
Confermare gli standard di test di qualità con i produttori, come standard di test dell'aspetto, standard di test delle prestazioni elettriche, ecc. I metodi di rilevamento comuni includono l'ispezione ottica automatica, il test dell'ago volante, l'ispezione a raggi X-, ecc. Stabilendo standard di test chiari, è possibile garantire che i circuiti stampati personalizzati soddisfino i requisiti di qualità. Ad esempio, per i circuiti stampati di alcuni prodotti elettronici di fascia alta-è necessaria l'ispezione a raggi X-per garantire l'affidabilità delle connessioni interstrato e l'assenza di difetti interni.
5, controllo dei costi
(1) Ottimizzare la progettazione per ridurre i costi
Riduci i costi attraverso una progettazione ottimizzata soddisfacendo al tempo stesso i requisiti prestazionali. Ad esempio, riducendo ragionevolmente il numero di strati, utilizzando circuiti stampati di dimensioni standard e riducendo al minimo i requisiti di processo speciali. Ad esempio, se il layout del circuito può essere ottimizzato per ridurre il progetto che originariamente richiedeva 8 strati a 6 strati, il costo di produzione può essere significativamente ridotto.
(2) Scegliere il processo di produzione appropriato
Processi di produzione diversi hanno costi diversi e i processi adatti devono essere selezionati in base ai requisiti del prodotto. Ad esempio, nei processi di trattamento superficiale, il costo della spruzzatura dello stagno è relativamente basso, mentre il costo della deposizione dell’oro è relativamente elevato. Se il prodotto ha elevati requisiti di affidabilità della saldatura e il costo lo consente, si può scegliere il processo dell'oro ad immersione; Se il costo è sensibile e i requisiti di affidabilità della saldatura non sono particolarmente elevati, il processo di spruzzatura di stagno può essere più adatto.
(3) L'approvvigionamento all'ingrosso riduce i costi dei materiali
Se la quantità personalizzata è elevata, è possibile negoziare l'approvvigionamento in grandi quantità con i fornitori di materiali per ridurre i costi dei materiali. Allo stesso tempo, negoziare sconti sui prezzi con i produttori di PCB per la produzione di massa può ridurre efficacemente i costi. Ad esempio, acquistando una grande quantità di substrato e foglio di rame contemporaneamente è possibile ottenere un certo sconto sul prezzo, riducendo così il costo di produzione complessivo.