Las placas de circuito impreso multicapa se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos porque pueden mejorar eficazmente la integración de circuitos y optimizar la transmisión de señales. Al personalizar placas de circuito impreso multi-capa, se deben tomar en serio muchas precauciones, incluida la planificación del diseño, la selección de materiales, los procesos de fabricación, etc., para garantizar que las placas de circuito impreso multi-personalizadas cumplan con los estándares de rendimiento esperados. A continuación, detallaremos las precauciones para personalizar placas de circuito impreso multi-capas.
Personalización de PCB multicapa
1, planificación del diseño
(1) Aclarar los requisitos funcionales del circuito.
Antes de la personalización, se requiere una revisión exhaustiva de las funciones del circuito. El diseño del circuito y el enrutamiento de señales de los diferentes módulos funcionales varían. Por ejemplo, para circuitos de señales de alta-velocidad, es importante considerar los problemas de integridad de la señal y su cableado debe ser lo más corto y recto posible para reducir el retraso y la pérdida de transmisión de la señal. Al igual que la línea de transmisión de datos de la CPU en la placa base de una computadora, como circuito de señal de alta-velocidad, es necesaria una planificación cuidadosa del enrutamiento de la línea durante el diseño para evitar el enrutamiento en ángulo recto y el reflejo de la señal. Para los circuitos de señales analógicas, se debe prestar más atención al diseño anti-interferencia y se deben dividir razonablemente de los circuitos de señales digitales para reducir la interferencia mutua.
(2) Planificar razonablemente el número de pisos.
Cuantas más capas, mejor. Es necesario considerarlo de manera integral en función de factores como la complejidad del circuito, el tipo de señal y el costo. Si hay demasiadas capas, no sólo aumentará los costos de fabricación, sino que también puede causar problemas como cortocircuitos y circuitos abiertos debido a una mayor dificultad para alinear entre capas. Por ejemplo, para algunos productos electrónicos pequeños y simples, como la placa de circuito de las pulseras inteligentes, el uso de demasiadas capas puede aumentar significativamente los costos y aumentar el riesgo de errores en el proceso de fabricación. En términos generales, cuando la escala del circuito es pequeña y la señal es relativamente simple, 4-6 capas pueden ser suficientes; Para productos electrónicos complejos de alto-rendimiento, como placas base de servidores de alta gama, es posible que se requieran 10 o incluso más capas.
(3) Planificar la distribución de la capa de señal y la capa de energía.
La distribución de la capa de señal y la capa de potencia tiene un impacto significativo en la integridad de la señal y la estabilidad de la potencia. Normalmente, la capa de señal debe estar adyacente a la capa de energía o capa geológica para proporcionar un buen plano de referencia y reducir la interferencia de la señal. La capa de energía y la capa geológica se pueden configurar en la capa intermedia y la capa de señal se puede distribuir en el lado exterior. Al mismo tiempo, es importante tener en cuenta que la capa de señal de alta-velocidad debe estar muy adyacente a la formación para reducir la interferencia electromagnética durante la transmisión de la señal. Por ejemplo, al diseñar la placa base de un teléfono móvil, adherir firmemente la capa de señal de RF de alta-velocidad a la capa de tierra puede reducir eficazmente la distorsión de la señal y mejorar la calidad de la comunicación del teléfono.
2, selección de materiales
(1) Selección de sustrato
El rendimiento del sustrato está directamente relacionado con las propiedades eléctricas, mecánicas y de resistencia al calor de la PCB. Los sustratos comunes incluyen FR-4, materiales Rogers, etc. El FR-4 tiene un costo menor y es adecuado para la mayoría de los productos electrónicos convencionales; Los materiales de Rogers tienen características como baja constante dieléctrica y baja pérdida, y funcionan bien en escenarios de aplicaciones de alta frecuencia, como placas de circuito impreso en equipos de comunicación 5G. Si los productos electrónicos funcionan en entornos de alta temperatura, se deben seleccionar materiales con alto TG para garantizar la estabilidad de las placas de circuito impreso a altas temperaturas. Por ejemplo, la PCB de la unidad de control del motor de un automóvil requiere el uso de materiales con alto TG debido a la alta temperatura del ambiente de trabajo.
(2) Selección del espesor de la lámina de cobre
El espesor de la lámina de cobre afecta la capacidad de carga actual de la PCB. Para circuitos de alta corriente, se debe utilizar una lámina de cobre más gruesa para reducir la resistencia de la línea y minimizar la generación de calor. Para los circuitos de potencia en módulos de potencia, si el espesor de la lámina de cobre es insuficiente, el circuito puede sufrir quemaduras graves debido al calentamiento intenso cuando pasan altas corrientes. En términos generales, las líneas de señal convencionales pueden usar de 1 a 2 onzas de lámina de cobre, mientras que para líneas de alta corriente, es posible que se requieran de 3 a 4 onzas o incluso una lámina de cobre más gruesa.
3, estrategia de cableado
(1) Controlar la longitud y el ancho del cableado.
La longitud del cableado debe acortarse tanto como sea posible, especialmente para el cableado de señales de alta-velocidad. Un cableado largo aumentará el retraso y la pérdida de transmisión de la señal. Por ejemplo, en el cableado de interfaces USB de alta-velocidad, si el enrutamiento es demasiado largo, puede provocar una transmisión de datos inestable y pérdida de paquetes. El ancho del cableado debe determinarse en función de la corriente que lo atraviesa. Para líneas de alta corriente, se debe utilizar cableado más ancho para cumplir con los requisitos de transporte de corriente. Al mismo tiempo, el ancho del cableado también debe considerar las limitaciones del proceso de fabricación de PCB, ya que un cableado demasiado delgado puede causar problemas como roturas de circuito durante el proceso de fabricación.
(2) Evite el cableado de 90 grados
El enrutamiento de 90 grados puede causar reflexión de la señal y discontinuidad de la impedancia, afectando así la calidad de la señal. Se recomienda utilizar un método de enrutamiento con un ángulo de 45 grados o una transición de arco circular tanto como sea posible. En circuitos de alta-frecuencia, este efecto es más pronunciado. Por ejemplo, en el cableado de circuitos de RF, evitar estrictamente el enrutamiento de 90 grados puede reducir efectivamente la reflexión de la señal y mejorar la eficiencia de la transmisión de la señal.
(3) Orificios pasantes razonablemente colocados
Las vías se utilizan para conectar circuitos de diferentes capas, pero pueden generar cierta capacitancia e inductancia parásitas, que tienen efectos adversos en las señales de alta-velocidad. Por lo tanto, en líneas de señal de alta-velocidad, el número de vías debe minimizarse tanto como sea posible. Al mismo tiempo, es necesario elegir razonablemente el tamaño de la vía. Si el tamaño de la vía es demasiado grande, ocupará demasiado espacio y afectará la densidad del cableado; El tamaño del orificio pasante-es demasiado pequeño, lo que puede aumentar la dificultad de perforación y dificultar la garantía de la calidad durante el proceso de galvanoplastia.
4, comunicación del proceso de fabricación.
(1) Aclarar los requisitos del proceso con los fabricantes.
Antes de la personalización, es necesario comunicarse completamente con el fabricante de PCB para aclarar varios requisitos del proceso, como el ancho y espaciado mínimo de línea, el tamaño mínimo de vía, la precisión de alineación entre capas, etc. Existen diferencias en las capacidades de proceso de diferentes fabricantes, y si los requisitos del proceso exceden las capacidades del fabricante, puede generar problemas de calidad del producto o incapacidad de fabricación. Por ejemplo, algunos fabricantes sólo pueden alcanzar un ancho de línea mínimo y un espaciado de 0,15 mm. Si el requisito de diseño es 0,1 mm, no puede satisfacer las necesidades de producción.
(2) Comprender el proceso y el ciclo de fabricación.
Comprender el proceso de fabricación y el ciclo de las placas de circuito impreso puede ayudar a programar el progreso del desarrollo del producto de manera efectiva. El proceso de fabricación incluye la producción de la capa interior, la laminación, la perforación, la galvanoplastia, la producción de la capa exterior, el tratamiento de la superficie y otros pasos, cada uno de los cuales requiere una cierta cantidad de tiempo. Por ejemplo, el ciclo de fabricación típico de una PCB de 4-capas puede ser de 3-5 días, mientras que el ciclo de fabricación de una PCB multicapa de alta precisión puede durar entre 7 y 10 días o incluso más. Al personalizar, es necesario planificar el tiempo de fabricación con antelación en función de factores como el tiempo de lanzamiento del producto.
(3) Confirmar los estándares de inspección de calidad.
Confirme los estándares de prueba de calidad con los fabricantes, como estándares de prueba de apariencia, estándares de prueba de rendimiento eléctrico, etc. Los métodos de detección comunes incluyen inspección óptica automática, prueba de aguja voladora, inspección por rayos X-, etc. Al establecer estándares de prueba claros, se puede garantizar que las placas de circuito impreso personalizadas cumplan con los requisitos de calidad. Por ejemplo, para las placas de circuito impreso de algunos-productos electrónicos de alta gama, se requiere una inspección por rayos X-para garantizar la confiabilidad de las conexiones entre capas y la ausencia de defectos internos.
5, control de costos
(1) Optimizar el diseño para reducir costos.
Reduzca los costos mediante un diseño optimizado y al mismo tiempo cumpla con los requisitos de rendimiento. Como reducir razonablemente el número de capas, utilizar placas de circuito impreso de tamaño estándar y minimizar los requisitos de procesos especiales. Por ejemplo, si el diseño del circuito se puede optimizar para reducir el diseño que originalmente requería de 8 capas a 6 capas, el costo de fabricación se puede reducir significativamente.
(2) Elija el proceso de fabricación adecuado
Los diferentes procesos de fabricación tienen diferentes costos y es necesario seleccionar los procesos adecuados de acuerdo con los requisitos del producto. Por ejemplo, en los procesos de tratamiento de superficies, el coste de la pulverización de estaño es relativamente bajo, mientras que el coste de la deposición de oro es relativamente alto. Si el producto tiene altos requisitos de confiabilidad de la soldadura y el costo lo permite, se puede elegir el proceso de inmersión en oro; Si el costo es sensible y los requisitos de confiabilidad de la soldadura no son particularmente altos, el proceso de pulverización de estaño puede ser más adecuado.
(3) La adquisición a granel reduce los costos de material
Si la cantidad personalizada es grande, se puede negociar la adquisición al por mayor con los proveedores de materiales para reducir los costos de materiales. Al mismo tiempo, negociar descuentos en los precios con los fabricantes de PCB para la producción en masa puede reducir efectivamente los costos. Por ejemplo, comprar una gran cantidad de sustrato y lámina de cobre a la vez puede obtener un cierto descuento en el precio, reduciendo así el costo total de fabricación.