Placas de circuito impresso multicamadas são amplamente utilizadas em dispositivos eletrônicos porque podem efetivamente melhorar a integração do circuito e otimizar a transmissão do sinal. Ao personalizar placas de circuito impresso multi-camadas, muitas precauções precisam ser levadas a sério, incluindo planejamento de projeto, seleção de materiais, processos de fabricação, etc., para garantir que as placas de circuito impresso multi{3}}camadas personalizadas atendam aos padrões de desempenho esperados. A seguir, detalharemos as precauções para personalizar placas de circuito impresso multi-camadas.
Personalização de PCB multicamadas
1, Planejamento de Projeto
(1) Esclareça os requisitos funcionais do circuito
Antes da personalização, é necessária uma revisão abrangente das funções do circuito. O layout do circuito e o roteamento de sinal de diferentes módulos funcionais variam. Por exemplo, para circuitos de sinal de alta-velocidade, é importante considerar problemas de integridade do sinal, e sua fiação deve ser tão curta e reta quanto possível para reduzir o atraso e a perda de transmissão do sinal. Assim como a linha de transmissão de dados da CPU em uma placa-mãe de computador, como um circuito de sinal de alta-velocidade, é necessário um planejamento cuidadoso do roteamento da linha durante o projeto para evitar roteamento em ângulo reto e reflexão do sinal. Para circuitos de sinal analógico, mais atenção deve ser dada ao projeto anti{6}}interferência e eles devem ser razoavelmente particionados dos circuitos de sinal digital para reduzir a interferência mútua.
(2) Planeje razoavelmente o número de andares
Quanto mais camadas, melhor. Ele precisa ser considerado de forma abrangente com base em fatores como complexidade do circuito, tipo de sinal e custo. Se houver muitas camadas, não só aumentará os custos de fabricação, mas também poderá causar problemas como curtos-circuitos e circuitos abertos devido ao aumento da dificuldade no alinhamento entre as camadas. Por exemplo, para alguns pequenos produtos eletrônicos simples, como placas de circuito de pulseiras inteligentes, o uso de muitas camadas pode aumentar significativamente os custos e aumentar o risco de erros no processo de fabricação. De modo geral, quando a escala do circuito é pequena e o sinal é relativamente simples, 4-6 camadas podem ser suficientes; Para produtos eletrônicos complexos de alto-desempenho, como placas-mãe de servidores de última geração, podem ser necessárias 10 ou mais camadas.
(3) Planeje a distribuição da camada de sinal e da camada de potência
A distribuição da camada de sinal e da camada de potência tem um impacto significativo na integridade do sinal e na estabilidade de potência. Normalmente, a camada de sinal deve ser adjacente à camada de potência ou camada geológica para fornecer um bom plano de referência e reduzir a interferência do sinal. A camada de energia e a camada geológica podem ser definidas na camada intermediária e a camada de sinal pode ser distribuída no lado externo. Ao mesmo tempo, é importante observar que a camada de sinal de alta-velocidade deve estar intimamente adjacente à formação para reduzir a interferência eletromagnética durante a transmissão do sinal. Por exemplo, ao projetar uma placa-mãe de telefone celular, aderir firmemente a camada de sinal RF de alta{5}}velocidade à camada de solo pode efetivamente reduzir a distorção do sinal e melhorar a qualidade da comunicação do telefone.
2, seleção de materiais
(1) Seleção de substrato
O desempenho do substrato está diretamente relacionado às propriedades elétricas, mecânicas e de resistência ao calor do PCB. Substratos comuns incluem FR-4, materiais Rogers, etc. FR-4 tem um custo mais baixo e é adequado para a maioria dos produtos eletrônicos convencionais; Os materiais Rogers possuem características como baixa constante dielétrica e baixa perda, e apresentam bom desempenho em cenários de aplicação de alta frequência, como placas de circuito impresso em equipamentos de comunicação 5G. Se os produtos eletrônicos funcionarem em ambientes de alta temperatura, materiais com alto TG devem ser selecionados para garantir a estabilidade das placas de circuito impresso em altas temperaturas. Por exemplo, a placa de circuito impresso na unidade de controle do motor do carro requer o uso de materiais com alto TG devido à alta temperatura do ambiente de trabalho.
(2) Seleção da espessura da folha de cobre
A espessura da folha de cobre afeta a capacidade de carga de corrente da placa de circuito impresso. Para circuitos de alta corrente, deve-se usar uma folha de cobre mais espessa para reduzir a resistência da linha e minimizar a geração de calor. Para circuitos de potência em módulos de potência, se a espessura da folha de cobre for insuficiente, o circuito poderá sofrer queimaduras graves devido ao aquecimento intenso quando altas correntes passarem. De modo geral, as linhas de sinal convencionais podem usar 1-2 onças de folha de cobre, enquanto para linhas de alta corrente podem ser necessárias 3-4 onças ou até mesmo uma folha de cobre mais espessa.
3, Estratégia de fiação
(1) Controle o comprimento e a largura da fiação
O comprimento da fiação deve ser reduzido tanto quanto possível, especialmente para fiação de sinal de alta-velocidade. A fiação longa aumentará o atraso e a perda de transmissão do sinal. Por exemplo, na fiação de interfaces USB de alta-velocidade, se o roteamento for muito longo, poderá causar instabilidade na transmissão de dados e perda de pacotes. A largura da fiação deve ser determinada com base na corrente que passa por ela. Para linhas de alta corrente, uma fiação mais larga deve ser usada para atender aos requisitos de transporte de corrente. Ao mesmo tempo, a largura da fiação também precisa considerar as limitações do processo de fabricação da PCB, pois a fiação excessivamente fina pode causar problemas como quebras de circuito durante o processo de fabricação.
(2) Evite fiação de 90 graus
O roteamento de 90 graus pode causar reflexão do sinal e descontinuidade da impedância, afetando assim a qualidade do sinal. Recomenda-se usar um método de roteamento com um ângulo de 45 graus ou transição de arco circular, tanto quanto possível. Em circuitos-de alta frequência, esse efeito é mais pronunciado. Por exemplo, na fiação de circuitos de RF, evitar estritamente o roteamento de 90 graus pode efetivamente reduzir a reflexão do sinal e melhorar a eficiência da transmissão do sinal.
(3) Orifícios passantes razoavelmente ajustados
As vias são usadas para conectar circuitos de diferentes camadas, mas podem trazer certas capacitâncias e indutâncias parasitas, que têm efeitos adversos em sinais de alta-velocidade. Portanto, em linhas de sinal de alta-velocidade, o número de vias deve ser minimizado tanto quanto possível. Ao mesmo tempo, é necessário escolher razoavelmente o tamanho da via. Se o tamanho da via for muito grande, ocupará muito espaço e afetará a densidade da fiação; O tamanho-do furo passante é muito pequeno, o que pode aumentar a dificuldade de perfuração e dificultar a garantia de qualidade durante o processo de galvanoplastia.
4, Comunicação do processo de fabricação
(1) Esclareça os requisitos do processo com os fabricantes
Antes da personalização, é necessário comunicar-se totalmente com o fabricante da placa de circuito impresso para esclarecer vários requisitos do processo, como largura e espaçamento mínimo da linha, tamanho mínimo, precisão do alinhamento entre camadas, etc. Existem diferenças nas capacidades do processo de diferentes fabricantes, e se os requisitos do processo excederem as capacidades do fabricante, isso pode levar a problemas de qualidade do produto ou incapacidade de fabricação. Por exemplo, alguns fabricantes só conseguem atingir uma largura mínima de linha e espaçamento de 0,15 mm. Se o requisito do projeto for 0,1 mm, ele não poderá atender às necessidades de produção.
(2) Compreender o processo e ciclo de fabricação
Compreender o processo de fabricação e o ciclo das placas de circuito impresso pode ajudar a programar o progresso do desenvolvimento do produto de maneira eficaz. O processo de fabricação inclui produção da camada interna, laminação, perfuração, galvanoplastia, produção da camada externa, tratamento de superfície e outras etapas, cada uma das quais requer um certo tempo. Por exemplo, o ciclo de fabricação típico de uma PCB de 4{4}}camadas pode ser de 3-5 dias, enquanto o ciclo de fabricação de uma PCB de alta precisão multicamadas pode durar de 7 a 10 dias ou até mais. Ao personalizar, é necessário planejar antecipadamente o tempo de fabricação com base em fatores como o tempo de lançamento do produto.
(3) Confirme os padrões de inspeção de qualidade
Confirme os padrões de teste de qualidade com os fabricantes, como padrões de teste de aparência, padrões de teste de desempenho elétrico, etc. Os métodos de detecção comuns incluem inspeção óptica automática, teste de agulha voadora, inspeção de raio X, etc. Ao estabelecer padrões de teste claros, placas de circuito impresso personalizadas podem ser garantidas para atender aos requisitos de qualidade. Por exemplo, para placas de circuito impresso de alguns-produtos eletrônicos de alta tecnologia, a inspeção-por raios X é necessária para garantir a confiabilidade das conexões entre camadas e a ausência de defeitos internos.
5, Controle de custos
(1) Otimize o design para reduzir custos
Reduza custos por meio de design otimizado e, ao mesmo tempo, atenda aos requisitos de desempenho. Como reduzir razoavelmente o número de camadas, usar placas de circuito impresso de tamanho padrão e minimizar requisitos de processo especiais. Por exemplo, se o layout do circuito puder ser otimizado para reduzir o projeto que originalmente exigia 8 camadas para 6 camadas, o custo de fabricação poderá ser reduzido significativamente.
(2) Escolha o processo de fabricação apropriado
Diferentes processos de fabricação têm custos diferentes e processos adequados precisam ser selecionados de acordo com os requisitos do produto. Por exemplo, em processos de tratamento de superfície, o custo da pulverização de estanho é relativamente baixo, enquanto o custo da deposição de ouro é relativamente elevado. Se o produto tiver altos requisitos de confiabilidade de soldagem e o custo permitir, o processo de ouro por imersão pode ser escolhido; Se o custo for sensível e os requisitos de confiabilidade da soldagem não forem particularmente altos, o processo de pulverização de estanho pode ser mais adequado.
(3) A aquisição em massa reduz os custos de material
Se a quantidade personalizada for grande, a aquisição em massa poderá ser negociada com fornecedores de materiais para reduzir os custos de material. Ao mesmo tempo, negociar descontos de preços com fabricantes de placas de circuito impresso para produção em massa pode efetivamente reduzir custos. Por exemplo, comprar uma grande quantidade de substrato e folha de cobre de uma só vez pode obter um certo desconto no preço, reduzindo assim o custo geral de fabricação.