Napredne usluge proizvodnje višeslojnskih tiskanih pločica

Šta je višeslojna štampana pločica?

Višeslojna tiskanica je tiskane pločice koja se koristi u električnim proizvodima i koja ima više od jednog sloja ožičenja. Višeslojna pločica koristi dodatne jednoslojni ili dvostruke ploče složene zajedno. Na primjer, ploča koja koristi jednu dvostranu ploču kao unutrašnji sloj i dvije jednostrane ploče kao vanjske slojeve, ili dvije dvostrane ploče kao unutrašnje slojeve i dvije jednostrane ploče kao vanjske slojeve, postaje četveroslojna ili šestoslojna tiskane pločice. Ove ploče se izrađuju slojevitim spajanjem i povezivanjem izolacionim materijalom za lijepljenje te korištenjem sistema za poravnanje. Provodni obrasci se povezuju prema zahtjevima dizajna. Ove ploče se također nazivaju višeslojne tiskane pločice.

Dizajn višeslojnog štampanog ploca: kako odrediti broj slojeva

Performanse i troškovi štampane pločice u velikoj mjeri zavise od broja slojeva koje ima. Zato je važno pravilno odabrati broj slojeva. Ovaj članak se fokusira na glavne tačke o kojima treba razmisliti prilikom dizajniranja štampanih pločica od 1 do 20 slojeva.

Važni faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru 1–20 slojeva

Počnimo s stvarima o kojima treba razmisliti. Možda otprilike znate koliko slojeva vaš PCB treba. Ali trebali biste provjeriti zašto bi višeslojni PCB mogao biti bolji od jednostrukog PCB-a. Pogledajte stavke u nastavku kako biste razjasnili svoje sumnje:

• Upotreba ili primjena: Gdje će se PCB koristiti? Kao što je ranije rečeno, PCB-ovi se koriste u mnogim vrstama jednostavnih i složenih elektroničkih uređaja. Dakle, morate znati treba li vašoj primjeni minimalna funkcija ili složena funkcija. Jednostavan uređaj može raditi s jednim slojem. Složeni uređaj često zahtijeva više slojeva.

• Vrsta potrebnih signala: Da li ploče moraju prenositi mikrotalasne ili visokofrekventne signale? Izbor slojeva također ovisi o vrstama signala koje moraju prenositi. Signali mogu biti visokofrekventni, niskofrekventni, uzemljenje ili napajanje. Ako vaša primjena zahtijeva mnogo različitih signalnih putanja ili miješane signale, trebat će vam višeslojna tiskane pločice. Ovi krugovi također mogu zahtijevati odvojene slojeve uzemljenja i oklopa.

• Putevi tipovaVrsta via koje odaberete je još jedan ključni faktor. Ako odaberete zakopane via ili slijepe via, možda će vam trebati više unutrašnjih slojeva. Dakle, izbor via može promijeniti broj slojeva koji su vam potrebni.

• Potrebna gustoća i broj signalnih slojevaOdluka o broju slojeva također ovisi o dvije važne stvari: signalnim slojevima i gustoći pinova. Broj slojeva na tiskanoj pločici obično raste kako se povećava gustoća pinova. Na primjer, ako je gustoća pinova 1,0, možda će vam trebati 2 signalna sloja. Ali ako je gustoća pinova manja od 0,2, možda će vam trebati 10 slojeva ili više.

• Potrebna brojnost avionaNapojne i masne ravnine pomažu u smanjenju EMI-ja i zaštiti signalnih slojeva. Dakle, broj ravnina koje su vam potrebne utjecat će na izbor slojeva. Više ravnina znači više slojeva.

• Trošak proizvodnjeIako to nije jedina potreba, trošak je ključni faktor pri odabiru broja slojeva za PCB dizajn s 1–20 slojeva. Trošak izrade PCB-a raste s brojem slojeva. Višeslojni PCB-ovi su skuplji od jednostrukih ploča. Trošak će uveliko zavisiti od gore navedenih zahtjeva.

• Vrijeme isporukeVrijeme isporuke za narudžbu PCB-a od 1 do 20 slojeva ovisi o svim gore navedenim faktorima. Na primjer, ako vaš dizajn treba samo jedan sloj, vrijeme isporuke može biti kratko. Ako naručite ploče za složene industrijske elektroničke uređaje, vrijeme isporuke bit će duže.

Ako se ne možete odlučiti na osnovu gore navedenih tačaka, možete razgovarati o svojim potrebama s proizvođačem PCB-a Philifast.

Koje su prednosti i nedostaci višeslojnih tiskanih pločica?

U poređenju sa jednostranim tiskanim pločicama, višeslojne tiskane pločice pokazuju jasne razlike na svojoj površini i u dugoročnim performansama. Ove razlike su ključne za izdržljivost i funkcionalnost ploče. Glavne prednosti višeslojnih tiskanih pločica uključuju otpornost na oksidaciju, raznoliku strukturu, visoku gustoću i upotrebu tehnika površinskog premazivanja koje osiguravaju kvalitet i sigurnost ploče. Ispod su važne karakteristike visoke pouzdanosti i prednosti i nedostaci višeslojnih tiskanih pločica:

Debljina bakra u zidnoj cijevi je obično 25 mikrona.

• Prednost: Povećana pouzdanost, uključujući bolju otpornost na širenje na z-osi. Deblji bakar na zidu rupe pomaže u jačanju čvrstoće i trajanja.

• Rizik: Postoje određeni rizici. U stvarnom radu, problemi poput izbijanja ili izlučivanja gasova, ili poteškoće u procesu sklapanja, mogu utjecati na električne spojeve. Ovi problemi mogu uzrokovati odvajanje unutrašnjih slojeva ili pucanje zidova rupa. Pod opterećenjem, ovi kvarovi mogu dovesti do otkaza. IPC klasa 2 (koja je standard u mnogim fabrikama) može zahtijevati da bakrena obloga na višeslojnim pločama bude manja od 20% [napomena: ova rečenica zadržava originalnu numeričku referencu].

  (Imajte na umu: tačni detalji IPC pravila zavise od skupa pravila i fabričke prakse. Poenta je da presvlačenje rupa i njegova kontrola utiču na pouzdanost.)

2. Zabranjena popravka lemljenjem ili popravka otvorenog kruga

• PrednostSavršeno kolo povećava pouzdanost i sigurnost. Nije potrebno održavanje pri normalnoj upotrebi.

• RizikAko je popravak loš, višeslojna tiskanica može dobiti kratki spoj. Čak i kada je ispravno popravljena, pod opterećenjem poput vibracija i dalje postoji rizik od kvara. To može dovesti do kvarova na terenu.

3. Standardi čistoće izvan IPC normi

• PrednostVeća čistoća na višeslojnim tiskanim pločicama poboljšava pouzdanost.

• RizikOstatci na ploči i nakupljanje kalaja mogu oštetiti masku za kalajenje. Ionizirani ostaci mogu uzrokovati koroziju i kontaminaciju na površinama za lemljenje. To može dovesti do problema s pouzdanošću, poput loših lemnih spojeva ili električnih kvarova, i na kraju povećati vjerojatnost stvarnih kvarova.

4. Stroga kontrola roka trajanja za svaku vrstu površinske obrade

• PrednostDobra kontrola završne obrade površine pomaže pri lemljenju, poboljšava pouzdanost i smanjuje rizik od prodora vlage.

• RizikStari površinski slojevi na starijim višeslojnim pločama mogu pokazivati metalurške promjene. To može uzrokovati probleme sa lemljivanjem. Prodor vlage može izazvati poteškoće tokom montaže ili kasniju delaminaciju u eksploataciji. To može dovesti do odvajanja unutrašnjih slojeva i kratkih spojeva.

Bilo da se radi o proizvodnim i montažnim linijama ili o stvarnom korištenju, višeslojne tiskane pločice moraju pokazati pouzdane performanse. Naravno, ta pouzdanost je usko povezana s opremom proizvođača i razinom vještine u procesu.

Razlike između jednostrukog i višeslojnog PCB prototipiranja

Kada projektujete i izrađujete štampanu ploču, morate odlučiti da li jednostruka ili višeslojna štampana ploča odgovara vašem uređaju. Oba tipa se koriste u mnogim uobičajenim primjenama. Međutim, potreban tip zavisi od toga za šta ćete koristiti ploču. Svaki tip ima specifične karakteristike koje ga čine pogodnim za određene zadatke. Jednostavni kućni uređaji često koriste jednostruke ploče. Za složenije mašine potrebni su višeslojni dizajni štampanih ploča.

Tiskana pločica jednostrukog sloja

Jednoslojni ili Jednostrana ploča uključuje bazni sloj, jedan sloj provodljivog metala i zaštitnu masku za lemljenje te sitotisak. Većina proizvodnih procesa koristi bakar kao provodljivi metal. Jedna strana ploče sadrži sve potrebne komponente. Na drugoj strani se nalazi uzorak provodnika.

Zbog jednostavnijeg dizajna u odnosu na dvostrane i višeslojne ploče, jednostrane tiskane ploče su jeftinije i lakše za izradu. Ovaj jednostavan dizajn je također njihova glavna mana. Imaju manje spojnih tačaka. Dakle, jednostrane tiskane ploče imaju manju brzinu i manje opcija za provlačenje složenih kola.

Dvostrana tiskanica

Još jedna opcija je dvostrana tiskanica. Ima više slojeva od jednostrane tiskanice, ali manje od višeslojne tiskanice. Kao i jednostrana tiskanica, dvostrana tiskanica koristi jedan sloj podloge. Glavna razlika je u tome što dvostrana tiskanica ima provodni metalni sloj na obje strane podloge.

Dvostrane ploče omogućavaju usmjeravanje više signala nego jednostrane. I dalje su jeftinije od višeslojnih ploča. One su dobar kompromis za mnoge dizajne.

Višeslojna tisana pločica

Višeslojna tiskanica se sastoji od tri ili više obostranih ploča koje su spojene posebnim ljepilom. Svaka ploča ima izolacijski materijal između slojeva. Iako višeslojna ploča može koristiti mnogo slojeva složenih jedan na drugi, većina ima paran broj slojeva, često između 4 i 12. To je zato što neparan broj slojeva može uzrokovati savijanje i uvijanje nakon lemljenja.

Sa više slojeva i većim brojem veza, višeslojne tiskane pločice odgovaraju uređajima koji zahtijevaju mnogo funkcija i naprednih mogućnosti. Imaju veću operativnu sposobnost i brže performanse signala nego jednostrane ili dvostrane pločice. Međutim, njihov je dizajn složeniji, skuplji su, rok isporuke je duži, a za popravak i montažu zahtijevaju veću pažnju.

Završne napomene

Odabir pravog tipa PCB-a ovisi o potrebama vašeg proizvoda, vrstama signala, gustoći pinova, potrebama za plosnama, ograničenjima troškova i roku isporuke. Razgovarajte s proizvođačem na vrijeme ako niste sigurni. Dobar proizvođač PCB-a može vam pomoći uskladiti troškove, performanse i rok isporuke. Ako želite pomoć pri broju slojeva i stackupu za određeni proizvod, možete razraditi dizajn s Philifastom ili nekim drugim kvalificiranim proizvođačem PCB-a.