Информирование производителей о требованиях к структуре слоев печатных плат

При проектировании печатных плат важнейшую роль играет информирование производителей и поставщиков. Контекст запросов проектировщиков иногда теряется, поскольку не предоставляется корректная информация, информации недостаточно или она вообще отсутствует. Хотя опытный разработчик печатных плат сможет обозначить все желаемые компоненты, которые должны присутствовать в структуре слоев печатной платы, в конечном итоге именно производитель примет это решение, пытаясь сбалансировать доступные материалы, возможности обработки и производительность.

Структура слоев описывает не только базовую конструкцию печатной платы. В ней отражается много других аспектов проектирования, определяемых свойствами материала сердцевины и диэлектрических материалов. Чтобы обеспечить совместимость проектного решения с возможностями производителя, номенклатурой доступных материалов и требованиями к полному сопротивлению, разработчики должны четко формулировать требования к структуре слоев. Если вы последуете моему совету, приступая к разработке проекта, и сначала выясните у производителя, какие варианты структуры слоев доступны, вас не будут ждать неприятные сюрпризы. Если вы будете выстраивать проект на основе стека слоев, работать с производителем будет намного проще.

Что делать, если у вас уже есть проект, и нужно обеспечить его реализацию на любом производстве с совместимыми наборами материалов? Как снизить риск того, что готовая плата не будет соответствовать вашим требованиям? Рассмотрим перечисленные вопросы в этой статье. Следуя этим рекомендациям, вы будете создавать проекты ВМЕСТЕ с производителями, а не просто ДЛЯ производства.

Обязательно указывайте требования к структуре слоев печатной платы

Как было сказано выше, на начальном этапе проектирования, как правило, можно получить информацию о стандартной структуре слоев и использовать ее в проекте. Это самый быстрый способ разработать прототип и запустить его в производство. Другой вариант — спроектировать собственную структуру слоев с выбранными материалами, а затем получить подтверждение производителя. Производитель сообщит, сможет ли он реализовать проект, а вы решите, как действовать дальше (изменить структуру слоев или обратиться к другому производителю).

Если проект уже готов, ситуация будет немного другой. Приступая к разработке проекта, убедитесь, что производитель болванок плат может соблюсти ряд спецификаций, в частности:

1. Характеристики слоев. Сюда относятся толщина, вес меди, тип медной фольги (с обработкой на тыльной стороне, электроосаждением, катаная, с присадками и т. п.), а также конструкция ламината/стиль плетения.
2. Требования к диэлектрику и полному сопротивлению. Если требуется соблюсти определенные характеристики полного сопротивления (для сигналов и для питания), необходимо указать диэлектрическую проницаемость в слоях, толщину слоев и параметры меди.
3. Разрешенные замены и допуски. Здесь вы указываете производителю, что вы разрешаете изменить, чтобы обеспечить возможность изготовления на любом производстве.

Мы нечасто обсуждаем пункт 3, заменяя его требованиями технологичности производства в рамках пунктов 1 и 2. Отразив в пункте 3 возможные изменения в структуре слоев печатной платы, вы исключите риск получения платы, не соответствующей спецификациям.

Чтобы требования к структуре слоев печатной платы были соблюдены, отразите их на производственном чертеже печатной платы. Этот документ играет важную роль. Используйте для описания требований к структуре слоев печатной платы и для их передачи на производство чертеж структуры слоев и примечания для производителя.

Начните с чертежа или таблицы структуры слоев печатной платы

На чертеже структуры слоев, входящем в производственный чертеж, можно сразу же отразить большинство требований к структуре слоев. Это самый простой способ передать на производство базовые требования к печатной плате. Ниже приведен пример четырехслойной конструкции, которую можно использовать для высокоскоростной печатной платы, модуля регулятора питания, платы микроконтроллера или другой платы общего назначения.

На нем уже отражен ряд важных характеристик, которые должны быть соблюдены на производстве:

• Толщина и количество слоев
• Вес меди на каждом слое
• Набор материалов (в этом примере ITEQ IT 180BS/IT 180C)
• Gerber-файл для каждого слоя

В списках требований, которые я получаю от заказчиков, эти пункты иногда объединены в документе, описывающем структуру слоев. При отправке проекта производителю можно включить в пакет документ с описанием структуры слоев или других требований, однако эту информацию также следует отразить на производственном чертеже. Лучший способ сделать это — использовать описанный выше чертеж структуры слоев.

Как насчет полного сопротивления и диэлектрических свойств? Если вы разрабатываете проект, ориентируясь на конкретный набор материалов, их не требуется перечислять напрямую, хотя можно включить в чертеж структуры слоев печатной платы. Чтобы на производстве были соблюдены допуски, сделанные при проектировании, необходимо указать приемлемые допуски на ширину трасс и толщину слоев.

Допуски по структуре слоев и ширине трасс

Чтобы гарантированно соблюдались целевые показатели проекта по диэлектрической проницаемости, температурным/химическим свойствам или полному сопротивлению (при условии, что они заданы), можно действовать тремя способами:

1. Прежде чем приступать к проектированию, согласуйте структуру слоев с производителем. Также уточните на производстве ширину трассы для указанного значения полного сопротивления на основе данных контролируемого полного сопротивления. Разрабатывая проект с учетом согласованной ширины трассы и стека слоев, вы будете уверены в том, что технические характеристики, указанные на производственном чертеже, обеспечат требуемые электрические свойства.
2. Укажите, каким спецификациям IPC должны соответствовать любые совместимые материалы, которые будут использоваться в структуре слоев печатной платы. Для первоначального выбора материалов необходимо знать желаемые спецификации.
3. Разрешите производителю при необходимости изменять ширину трасс, чтобы учесть любые замены материалов, используемых в структуре слоев печатной платы. Не требуется указывать конкретную спецификацию или название материала, хотя это можно сделать в примечаниях для производителя.

Вариант 1 гарантирует точность изготовления платы, но только если производитель использует выбранный вами набор материалов. Варианты 2 и 3 носят более общий характер, чтобы попытаться охватить всевозможные ситуации, но, возможно, в процессе производства потребуется провести испытания на контролируемое полное сопротивление.

Вариант 2 легко реализовать в примечаниях для производителя. На рисунке ниже показан пример примечаний для производителя. В нем четко указано, какой спецификации должен соответствовать набор материалов (16.C, выделено красным). Обратите внимание на то, что этот вариант может быть реализован, даже если контроль полного сопротивления не требуется.

В Варианте 3 на производстве, возможно, потребуется немного скорректировать эти спецификации. Обязательно указывайте в примечаниях для производителя допуски по толщине слоев и ширине трасс. В примере ниже показано, как можно указать эти данные в формате разрешенного допуска для производителя. В красном поле указано целевое значение номинального полного сопротивления в том варианте проекта, который изначально направляется производителю. В синем поле указаны разрешенные допуски на ширину трасс и толщину слоев

При этом вы учитываете то обстоятельство, что материалы, используемые на производстве, могут иметь другую диэлектрическую проницаемость, чем те, которые вы выбрали при проектировании. Поскольку не всегда удается обеспечить требуемую диэлектрическую проницаемость, придется скорректировать трассу, чтобы компенсировать любую существенную разницу, которая выводит полное сопротивление за пределы спецификации из примечания 18.A.

Когда вы будете готовы составить проектную документацию для печатной платы и отправить пакет файлов на производство, используйте автоматизированные чертежные инструменты из пакета Draftsman, входящего в Altium Designer^®. Как только вы будете готовы передать производственные данные производителю, вы сможете обмениваться проектами и совместно работать над ними через платформу Altium 365^™. Все, что необходимо для проектирования и производства передовой электроники, можно найти в одном программном пакете.

Мы лишь поверхностно рассмотрели некоторые возможности Altium Designer на Altium 365. Начните использование бесплатной пробной версии Altium Designer + Altium 365 сегодня .