Стандартная толщина печатной платы и ваш слоистый стек

Признаюсь, я обожаю ситкомы 1990-х. Если бы Джерри Сайнфелд был дизайнером печатных плат, он, вероятно, спросил бы: «в чем дело с толщиной платы в 1,57 мм?» В конце концов, это справедливый вопрос, и он заставляет задуматься, почему некоторые стандартные значения (например, импеданс 50 Ом в системах РЧ) используются в дизайне печатных плат и других областях инженерии.

Есть веские причины, по которым эти и другие значения дизайна стали стандартизированными в дизайне печатных плат, даже если они не определены явно в отраслевых стандартах. Что касается толщины печатной платы, причина во многом историческая, как мы увидим через момент. Однако стандартная толщина печатной платы 1,57 мм - это не единственная толщина, к которой вы можете иметь доступ в вашей плате, хотя большинство производителей сосредотачивают свои производственные возможности именно для обеспечения этого значения. Если вы

Почему толщина платы 1,57 мм: Урок истории

Ли Ритчи красиво подытожил историю де-факто стандартной толщины платы 1,57 мм. Не повторяя все, что говорит Ли о значениях толщины печатных плат, я кратко изложу причины, по которым это число стало де-факто стандартом в отрасли.

Когда электронные устройства переходили к использованию транзисторов и интегральных схем, платы собирались методом макетирования на рабочих столах из фанеры, верхний слой которой заменялся материалом под названием бакелит. Если вы знакомы с фанерой, то знаете, что толщина одного слоя в фанере составляет 1/16 дюйма или 1,57 мм. Эта толщина затем стала своего рода стандартом, когда потребовались соединения между платами, и была адаптирована к новым материалам. Ранние соединения между платами использовали стойки с краевыми разъемами, и эти краевые разъемы должны были соответствовать этой стандартной толщине. В наши дни, вместо бакелита, мы используем материалы, которые позволяют проводить травление и покрытие, а также эпоксидные ламинаты FR4.

Альтернативные значения толщины печатных плат

Сегодня, в руководствах по маршрутизации для некоторых продуктов (например, PCIe дополнительные карты, Mini-PCIe карты или планки SODIMM) или в приложениях к техническим заметкам может быть указана толщина платы 1,57 мм (или менее распространенное значение 1,0 мм). Однако, если подумать, то становится ясно, что нет никаких причин предпочитать эту толщину печатной платы какому-либо другому значению толщины, кроме производственной возможности, или, возможно, для размещения большого количества слоев или большого веса меди. Многие производители выбирают эту толщину платы с меньшим количеством слоев, потому что так было всегда и это обычно ожидается большинством клиентов.

Хотя значение 1,57 мм является своего рода необходимым условием для любого производителя, поскольку оно стало де-факто стандартом, многие производители адаптировали свои возможности для изготовления плат с различными кратными этой толщине. Два других значения толщины печатных плат, которые вы можете найти у некоторых производителей, - 2,36 мм и 3,18 мм, что просто является 150% и 200% от толщины платы 1,57 мм. Однако, как правило, вы можете заказать 1,0 мм или любое другое значение, при условии, что данная толщина платы производима.

Разные производители могут изготавливать платы с разным количеством слоев и весом меди, и многие из них предлагают свой набор "стандартизированных" значений толщины печатных плат и расположения слоев. Производители также могут адаптироваться к альтернативным значениям толщины плат, если они могут подтвердить, что плата пройдет через их процесс без дефектов. Вот почему вам следует связаться с вашим производителем, чтобы обсудить вашу конструкцию слоев, прежде чем начать ваш дизайн, или вам следует использовать высоко стандартизированную конструкцию слоев (2-слойную или 4-слойную конструкцию печатной платы), если это применимо. Производители, которые требуют (или предпочитают) определенные толщины и расположения слоев, иногда делают свои конструкции доступными онлайн в виде таблицы слоев. Обычно вы можете скачать эти данные, или вы можете отправить им электронное письмо с просьбой оценить ваш слой и толщину платы, если таблица слоев недоступна.

Толщина платы, диэлектрика и меди

Как только вы решите общую толщину платы, у вас остается три момента для рассмотрения:

• Толщина меди на каждом слое
• Толщина диэлектрического слоя
• Толщина паяльной маски

Толщина паяльной маски и толщина меди на печатной плате - это просто: стандартный диапазон для толщины паяльной маски составляет 0,4-0,8 мил (миллидюймов); Altium Designer использует значение толщины паяльной маски по умолчанию 0,4 мил в новом стеке. Толщина меди (в мм) будет зависеть от вашего веса меди, который будет указан в стандартизированных приращениях. Эквивалентная толщина меди для данного веса может быть рассчитана по следующей формуле:

Хотя существует общий формат толщины и стека печатной платы на 4 слоя (предполагая общую толщину печатной платы 1,57 мм), нет "стандартного" стека на 4 слоя. Пример стека печатной платы на 4 слоя, который служит хорошей отправной точкой для определения толщин диэлектриков, показан ниже.

В этом примере у нас толстое основание с более тонкими диэлектриками, поддерживающими внешние слои. Я показал это как пример, поскольку его можно легко построить из диэлектриков 370HR и он будет поддерживать компоненты высокой скорости на меньших платах. Вы можете увидеть более тонкие основные слои (мы сделали 28 мил с теми же диэлектриками в недавнем проекте), и ваш производитель, вероятно, будет иметь что сказать о вашем весе меди, поскольку у них могут быть предпочтительные значения для их процессов.

Расчет толщины вашей печатной платы и расположения слоев

В целом, существует простой процесс, который вы можете следовать, чтобы определить толщину печатной платы и толщину слоев в вашем новом проекте:

1. Определите необходимое количество слоев, обычно, учитывая количество соединений и примерную плотность соединений
2. Предположим на данный момент медь весом 1 унция/кв. фут, и определите общую толщину, которая будет выделена оставшимся слоям
3. Получите список доступных диэлектриков от производителя материалов, который вы выбрали, и назначьте толщины слоев, как требуется для вашего проекта
4. Отправьте предложенную структуру слоев на рассмотрение вашему производителю

Если у вашего производителя есть стандартный набор материалов, которые они используют, они, как правило, могут предложить вам структуру слоев с альтернативными материалами на основеIPC slash sheets. Некоторые производители будут комбинировать свои доступные материалы в индивидуальную структуру слоев, которая соответствует вашим требованиям по импедансу и потерям, и они не всегда заставят вас подгоняться под конкретную структуру.

В конце концов, выбирая производителя печатных плат, не следует ориентироваться только на цену. Прежде всего, учитывайте потребности вашего дизайна и требования к приложению (включая толщину ПП), а затем выбирайте производителя, который сможет разработать продукт с учетом этих потребностей. Когда речь идет о чем-то значительно более толстом, например, о многослойной спинке с высоким количеством слоев, стандартное значение толщины в 1,57 мм уже не используется. В более специализированных платах высокой скорости/высокой частоты вы также, скорее всего, будете использовать более специализированные материалы высокой частоты. Обязательно проконсультируйтесь с вашим производителем для получения рекомендаций, чтобы убедиться, что ваш дизайн будет производим с высоким качеством и выходом.

Как только вы определите необходимое количество слоев и толщину ПП, вам понадобится программное обеспечение для проектирования печатных плат, которое дает вам полный контроль над вашим слоем стека в процессе работы над дизайном. Менеджер стека слоев, библиотека стека материалов, и полный набор функций дизайна в Altium Designer^® идеально подходят для проектов любой сложности, и у вас будет полный набор инструментов, необходимых для подготовки вашей платы к рассмотрению вашим производителем. Когда вы закончите дизайн и захотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365^™ упрощает сотрудничество и обмен вашими проектами.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.