Когда использовать стандартный многослойный прототип в производстве печатных плат

Быстрый и простой способ запустить вашу печатную плату в массовое производство - использовать производственное предприятие со стандартной конфигурацией слоёв. Это очень распространённый подход при создании прототипов печатных плат и также может быть использован при массовом производстве. Стандартная конфигурация слоёв - это начальный вариант, который дизайнер может использовать, если у него нет времени или экспертизы для выбора материалов и толщины слоёв. Производственные предприятия печатных плат обычно имеют свои стандартные конфигурации, которые они могут предложить с минимальной или без какой-либо документации от дизайнера.

Хотя это определённо удобно для дизайнера и очень полезно для проектов с низким риском, когда стоит рассмотреть использование стандартной конфигурации? Для более продвинутых проектов стандартная конфигурация может ограничить ваши возможности в разметке печатной платы из-за используемых материалов и толщины ламината. Даже если плата не обязательно продвинутая, но должна быть высоконадёжной, стандартная конфигурация может не быть лучшим выбором.

Чтобы помочь вам определить, когда правильное время использовать стандартную конфигурацию, я рассмотрю некоторые примеры и подробно описано, как они могут быть использованы в различных типах проектов.

Пример стандартной конфигурации слоёв

Стандартная конструкция многослойной платы от производителя ПП обычно включает в себя широко доступные, недорогие материалы для ПП, используемые в стандартных конфигурациях слоев с стандартной толщиной (обычно 1,57 мм или 1 мм). Каждый производитель будет иметь немного отличающуюся стандартную конструкцию многослойной платы для различного количества слоев, и большинство предоставит чертеж конструкции на своем корпоративном веб-сайте. Затем вы можете получить информацию о конструкции и внести ее в ваше CAD-программное обеспечение, убедившись, что ваша документация по проектированию соответствует стандартному предложению производственного предприятия.

Пример стандартной конструкции с несколькими вариантами толщины медных слоев. Эта конструкция доступна от Eurocircuits.

При просмотре чертежа стандартной конструкции обычно видно только расположение слоев, но для многих проектов может потребоваться гораздо больше информации. Стандартная конструкция может не включать некоторую информацию, перечисленную в следующей таблице:

• Название продукта для материалов стека
• Технические листы материалов стека
• Тепловые или механические параметры диэлектрического материала
• Тангенс угла потерь значение
• Данные о постоянстве диэлектрической проницаемости или тангенса угла потерь

Не все конструкции требуют всей этой информации, и во многих продуктах вышеуказанные пункты даже не рассматриваются. Однако, когда вы начинаете более внимательно изучать конкретные отрасли, вы видите, что многие из этих индивидуальных требований начинают появляться, и есть множество ситуаций, когда стандартный стек не будет подходящим.

Чтобы показать, когда стандартный стек может быть правильно использован в новой печатной плате, давайте кратко рассмотрим три класса продуктов: печатные платы для высокоскоростной цифровой или РЧ техники, печатные платы HDI и печатные платы высокой надежности.

Дизайн печатных плат для высокоскоростной/РЧ техники

В случае проектирования высокоскоростных печатных плат или печатных плат для радиочастотных приложений, обычно требуется расчет импеданса дорожек, чтобы дизайн соответствовал техническим требованиям. Стандартные стеки позволяют рассчитать импеданс, так как они предоставляют необходимую информацию для расчета однопроводных дорожек — конкретно, диэлектрическую постоянную и толщину ламината на различных слоях. Для дифференциальных пар вы также можете выбрать расстояние между дорожками, которое будет способствовать установлению целевого импеданса, о чем я описал в этой статье.

Проблема использования стандартного стека, или скорее предположения, что стандартный стек всегда работает, возникает при выборе вашего стека после завершения разметки печатной платы. Рассмотрим дизайн с техническим требованием к импедансу на основе ширины дорожки, где импеданс 50 Ом требует дорожку шириной 10 мил, а дифференциальный импеданс 90 Ом требует ширину и расстояние 8 мил/8 мил.

Если мы используем пример стандартного стека, показанный ниже, мы будем сильно отклоняться от целевых значений импеданса.

Та же идея применима к печатным платам для радиочастотных приложений. Вывод здесь в том, что стандартные стеки могут использоваться в этих дизайнах, но стандартный стек должен использоваться до начала разметки и трассировки печатной платы, а не после.

Дизайн печатных плат HDI

Когда я откинулся на спинку кресла и начал писать эту статью, я осознал, что никогда не видел стандартного набора слоев, специально предназначенного для HDI печатных плат. Существует несколько причин, по которым это так, и они специфичны для HDI печатных плат и последовательного ламинирования:

• Будут ли переходные отверстия сверлиться механически или лазерно?
• Какие соотношения сторон может гарантировать производственное предприятие для каждого процесса?
• Если используются микропереходы, просверленные лазером, подходит ли материал стека для лазерного сверления?
• Если необходимо контролировать импеданс, каковы будут требования к ширине дорожки?

Как только вы начнете рассматривать эти вопросы, я думаю, вы быстро поймете, что стандартные наборы слоев не подходят для HDI печатных плат. Это в основном связано с тем, что стандартные наборы слоев обычно не используют материалы, подходящие для лазерного сверления. Таким образом, если вы использовали процесс многослойного ламинирования для изготовления печатной платы, вы могли бы использовать только механически сверленные переходные отверстия. Еще одна проблема - толщина слоев; я никогда не видел стандартного набора слоев с толщиной слоев менее 4 мил. Это ограничило бы внешние слои широкими дорожками, которые могут быть несовместимы с вашими конкретными компонентами.

Если ваш стандартный набор слоев заставляет использовать большие дорожки для достижения цели по импедансу, дорожки могут не поместиться между контактными площадками в BGA.

Высоконадежные печатные платы

Термин «высоконадежный» может означать многое. Например, это может относиться к выделению газов, механической жесткости, диэлектрической/механической стабильности при изменении температуры, способности выдерживать высокое напряжение или что-то среднее между этим. Одна из общих областей, где высокая надежность имеет значение, это сопротивление образованию проводящих анодных филаментов (CAF), что демонстрирует надежность при высоких градиентах напряжения на протяжении долгого времени.

Поскольку стандартные стеки предназначены для бюджетного варианта, не стоит ожидать, что используемые материалы будут отлично справляться с этими задачами. Если есть вопросы касательно надежности в любой из этих областей, всегда запрашивайте технические листы материалов для стандартного стека. Если они недоступны, то лучше перестраховаться и поискать другие варианты.

Независимо от того, нужно ли вам создать надежную силовую электронику или передовые цифровые системы, используйте полный набор функций для проектирования печатных плат и мирового класса инструменты CAD в Altium Designer®. Для реализации сотрудничества в современной междисциплинарной среде, инновационные компании используют платформу Altium 365™ для удобного обмена данными проектирования и запуска проектов в производство.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните ваш бесплатный пробный период Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.