Độ Dày PCB Tiêu Chuẩn và Cấu Trúc Lớp của Bạn

Zachariah Peterson
|  Created: Tháng Năm 5, 2019  |  Updated: Tháng Tư 17, 2020
Độ Dày PCB Tiêu Chuẩn và Cấu Trúc Lớp của Bạn

Tôi phải thú nhận rằng tôi rất thích các bộ sitcom của những năm 1990. Nếu Jerry Seinfeld là một nhà thiết kế PCB, có lẽ anh ấy sẽ hỏi “chuyện gì với độ dày bảng mạch 1.57 mm vậy?” Đó là một câu hỏi hợp lý sau tất cả, và nó khiến bạn tự hỏi tại sao một số giá trị tiêu chuẩn (ví dụ, trở kháng 50 Ohm trong hệ thống RF) lại được sử dụng trong thiết kế PCB và các lĩnh vực kỹ thuật khác.

Có những lý do tốt tại sao những giá trị thiết kế này và các giá trị khác đã trở nên tiêu chuẩn trong thiết kế PCB, ngay cả khi chúng không được định nghĩa rõ ràng trong các tiêu chuẩn ngành. Về độ dày PCB, lý do chủ yếu là lịch sử, như chúng ta sẽ thấy trong một lát. Tuy nhiên, độ dày mạch in tiêu chuẩn 1.57 mm không phải là độ dày duy nhất bạn có thể truy cập trong bảng mạch của mình, mặc dù hầu hết các nhà sản xuất tập trung khả năng sản xuất của họ cụ thể để phù hợp với giá trị này. Nếu bạn đã

Tại sao Độ Dày Bảng Mạch 1.57 mm: Bài Học Lịch Sử

Lee Ritchey đã đẹp tóm tắt lịch sử của độ dày bảng mạch tiêu chuẩn de facto 1.57 mm. Không lặp lại tất cả những gì Lee nói về các giá trị độ dày mạch in, tôi sẽ tóm tắt ngắn gọn lý do số này trở thành tiêu chuẩn de facto trong ngành.

Khi các thiết bị điện tử chuyển đổi sang sử dụng transistor và mạch tích hợp, các bảng mạch được xây dựng bằng cách sử dụng bảng mạch trên bàn làm việc bằng gỗ dán, nơi lớp trên cùng của tấm gỗ dán được thay thế bằng một loại vật liệu gọi là Bakelite. Nếu bạn quen thuộc với gỗ dán, thì bạn sẽ biết rằng độ dày của một lớp gỗ dán là 1/16 in., hoặc 1,57 mm. Độ dày này sau đó trở thành một tiêu chuẩn nào đó khi cần thiết lập kết nối giữa các bảng mạch và được thích nghi với các vật liệu mới. Các kết nối bảng mạch với bảng mạch đầu tiên sử dụng các đơn vị giá đỡ với các kết nối cạnh, và những kết nối cạnh này cần phải phù hợp với độ dày tiêu chuẩn này. Ngày nay, thay vì sử dụng Bakelite, chúng ta sử dụng các vật liệu cho phép khắc và mạ, và laminates epoxy FR4.

Giá Trị Độ Dày PCB Thay Thế

Ngày nay, hướng dẫn định tuyến cho một số sản phẩm (ví dụ, thẻ PCIe gắn thêm, thẻ Mini-PCIe, hoặc thanh SODIMM) hoặc ghi chú ứng dụng sẽ chỉ định 1,57 mm (hoặc một giá trị ít phổ biến hơn là 1,0 mm). Tuy nhiên, nếu bạn suy nghĩ về điều này, bạn sẽ nhận ra không có lý do gì để độ dày PCB này được ưa chuộng hơn bất kỳ giá trị độ dày bảng mạch nào khác ngoài khả năng sản xuất, hoặc có thể để chứa một số lượng lớp cao hoặc trọng lượng đồng cao. Nhiều nhà sản xuất chọn độ dày bảng mạch này với số lượng lớp thấp hơn bởi vì đó là cách mà nó luôn được thực hiện và đó là những gì hầu hết khách hàng mong đợi.

Trong khi giá trị 1,57 mm là một khả năng yêu cầu đối với bất kỳ nhà sản xuất nào vì nó đã trở thành một tiêu chuẩn de facto, nhiều nhà sản xuất đã thích nghi với khả năng của mình để sản xuất các bảng mạch với các bội số khác nhau của độ dày này. Hai giá trị độ dày PCB khác mà bạn có thể tìm thấy từ một số nhà sản xuất là 2,36 mm và 3,18 mm, chỉ đơn giản là 150% và 200% của độ dày bảng mạch 1,57 mm. Tuy nhiên, bạn thường có thể đặt hàng 1,0 mm hoặc một số giá trị khác miễn là giá trị độ dày cụ thể đó có thể sản xuất được.

Automated PCB pick-and-place machine

Các nhà sản xuất khác nhau có thể chế tạo các loại bảng mạch với số lượng lớp và trọng lượng đồng khác nhau, và nhiều nhà sản xuất sẽ cung cấp bộ giá trị độ dày PCB “tiêu chuẩn” và các sắp xếp lớp của họ. Các nhà chế tạo cũng có thể điều chỉnh các giá trị độ dày bảng mạch thay thế miễn là họ có thể xác minh rằng bảng mạch sẽ vượt qua quy trình của họ mà không có lỗi. Đây là lý do tại sao bạn nên liên hệ với nhà chế tạo của mình để xem xét bố cục lớp của bạn trước khi bạn bắt đầu thiết kế, hoặc bạn nên sử dụng một bố cục lớp chuẩn hóa cao (bố cục PCB 2 lớp hoặc 4 lớp) nếu nó phù hợp. Các nhà chế tạo yêu cầu (hoặc ưu tiên) các độ dày và sắp xếp lớp cụ thể đôi khi làm cho bố cục lớp của họ có sẵn trực tuyến trong một bảng bố cục lớp. Bạn thường có thể tải xuống dữ liệu này, hoặc bạn có thể gửi email yêu cầu họ xem xét bố cục lớp và độ dày bảng mạch của bạn nếu bảng bố cục lớp không có sẵn.

Độ dày bảng, lớp điện môi và đồng

Sau khi bạn quyết định độ dày tổng thể của bảng, còn ba điểm cần xem xét:

  • Độ dày lớp đồng trên mỗi lớp
  • Độ dày lớp điện môi
  • Độ dày lớp hàn

Độ dày lớp hàn và đồng PCB rất đơn giản: 0.4-0.8 mil là phạm vi tiêu chuẩn cho độ dày lớp hàn; Altium Designer sử dụng giá trị mặc định là 0.4 mil cho độ dày lớp hàn trong một stackup mới. Độ dày đồng (tính bằng mm) sẽ phụ thuộc vào trọng lượng đồng, được xuất hiện theo các mức tăng tiêu chuẩn. Độ dày đồng tương ứng với trọng lượng có thể được tính bằng công thức sau:

1 oz copper thickness
Chuyển đổi độ dày đồng 1 oz.

Mặc dù có định dạng độ dày PCB 4 lớp chung (giả định độ dày PCB tổng là 1.57 mm), nhưng không có stackup 4 lớp "tiêu chuẩn". Một ví dụ về stackup PCB 4 lớp tạo ra điểm khởi đầu tốt để xác định độ dày điện môi được hiển thị dưới đây.

4-layer PCB thickness
Độ dày điện môi và đồng trong một ví dụ về stackup PCB 4 lớp.

Trong ví dụ này, chúng tôi có một lõi dày với các lớp điện môi mỏng hơn hỗ trợ các lớp ngoài. Tôi đã trình bày điều này như một ví dụ vì nó có thể dễ dàng được xây dựng từ điện môi 370HR và sẽ hỗ trợ các thành phần tốc độ cao trên các bảng nhỏ hơn. Bạn có thể thấy các lớp lõi mỏng hơn (chúng tôi đã làm 28 mil với cùng các lớp điện môi trong một thiết kế gần đây), và nhà sản xuất của bạn có thể có ý kiến về trọng lượng đồng của bạn vì họ có thể có các giá trị ưu tiên cho quy trình của họ.

Tính toán độ dày PCB và sắp xếp các lớp của bạn

Nói chung, có một quy trình đơn giản bạn có thể thực hiện để xác định độ dày PCB và giá trị độ dày lớp trong thiết kế mới của mình:

  1. Xác định số lượng lớp cần thiết của bạn, thường bằng cách xem xét số lượng net và mật độ net xấp xỉ
  2. Giả định tạm thời trọng lượng đồng 1 oz./sq. ft. và xác định độ dày tổng để phân bổ cho các lớp còn lại
  3. Lấy danh sách các điện môi có sẵn từ nhà sản xuất vật liệu mong muốn của bạn và phân bổ độ dày lớp như yêu cầu cho thiết kế của bạn
  4. Gửi stackup đề xuất đến nhà sản xuất của bạn để xem xét

Nếu nhà sản xuất của bạn có một tập hợp vật liệu tiêu chuẩn mà họ sử dụng, họ thường có thể cung cấp cho bạn một stackup với các vật liệu thay thế dựa trên IPC slash sheets. Một số nhà sản xuất sẽ kết hợp các vật liệu sẵn có của họ thành một stackup tùy chỉnh đáp ứng các yêu cầu về trở kháng và tổn thất của bạn, và họ sẽ không luôn bắt buộc bạn phải phù hợp với một stackup cụ thể.

Cuối cùng, bạn không nên chọn nhà sản xuất PCB của mình chỉ dựa trên giá cả. Hãy xem xét nhu cầu thiết kế của bạn trước tiên, nghĩ về yêu cầu ứng dụng của bạn (bao gồm cả độ dày PCB), sau đó chọn nhà sản xuất có thể thiết kế đáp ứng các nhu cầu đó. Khi bạn đến một thứ gì đó dày hơn nhiều, như bảng mặt sau có nhiều lớp, giá trị độ dày tiêu chuẩn 1.57 mm không còn được sử dụng. Trong các bảng tốc độ cao/tần số cao chuyên biệt, bạn cũng có thể sử dụng các vật liệu tần số cao chuyên biệt hơn. Hãy chắc chắn tham khảo ý kiến nhà sản xuất của bạn để đảm bảo thiết kế của bạn có thể sản xuất được với hiệu suất cao và chất lượng cao.

Khi bạn đã xác định được số lượng lớp và độ dày PCB cần thiết, bạn cần phần mềm thiết kế PCB cho phép bạn kiểm soát hoàn toàn stack lớp của mình trong quá trình thiết kế. Trình quản lý stack lớp, thư viện stackup vật liệu, và bộ công cụ thiết kế đầy đủ trong Altium Designer® là lý tưởng cho các thiết kế có bất kỳ độ phức tạp nào, và bạn sẽ có đầy đủ các công cụ cần thiết để chuẩn bị bảng của mình để nhà sản xuất xem xét. Khi bạn đã hoàn thành thiết kế của mình và muốn phát hành tệp đến nhà sản xuất của mình, nền tảng Altium 365 giúp việc cộng tác và chia sẻ dự án của bạn trở nên dễ dàng.

Chúng tôi chỉ mới lướt qua những gì có thể với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.

About Author

About Author

Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.

Related Resources

Tài liệu kỹ thuật liên quan

Back to Home
Thank you, you are now subscribed to updates.