Výroba dutinových desek plošných spojů pro návrhy přesných desek

Dutinová deska plošných spojů je účelově vyrobená deska s vybráním nebo lokálně obrobenou oblastí – nejedná se o standardní desku plošných spojů s extra otvorem. Společnost Highleap Electronics zajišťuje výrobu dutinových desek plošných spojů pro konstrukce, které vyžadují vůli pro součástky, zmenšenou lokální tloušťku, stupňovité kapsy nebo definovanou geometrii dutiny. Pokud váš současný dodavatel nemůže zajistit požadovanou hloubku dutiny, uspořádání nebo mechanické detaily, zašlete nám výrobní balíček k posouzení výroby.

Pro užitečnou cenovou nabídku na zakázkovou desku plošných spojů s dutinou potřebujeme od našeho technického posouzení více než jen Gerberův nástin. Rozměry dutiny, referenční hloubka, zbývající materiál, geometrie stěny, blízké měděné materiály, laminátová konstrukce a jakékoli rádiové nebo mechanické funkce ovlivňují postup výroby. Před cenovou nabídkou tyto požadavky prověříme, takže diskuse o ceně a dodací lhůtě vychází z toho, kterou desku skutečně potřebujete.

Co je výroba desek plošných spojů s dutinami?

Začněte s běžným vícevrstvým skládáním a odstraňte materiál z jádra, buď vyfrézováním kapsy z jedné strany, nebo vyříznutím kanálu skrz desku pomocí frézky, a poté na zbytek nalepte povlaky. Výsledkem je deska, která je místy tenčí než zbytek panelu nebo je podél definované trasy dutá.

Stejně důležité je, co se odstraní, jako to, co zůstane. Pokud je kapsa frézována pouze v jádru a prepregové povlaky zůstanou nalepeny nahoře, frézovací nástroj projde jádrem a zastaví se, čímž se zachová souvislý vnější povrch pro součástky a konektory. Pokud je dutina obráběna z vnějšku hotového panelu, musí nástroj procházet vrstvou mědi a prepregu, a proto musí výkres obvykle uvádět, zda je dutina otevřená nebo uzavřená a které vrstvy v ní končí.

Z toho přímo vyplývají dva důsledky. Zaprvé, jakákoli vrstva, která končí uvnitř dutiny, je vrstva, která musí být obvedena kolem kapsy, takže kresba musí zahrnovat obrys dutiny jako vymezovací prvek. Zadruhé, frézovaná kapsa zanechává na stěně kapsy měděné hrany. Pokud se tato stěna nachází uvnitř oblasti zemní roviny, měď tam již není spojitá a návrh to musí zohlednit, spíše než předpokládat pevnou referenční rovinu.

Typy desek plošných spojů s dutinami a jejich výrobní požadavky

Termín „dutinová deska“ zahrnuje několik různých konstrukcí. Nejsou zaměnitelné a specifikace nesprávné konstrukce je nejčastějším důvodem, proč je cenová nabídka na dutinu mnohem vyšší, než se očekávalo.

Slepá kapsa a průchozí dutina se v kresbě chovají velmi odlišně. Průchozí dutina odděluje desku na oblasti, které musí být mechanicky spojeny dohromady, obvykle ponecháním materiálových můstků nebo opětovným nalaminováním souvislých vrstev. Toto je strukturální rozhodnutí, které určuje, zda je díl proveditelný.

Požadavky na pevnost a hloubku desky plošných spojů v dutině pro konstrukci desky plošných spojů

Laminát v desce plošných spojů je kompozit vyztužený vlákny a jeho tuhost pochází ze skleněné tkaniny procházející jádrem. Frázování tuto výztuhu odstraňuje ve směru řezu. Deska se širokým, nepřerušovaným kanálem se může ohnout pod zatížením šroubovaného chladiče nebo silou zasouvací konektoru a ve vlhkém prostředí zmenšený průřez také oslabuje spojení mezi povrchovými vrstvami a zbývajícím jádrem.

V této konstrukci jsou běžné tři postupy a všechny tři patří spíše do výkresu než do uvážení dodavatele:

• Hmotné mosty: proužky jádra ponechané na místě napříč dutinou, takže řez neprobíhá po celé šířce. Jedná se o standardní metodu, jak zabránit rozdělení desky s dutinou na dva kusy.
• Kontinuální skiny: vnější vrstvy prepregu nejsou přerušeny, takže si deska zachovává ohybový povrch i v místě odstranění jádra. V případě, že je na obou stranách otevřená dutina, je nutné dodatečně přidat vnější plášť, který v tomto místě změní tloušťku.
• Rohové poloměryVnitřní ostrý roh ve frézované kapse je místem koncentrace napětí a iniciace delaminace. Hodnoty poloměru jsou ve výkresu obvykle vyjádřeny jako minimální poloměr, nikoli jako přesný rozměr.

Tuhost lze zkontrolovat před sestavením. Pokud má vaše deska dutinu a také montuje těžkou součástku, popište v RFQ způsob montáže a utahovací moment upevňovacích prvků, protože lokální namáhání ložiska kolem otvoru pro šroub je často limitním případem spíše než celková tuhost desky. V tomto případě poskytuje výrobci to, co potřebuje, spíše mechanický výkres sestavy než pouze grafiku desky plošných spojů. Stejné uvažování platí i pro otázky týkající se upevňovacích prvků a utahovacího momentu, které jsou uvedeny na naší stránce věnované úvahám o mechanickém návrhu desky plošných spojů .

Návrh desek plošných spojů s RF dutinou pro zemnící plochy a vysokofrekvenční obvody

V oblasti rádiového vlnění (RF) je konstrukce dutin nejdůležitější a zároveň vytváří nejjemnější poruchy. Frézovaná dutina odstraňuje měď z vnitřních vrstev v oblasti kapsy, což znamená, že referenční rovina pod touto oblastí je přerušena. U dutiny, která tvoří součást rezonátoru, filtru nebo oscilátoru, je toto přerušení klíčové: rozměry dutiny určují rezonanční frekvenci a hranice kovu definuje mód. U dutiny, která není určena k rezonanci, musí být toto přerušení stále definované, jinak bude struktura vyzařovat a nepředvídatelně se vázat.

Výsledek určují tři parametry a všechny tři musí být uvedeny:

• Hloubka dutiny, což je dielektrická výška rezonančního objemu. To ovlivňuje tolerance trasování a tloušťka povrchové vrstvy, takže tolerance hloubky musí být menší než tolerance tloušťky vnější desky.
• Definice hranice kovu: zda je dutina definována zbývající měděnou stěnou, pokovenou štěrbinou nebo samostatnou kovovou částí namontovanou do kapsy. Z hlediska rádiových vln nejsou tyto pojmy ekvivalentní.
• Dielektrický materiál uvnitř dutinyPryskyřice a výplň v jádru mají odlišné hodnoty Dk a Df než prepregové povlaky, takže dutina, která se rozprostírá přes obě vrstvy, může posunout rezonanční frekvenci vzhledem k výpočtu založenému na jediném materiálu.

Proto se dutinové desky obvykle specifikují společně s materiálovým systémem pro rádiové a mikrovlnné desky plošných spojů (FR-4) a nikoli s obecným FR-4. Naše pokyny pro výrobu plošných spojů pro rádiové a mikrovlnné desky plošných spojů vysvětlují, jak výběr vrstev a materiálů interaguje s impedancí, a samotné materiálové skupiny jsou porovnávány na našich materiálech pro mikrovlnné desky plošných spojů . Pokud se jedná o dutinový rezonátor spíše než o obecnou RF desku, je vhodné se před vydáním návrhu s výrobcem dohodnout na materiálu a toleranci dutiny.

Výrobní proces a kontrola dutinových desek plošných spojů

Dutinová deska není standardní konstrukce s dalším krokem. Trasování musí být umístěno vzhledem k již potvrzeným vrstvám, což omezuje celou sekvenci.

Praktickým důsledkem je, že hloubka dutiny je frézovaný rozměr nacházející se mezi dvěma laminovanými povrchy a měří se po pokovení a povrchové úpravě. Pokud návrh vyžaduje menší toleranci hloubky, než jakou unese frézování a pokovení, je obvykle řešením přesunout dutinu do mechanického dílu, spíše než žádat výrobce o menší řez. Otázky týkající se tolerance řezu jsou součástí přípravy souborů, která je zahrnuta v našem procesu laminování desek plošných spojů.

Dutinová deska plošných spojů vs. vestavěný substrát: Klíčové rozdíly

Oba přístupy vkládají něco do desky a ve fázi specifikace se často pletou. Liší se v tom, co deska obsahuje, a v tom, co musí výrobce udělat.

Pokud je záměrem umístit RF modul nebo malý obvod dovnitř desky, je trasa s vestavěným substrátem obvykle kontrolovanější a je podrobněji popsána v naší konstrukci desek plošných spojů s vestavěným substrátem . Pokud je záměrem vytvořit RF objem nebo zahloubit samostatnou součástku, je konstrukce dutin tím správným nástrojem.

Pokyny pro návrh dutinových desek plošných spojů pro kontrolu DFM

Toto jsou pravidla, která nejčastěji vynucují spíše překreslení než úpravu procesu:

• Vzdálenost stěny kapsy od mědi. V případě, že stěna kapsy končí s pokoveným průchodem nebo rovinou, musí zbývající prstencový materiál přežít druhý cyklus laminace. Průchod příliš blízko okraje kapsy bude na stěně odkrytý a nebude pokryt pokovením jako normální průchod.
• Podpěra pod dnem kapsy. Pokud je kapsa vyfrézována v jádře a dno dutiny zůstane na velké ploše bez podepření, během druhého lisovacího cyklu se zhroutí nebo oddělí.
• Soutisk mezi krokem frézování a kresbou. Poloha kapsy musí být svázána s kresbou vlastním procesem výrobce a tolerance musí být stanovena vzhledem k důležitým prvkům, jako je pole průchodek nebo rozměr konektoru.
• Přístup k nástrojům a panelizace. Frézka musí dosáhnout do kapsy. Kapsa blízko okraje panelu nebo deska, která musí být frézována před nebo po panelizaci, mění rozvržení panelu. Naše Panelizace DPS Zahrnuje, jak strategie panelů ovlivňují kroky trasy a kam musí být umístěny příslušenství.
• Koplanarita na kůži. Pokud součástky leží nad kapsou, musí povrch zůstat rovný v rámci tolerance součástky, což omezuje tenkost povrchové vrstvy a rozsah pohybu panelu mezi cykly.

Většina z nich se týká běžných úvah DFM aplikovaných na neobvyklou geometrii. Naše recenze návrhu desek plošných spojů s ohledem na vyrobitelnost (DFM) pokrývá standardní sadu pravidel a sestavení dutiny stojí za to si ji projít v plném rozsahu, protože krok směrování interaguje s několika běžnými pravidly najednou.

Požadavky na cenovou nabídku dutin PCB: Hloubka, velikost a tolerance

Většina překvapivých cenových rozdílů u dutinové desky pochází z informací, které nikdy nebyly na výkresu. Následující seznam obsahuje to, co zhotovitel potřebuje k nacenění stavby bez hádání:

• Stackup s polohou dutiny. Názvy vrstev, materiál, tloušťka mědi a prepregu a jasné uvedení, ze které vrstvy je kapsa frézována a jak hluboko sahá, měřeno od stanoveného referenčního povrchu.
• Řez dutinou. Tento jediný pohled řeší více nejasností než stránka poznámek. Měl by ukazovat dno kapsy, pláště nad ní a veškeré měděné vodiče, které končí na zdi.
• Tolerance hloubky dutinya zda se jedná o bilaterální nebo úplnou indikaci.
• Ošetření stěn. Zda je stěna kapsy ponechána jako holá laminovaná, pokovená nebo pokrytá samostatnou kovovou částí. To mění jak chování RF, tak i ochranu proti korozi.
• Detaily mostu a podpěr, nebo výslovný souhlas s tím, aby je zpracovatel navrhl na základě vlastního nářadí.
• Materiálový systém, zejména pokud je dutina součástí RF struktury, kde do výpočtu vstupují Dk a Df jádra i prepregu.
• Mechanické zatížení. Pokud jakákoli část sestavy zatěžuje oblast kapsy, uveďte utahovací moment upevňovacího prvku a případ zatížení.
• Kritéria přijetí. S čím se musí dutina měřit a zda se kontrola provádí řezáním, souřadnicovým měřením nebo RF testem na hotové desce.

Konvence dokumentace pro stackup a způsob jejich psaní jsou popsány v našem návrhu stackupu desek plošných spojů a laminátová stránka otázky v našem přehledu laminátové konstrukce.

Výrobce dutinových desek plošných spojů pro prototypy a výrobu

Společnost Highleap může podporovat projekty výroby zakázkových dutinových desek plošných spojů , kde geometrie dutiny a rozložení materiálu lze přizpůsobit dohodnuté výrobní postupu. Kontrolujeme prototypy dutinových desek plošných spojů i poptávky po výrobě, přičemž před vydáním desky definujeme požadovaný rozsah kontroly. Cílem je včas identifikovat kritické rozměry a procesní předpoklady – nikoli nabízet obecnou operaci s kapsou, která nemusí splňovat požadavky na hotovou desku.

Při žádosti o cenovou nabídku na výrobu dutinových desek plošných spojů uveďte tloušťku hotové desky, délku a šířku dutiny, toleranci hloubky, poloměr rohu, umístění dutiny, požadavky na odkryté vrstvy a jejich množství. U konstrukcí dutinových desek plošných spojů s vysokofrekvenčními technologiemi uveďte vymezené plochy na zemnící rovině, kovové hranice a veškeré kontrolované hloubkové nebo elektrické požadavky. U dutin s mezerami mezi součástkami uveďte obrys součástky a výkres mechanické sestavy.

Společnost Highleap může také posoudit širší konstrukci desek plošných spojů prostřednictvím našich služeb výroby desek plošných spojů , zatímco projekty, které kombinují prvky dutin s náročnými RF soustavami, mohou také vyžadovat kontrolu našich možností výroby vysokofrekvenčních desek plošných spojů. Odešlete své soubory prostřednictvím žádosti o cenovou nabídku na desky plošných spojů a identifikujte prvky dutin, které jsou pro fungování klíčové.

• Balíček cenových nabídek: Soubory Gerber nebo ODB++, vrtací soubory, souvrství, výkres kótované dutiny, tolerance hloubky, množství a požadované záznamy o kontrole.

Často kladené otázky k výrobě desek plošných spojů s dutinami

Lze dutinovou desku sestavit jako běžnou desku?

Ano, pokud jsou potahy nad dutinou dostatečně souvislé a ploché pro proces montáže. Pokud je dutina na horní ploše otevřená, oblast potřebuje mechanickou oporu od pouzdra nebo samostatného krytu a musí to být uvedeno v montážním výkresu. Standardní SMT je pro potahy v pořádku; dutina, která přerušuje horní měděný povrch, omezuje místo, kde lze umístit součástky.

Ovlivňuje směrování dutiny elektrický výkon ostatních vrstev?

Může. Měď, která je proříznuta na stěně kapsy, již nepředstavuje spojitou cestu proudu a jakákoli vrstva probíhající nad nebo pod kapsou zažívá změněné dielektrické prostředí. Elektrický dopad závisí na geometrii postižené vrstvy, cestě zpětného proudu, frekvenci signálu a hranici dutiny. VF a vysokorychlostní návrhy by měly dutinu vyhodnotit v elektrickém modelu, spíše než předpokládat, že se jedná o čistě mechanický prvek.

Jaký je obvyklý dopad na dodací lhůtu?

Výroba dutiny přidává operaci frézování, druhý cyklus laminace a dodatečnou kontrolu v každé fázi, takže se obvykle uvádí jako delší doba než ekvivalentní deska bez dutin. Přidaná doba závisí spíše na počtu cyklů laminace a uspořádání panelu než na velikosti kapsy. Pokud je harmonogram pevný, uveďte to v poptávce, protože procesní postup lze někdy upravit podle něj.

Můžete postavit dutinovou desku se zapuštěnými nebo slepými průchody?

Ano. Omezením je, že průchody musí zůstat dostatečně daleko od stěny kapsy, aby zůstaly pokovené a zakryté i po druhém cyklu laminace, a jakýkoli průchod určený k ukončení uvnitř dutiny musí být explicitně definován, a nikoli ponechán na interpretaci.

Jak se ověřuje hloubka dutiny?

Měřením hotové desky, typicky souřadnicovým měřením dna kapsy vzhledem k referenčnímu povrchu, a na vzorku průřezem. Pokud je tolerance hloubky kritická pro váš RF výkon, požádejte o metodu měření a plán vzorkování v cenové nabídce, spíše než je předpokládejte.