Fremstilling af hulrums-PCB'er til præcisionspladedesign

Et hulrums-PCB er et specialbygget printkort med et forsænket eller lokalt bearbejdet område – ikke et standard-PCB med et ekstra hul. Highleap Electronics tilbyder fremstilling af hulrums-PCB'er til designs, der kræver komponentafstand, reduceret lokal tykkelse, trinvise lommer eller defineret hulrumsgeometri. Hvis din nuværende leverandør ikke kan understøtte den nødvendige hulrumsdybde, stackup eller mekaniske detaljer, bedes du sende os fremstillingspakken til en produktionsgennemgang.

For at få et brugbart tilbud på et brugerdefineret hulrums-PCB , kræver vores tekniske gennemgang mere end Gerber-skitsen. Hulrumsdimensioner, dybdereference, resterende materiale, væggeometri, nærliggende kobber, laminatkonstruktion og enhver RF- eller mekanisk funktion påvirker alle procesruten. Vi gennemgår disse krav før tilbuddet, så pris- og leveringstidsdiskussionen er baseret på det printkort, du rent faktisk har brug for.

Hvad er fremstilling af hulrums-PCB'er?

Start med en normal flerlagsstabling og fjern materiale fra kernen, enten ved at fræse en lomme fra den ene side eller ved at skære en kanal gennem pladen med en overfræser, og laminer derefter beklædningen oven på det resterende. Resultatet er en plade, der lokalt er tyndere end resten af ​​panelet, eller hul langs en defineret rute.

Hvad der fjernes, er lige så vigtigt som hvad der er tilbage. Hvis lommen kun fræses i kernen, og prepreg-overfladerne forbliver bundet ovenpå, passerer fræseværktøjet gennem kernen og stopper, hvilket bevarer en kontinuerlig ydre overflade til komponenter og stik. Hvis hulrummet bearbejdes fra ydersiden af ​​et færdigt panel, skal værktøjet føres ind gennem et kobber- og prepreg-lag, hvilket er grunden til, at tegningen normalt skal angive, om hulrummet er åbent eller lukket, og hvilke lag der ender indeni det.

To konsekvenser følger direkte af dette. For det første er ethvert lag, der ender inde i hulrummet, et lag, der skal fræses rundt om lommen, så illustrationen skal inkludere hulrummets omrids som en udeladelse. For det andet efterlader en fræset lomme kobberkanter ved lommens væg. Hvis denne væg er inden for et jordplanområde, er kobberet ikke længere kontinuerligt der, og designet skal tage højde for det i stedet for at antage et solidt referenceplan.

Typer af hulrums-PCB'er og deres produktionskrav

Udtrykket "hulrumsplade" dækker over flere forskellige konstruktioner. De er ikke udskiftelige, og at angive den forkerte konstruktion er den mest almindelige årsag til, at et tilbud på hulrumsplader bliver meget højere end forventet.

En blind lomme og et gennemgående hulrum opfører sig meget forskelligt i illustrationen. Det gennemgående hulrum opdeler pladen i områder, der skal bindes mekanisk sammen igen, normalt ved at efterlade materialebroer eller ved at genlaminere kontinuerlige overflader. Det er den strukturelle beslutning, der afgør, om delen er mulig at lave.

Krav til hulrums-PCB-design for printpladestyrke og -dybde

Laminatet i et printkort er en fiberforstærket komposit, og dens stivhed kommer fra glasvævet, der løber gennem kernen. Fræsning fjerner denne forstærkning i skæringsretningen. Et printkort med en bred, uafbrudt kanal på tværs kan bøje under belastningen fra en boltet køleplade eller et stiks indsættelseskraft, og i et fugtigt miljø svækker den reducerede sektion også bindingen mellem overfladebehandlingen og den resterende kerne.

Tre fremgangsmåder er almindelige i denne konstruktion, og alle tre hører hjemme i tegningen snarere end i fabrikatorens skøn:

• Materialebroer: strimler af kerne, der bliver liggende på plads på tværs af hulrummet, så snittet ikke løber i hele bredden. Dette er standardmetoden til at forhindre, at en hulrumsplade deler sig i to stykker.
• Kontinuerlige skindDe ydre prepreg-lag afbrydes ikke, så pladen bevarer en bøjningsflade, selv hvor kernen fjernes. Hvor et hulrum er åbent på begge sider, skal der efterfølgende tilføjes en ydre hinde, hvilket ændrer tykkelsen på det punkt.
• HjørneradierEt indvendigt skarpt hjørne i en fræset lomme er en spændingskoncentration og et delamineringsstartsted. Radiusværdier udtrykkes normalt i tegningen som en minimumsradius snarere end en nøjagtig dimension.

Stivheden kan kontrolleres før konstruktionen. Hvis dit printkort har et hulrum og også monterer en tung komponent, skal du beskrive monteringsmetoden og fastgørelsesmomentet i tilbudsanmodningen, da den lokale lejespænding omkring skruehullet ofte er det begrænsende tilfælde snarere end printkortets samlede stivhed. Det er her, at en mekanisk tegning af samlingen, snarere end kun printkortets illustrationer, giver producenten det, den har brug for. Den samme argumentation gælder for spørgsmålene om fastgørelseselementer og moment, der er dækket på vores side om overvejelser om printkortmekanikdesign .

RF-hulrums-PCB-design til jordplaner og højfrekvente kredsløb

RF er der, hvor kavitetskonstruktion tjener mest af sin værdi, og også der, den skaber de mindste fejl. Et fræset kavitet fjerner kobber fra de indre lag i lommeområdet, hvilket betyder, at referenceplanet under dette område afbrydes. For et kavitet, der danner en del af en resonator, filter eller oscillator, er denne afbrydelse pointen: kavitetsdimensionerne sætter resonansfrekvensen, og metalgrænsen definerer tilstanden. For et kavitet, der ikke er beregnet til at resonere, behøver den samme afbrydelse stadig en defineret grænse, ellers vil strukturen udstråle og koble uforudsigeligt.

Tre parametre styrer resultatet, og alle tre skal angives:

• Hulrums dybde, som er den dielektriske højde af resonansvolumenet. Fræsningstolerance og overfladetykkelse spiller begge ind i dette, så tolerancen på dybden skal være strammere end tolerancen på den ydre pladetykkelse.
• Definition af metalgrænse: om hulrummet er defineret af den resterende kobbervæg, af en belagt slids eller af en separat metaldel samlet i lommen. Disse er ikke ækvivalente i RF-termer.
• Dielektrisk materiale inde i hulrummetHarpiksen og fyldstoffet i kernen har forskellige Dk og Df end prepreg-skindene, så et hulrum, der spænder over begge, kan forskyde resonansfrekvensen i forhold til en beregning baseret på et enkelt materiale.

Derfor specificeres hulrumskort normalt sammen med et RF-materialesystem i stedet for det generiske FR-4. Vores vejledning til fremstilling af RF- og mikrobølge-PCB'er forklarer, hvordan stackup og materialevalg interagerer med impedans, og selve materialefamilierne sammenlignes på vores mikrobølge-PCB-materialer . Hvis designet er en hulrumsresonator i stedet for et generelt RF-kort, er materialet og hulrumstolerancen de to ting, der er værd at aftale med producenten, før artwork frigives.

Fremstillingsproces og inspektion af hulrums-PCB

En hulrumsplade er ikke en standardkonstruktion med et ekstra trin. Fræsningen skal placeres i forhold til de lag, der allerede er lagt, og det begrænser hele sekvensen.

Den praktiske implikation er, at kavitetsdybden er en fræset dimension, der ligger mellem to laminerede overflader, og den måles efter plettering og finish. Hvis et design har brug for en dybdetolerance, der er strammere end hvad fræsning og plettering kan holde, er svaret normalt at flytte kaviteten ind i en mekanisk del i stedet for at bede producenten om en strammere snit. Spørgsmål om snittolerance er en del af filforberedelsen, der dækkes i vores PCB-lamineringsproces.

Hulrums-PCB vs. indlejret substrat: Vigtige forskelle

Begge tilgange placerer noget inden i printpladen, og de bliver ofte forvekslet i specifikationsfasen. De adskiller sig i, hvad printpladen indeholder, og i hvad producenten skal gøre.

Hvis hensigten er at placere et RF-modul eller et lille kredsløb inde i printkortet, er den indlejrede substratrute normalt den mest kontrollerede, og den er dækket mere detaljeret i vores indlejrede substrat-printkortkonstruktion . Hvis hensigten er at skabe et RF-volumen eller at forsænke en diskret del, er hulrumskonstruktion det rigtige værktøj.

Retningslinjer for design af hulrums-PCB til DFM-gennemgang

Dette er de regler, der oftest fremtvinger en gentegning snarere end en procesjustering:

• Afstand fra lommevæg til kobber. Hvor lommevæggen afslutter en belagt via eller et plan, skal det resterende ringformede materiale overleve den anden lamineringscyklus. En via, der er for tæt på lommekanten, vil blive eksponeret på væggen og vil ikke blive dækket af belægningen på samme måde som en normal via.
• Støtte under lommegulvet. Hvis lommen fræses i kernen, og hulrummets bund ikke understøttes over et bredt område, vil den kollapse eller delaminere under den anden pressecyklus.
• Registrering mellem fræsningstrinnet og kunstværket. Lommens position skal være knyttet til illustrationen via producentens egen proces, og tolerancen skal angives i forhold til de funktioner, der er vigtige, såsom et via-array eller et stiks fodaftryk.
• Værktøjsadgang og panelering. Fræseren skal nå lommen. En lomme tæt på panelkanten, eller et bræt, der skal fræses før eller efter panelering, ændrer panellayoutet. PCB-panelisering dækker, hvordan panelstrategier påvirker fræsningstrin og hvor inventar skal placeres.
• Koplanaritet ved huden. Hvis komponenterne sidder over lommen, skal overfladen forblive flad inden for komponentens egen tolerance, hvilket begrænser, hvor tynd huden må være, og hvor meget panelet kan bevæge sig mellem cyklusser.

Størstedelen af ​​disse er almindelige DFM-overvejelser anvendt på en usædvanlig geometri. Vores PCB-design til fremstillingsevne (DFM)-gennemgang dækker standardregelsættet, og en kavitetsbygning er værd at gennemgå den fuldt ud, fordi routing-trinnet interagerer med flere af de normale regler på én gang.

Krav til tilbud på hulrums-PCB: Dybde, størrelse og tolerancer

De fleste af de prismæssige overraskelser på en hulrumsplade kommer fra oplysninger, der aldrig var på tegningen. Følgende liste dækker, hvad en producent har brug for for at kunne prissætte byggeriet uden at gætte:

• Opstablet med hulrumsposition. Lagnavne, materiale, kobber og prepreg-tykkelse samt en tydelig angivelse af hvilket lag lommen er fræset fra, og hvor dybt den går, målt fra en angivet referenceoverflade.
• Et snit gennem hulrummet. Denne ene visning løser flere tvetydigheder end en side med noter. Den bør vise lommegulvet, skindene ovenover og eventuelt kobber, der ender på væggen.
• Tolerance på hulrumsdybde, og om det er et bilateralt eller total indikationskrav.
• Vægbehandling. Om lommevæggen forbliver som bar laminat, belagt eller dækket af en separat metaldel. Dette ændrer både RF-adfærden og korrosionsbeskyttelsen.
• Bro- og supportdetaljer, eller udtrykkelig tilladelse til at lade producenten foreslå dem baseret på dennes eget værktøj.
• Materiale system, især hvis hulrummet er en del af en RF-struktur, hvor både Dk og Df for kernen og prepreg'en indgår i beregningen.
• Mekanisk belastning. Hvis nogen del af konstruktionen belaster lommeområdet, angiv fastgørelsesmomentet og belastningstilfældet.
• Acceptkriterier. Hvad hulrummet skal måles imod, og om kontrollen sker ved sektionering, ved koordinatmåling eller ved en RF-test på den færdige plade.

Konventioner for stackup-dokumentation og hvordan de skal skrives, er dækket i vores PCB-stackup-design , og laminatsiden af ​​spørgsmålet i vores oversigt over laminatkonstruktion.

Producent af hulrums-PCB'er til prototyper og produktion

Highleap kan understøtte specialfremstillingsprojekter til kavitetsprintkort , hvor kavitetsgeometrien og materialeopbygningen kan matches med en aftalt fremstillingsrute. Vi gennemgår prototyper af kavitetsprintkort samt produktionsforespørgsler, hvor det nødvendige inspektionsomfang er defineret før frigivelse. Målet er at identificere de kritiske dimensioner og procesforudsætninger tidligt – ikke at citere en generisk lommeoperation, der muligvis ikke opfylder kravet til det færdige printkort.

Når du anmoder om et tilbud på fremstilling af hulrums-PCB , skal du inkludere den færdige printpladetykkelse, hulrummets længde og bredde, dybdetolerance, hjørneradius, hulrummets placering, krav til eksponerede lag og mængde. For RF-hulrums-PCB-design skal du identificere jordplanets afspærringer, metalgrænse og eventuelle kontrollerede dybde- eller elektriske krav. For hulrum i komponentfrigang skal du inkludere komponentomridset og mekanisk samlingstegning.

Highleap kan også gennemgå den bredere printkortkonstruktion gennem vores printkortfabrikationstjenester , mens projekter, der kombinerer kavitetsfunktioner med krævende RF-opsætninger, muligvis også har brug for en gennemgang af vores muligheder for fremstilling af højfrekvente printkort. Indsend dine filer via printkorttilbudsanmodningen, og identificer de kavitetsfunktioner, der er afgørende for funktionen.

• Tilbudspakke: Gerber- eller ODB++-filer, borefiler, stackup, dimensionerede hulrumstegninger, dybdetolerance, mængde og nødvendige inspektionsregistreringer.

Ofte stillede spørgsmål om fremstilling af hulrums-PCB

Kan en hulrumsplade samles som en normal plade?

Ja, hvis beklædningen over hulrummet er kontinuerlig og plan nok til monteringsprocessen. Hvis hulrummet er åbent på den øverste overflade, har området brug for mekanisk støtte fra kabinettet eller et separat dæksel, og monteringstegningen skal angive det. Standard SMT er fint på beklædningen; et hulrum, der afbryder den øverste kobberoverfladegrænse, hvor komponenter kan placeres.

Påvirker routingen af ​​hulrummet de andre lags elektriske ydeevne?

Det kan det. Kobber, der skæres igennem ved lommens væg, er ikke længere en kontinuerlig strømbane, og ethvert lag, der løber over eller under lommen, oplever et ændret dielektrisk miljø. Den elektriske påvirkning afhænger af den berørte laggeometri, returstrømsbanen, signalfrekvensen og kavitetsgrænsen. RF- og højhastighedsdesign bør evaluere kaviteten i den elektriske model i stedet for at antage, at funktionen er rent mekanisk.

Hvad er den sædvanlige indflydelse på leveringstiden?

En hulrumskonstruktion tilføjer en fræsningsoperation, en anden lamineringscyklus og yderligere inspektion i hvert trin, så den angives normalt som længere end den tilsvarende plade uden hulrum. Den ekstra tid afhænger mere af antallet af lamineringscyklusser og panelarrangementet end af lommens størrelse. Hvis tidsplanen er fast, skal det angives i tilbuddet, da procesruten nogle gange kan arrangeres omkring den.

Kan man bygge en hulrumsplade med nedgravede eller blinde vias?

Ja. Begrænsningen er, at vias skal holde sig tilstrækkeligt langt fra lommevæggen til at forblive belagte og dækkede efter den anden lamineringscyklus, og enhver via, der er beregnet til at ende inde i hulrummet, skal defineres eksplicit i stedet for at være overladt til fortolkning.

Hvordan verificeres hulrumsdybden?

Ved måling af det færdige bræt, typisk ved koordinatmåling af lommegulvet i forhold til referenceoverfladen, og på stikprøvebasis ved tværsnitsopmåling. Hvis dybdetolerancen er kritisk for din RF-ydeevne, så spørg efter målemetoden og prøveplanen i tilbuddet i stedet for at antage den.