Prezentare generală a construcției laminate PCB

PCB-urile sunt coloana vertebrală a electronicii moderne, oferind o platformă pentru conectarea și funcționarea perfectă a diverselor componente. În centrul fiecărui PCB se află o structură complexă de straturi interconectate, fiecare servind unui scop specific în asigurarea funcționalității și fiabilității plăcii. Printre elementele cheie ale unei construcții laminate PCB, diagramele de suprapunere joacă un rol esențial în definirea construcției și proprietăților electrice ale plăcii. Înțelegerea acestor construcții laminate PCB este esențială pentru proiectanții și producătorii de PCB pentru a crea plăci de circuit eficiente și de înaltă calitate.

Esența unei plăci cu circuite imprimate (PCB) constă în structura sa complexă, care implică mai multe straturi interconectate prin prepreg-uri și materiale de bază.

Prepreg-ul, adesea denumit foi impregnate cu rășină în stadiul B, este un material parțial întărit, compus din rășină înmuiată în pelicule subțiri. Acesta servește unor scopuri duble în domeniul multistrat. Fabricarea PCBAcționează ca un adeziv pentru lipirea modelelor conductive interne și asigură izolație intermediară. În timpul laminării, rășina epoxidică din Prepreg se topește, curge și se solidifică, îmbinând eficient straturile circuitului, formând în același timp o barieră izolatoare fiabilă între ele.

Materialul miezului, pe de altă parte, constituie elementul fundamental al unui PCB - o placă rigidă cu o grosime specifică și folie de cupru laminată pe ambele părți. Un PCB multistrat tipic este fabricat prin laminarea straturilor alternante de miez și Prepreg-uri. Straturile Prepreg, care formează ceea ce numim straturi „umidificate” sau de impregnare, pot lipi mai multe straturi de miez împreună și, în ciuda faptului că au o grosime inițială, acestea suferă o oarecare contracție în timpul procesului de presare.

De obicei, cele două straturi dielectrice exterioare ale unui PCB multistrat sunt straturi de impregnare, acoperite de straturi separate de folie de cupru care servesc drept planuri conductive externe. Specificațiile de grosime brută pentru foliile exterioare și interioare de cupru sunt de obicei de 0.5 OZ, 1 OZ și 2 OZ (1 OZ având aproximativ 35 µm sau 1.4 mil). După procesare, stratul exterior de folie de cupru crește de obicei în grosime cu aproape 1 OZ, în timp ce grosimea finală a foliei interioare de cupru rămâne aproape de valoarea inițială, dar se poate reduce ușor din cauza gravării.

Stratul cel mai exterior al unui PCB multistrat este format din masca de sudura, cunoscut colocvial sub numele de „Ulei verde”, deși poate fi și galben sau de alte culori. Grosimea măștii de lipire nu este ușor de determinat cu precizie, fiind mai groasă în zonele fără cupru în comparație cu cele cu cupru, totuși proeminența cuprului este încă vizibilă la inspecția tactilă a suprafeței PCB-ului.

Parametrii și materialele PCB

Există diferențe în parametrii PCB între diferiți producători, necesitând comunicarea cu inginerii fabricilor de PCB pentru a obține datele lor specifice, concentrându-se în principal pe constanta dielectrică și grosimea măștii de lipire, care pot varia de la un producător la altul.

Strat exterior folie de cupru Grosimile disponibile pentru stratul exterior de cupru includ 12 µm, 18 µm și 35 µm. După procesare, acestea duc în general la grosimi finale de aproximativ 44 µm, 50 µm și 67 µm, echivalentul aproximativ cu greutăți de cupru de 1 OZ, 1.5 OZ și respectiv 2 OZ. Rețineți că atunci când utilizați software de calcul al impedanței pentru control, nu există nicio opțiune pentru grosimea cuprului de 0.5 OZ pentru straturile exterioare.

Material de bază Materialul de miez utilizat în mod obișnuit este S1141A, care este materialul standard FR-4, placat cu cupru pe două fețe, cu specificații selectabile care pot fi confirmate direct cu producătorul.

prepreg Prepreg-urile sunt disponibile în diverse specificații de grosime originală, cum ar fi 7628 (0.185 mm/7.4 mil), 2116 (0.105 mm/4.2 mil), 1080 (0.075 mm/3 mil) și 3313 (0.095 mm/4 mil). La comprimarea efectivă, grosimea scade de obicei cu aproximativ 10-15 µm (0.5-1 mil), prin urmare, grosimea minimă a stratului dielectric într-un design de tip stackup nu trebuie să fie mai mică de 3 mil. Un singur strat de impregnare poate utiliza până la trei Prepreg-uri, niciunul dintre cele trei neputând avea grosimi identice; se poate utiliza cel puțin un Prepreg, deși unii producători necesită minimum două. Dacă grosimea Prepreg-ului este insuficientă, folia de cupru de pe ambele părți ale miezului poate fi gravată și apoi reatașată cu Prepreg-uri, obținând un strat de impregnare mai gros. Constanta dielectrică a preimpregnatelor variază în funcție de grosimea lor, iar tabelul următor prezintă grosimile diferitelor modele și constantele dielectrice corespunzătoare:

Constanta dielectrică a unei plăci laminate depinde de materialul de rășină utilizat; plăcile FR4 prezintă de obicei un interval de constantă dielectrică de 4.2 până la 4.7, care scade odată cu creșterea frecvenței.

Stratul Soldermask Grosimea stratului de mască de lipire de deasupra foliei de cupru, notată cu C2, este de aproximativ 8-10 µm. Grosimea măștii de lipire în zonele fără cupru, C1, variază în funcție de grosimea suprafeței de cupru, fiind în jur de 13-15 µm pentru cupru cu grosimea de 45 µm și în jur de 17-18 µm pentru cupru cu grosimea de 70 µm. La calcularea cu SI9000, este suficientă o valoare a grosimii măștii de lipire de 0.5 OZ.

Secțiunea transversală a conductorului Din cauza gravării, secțiunea transversală a conductorilor nu este dreptunghiulară, ci mai degrabă trapezoidală. De exemplu, în stratul SUPERIOR, când grosimea foliei de cupru este de 1OZ, baza superioară a trapezului este cu aproximativ 1MIL mai scurtă decât baza inferioară. Astfel, dacă lățimea liniei proiectată este W=5MIL, lățimea superioară ar fi de aproximativ 4MIL, iar lățimea inferioară de 5MIL. Diferența dintre baza superioară și cea inferioară este legată de grosimea cuprului, așa cum se arată în tabelul de mai jos în diferite condiții:

Calcule de impedanță Calculele tipice de impedanță utilizează următoarele modele:

• Model de linie microstrip
• Modelul Stripline

În modelul microstrip, există și alte configurații, inclusiv un model neutilizat fără acoperire. Constantele dielectrice Er1 și Er2 din modelul ilustrat depind de modelul specific de prepreg utilizat; modelele cheie sunt enumerate anterior, iar parametrii detaliați trebuie obținuți direct de la producătorul PCB-ului.

Când proiectul trece de la cercetare la o cerere de ofertă, revizuiți Selecția laminatului PCB și asamblare BGA cu pas fin astfel încât cerințele privind materialele, procesul și inspecția să rămână aliniate.

Per total, înțelegerea structurii complexe și a materialelor unei plăci de circuit imprimat (PCB) este crucială pentru proiectarea și fabricarea dispozitivelor electronice de înaltă calitate. Materialele prepreg și miezul joacă roluri esențiale în lipirea straturilor și asigurarea izolației, în timp ce foliile de cupru și măștile de lipire contribuie la conductivitatea și protecția PCB-ului.

Diferențele dintre producători în ceea ce privește parametrii și materialele PCB-urilor evidențiază importanța comunicării și a obținerii de date specifice pentru fiecare proiect. Diagramele de suprapunere servesc drept instrumente neprețuite, oferind o schiță a construcției și proprietăților electrice ale PCB-ului.

Prin înțelegerea elementelor cheie ale diagramelor de tip stack-up, proiectanții pot asigura integritatea și fiabilitatea proiectelor lor de PCB, ceea ce duce în cele din urmă la dispozitive electronice mai performante și mai robuste.