Hassas Devre Kartı Tasarımları için Boşluklu PCB Üretimi

Boşluklu PCB, standart bir PCB'ye ek bir delik eklenmiş hali değil, girintili veya yerel olarak işlenmiş bir bölgeye sahip, özel olarak üretilmiş bir karttır. Highleap Electronics, bileşen boşluğu, azaltılmış yerel kalınlık, kademeli cepler veya tanımlanmış boşluk geometrisi gerektiren tasarımlar için boşluklu PCB üretimi sağlar . Mevcut tedarikçiniz gerekli boşluk derinliğini, katman yapısını veya mekanik detayları destekleyemiyorsa, üretim incelemesi için bize üretim paketini gönderin.

Kullanışlı bir özel boşluklu PCB fiyat teklifi için , mühendislik incelememiz Gerber taslağından daha fazlasına ihtiyaç duyar. Boşluk boyutları, derinlik referansı, kalan malzeme, duvar geometrisi, yakındaki bakır, laminat yapısı ve herhangi bir RF veya mekanik fonksiyon, işlem yolunu etkiler. Fiyat ve teslim süresi görüşmesi, gerçekten ihtiyacınız olan karta göre yapıldığından, fiyat teklifi vermeden önce bu gereksinimleri inceliyoruz.

Boşluklu PCB Üretimi Nedir?

Normal çok katmanlı bir yapıdan başlayın ve çekirdekten malzeme çıkarın; bunu ya bir taraftan bir oyuk açarak ya da bir freze makinesiyle levhanın içinden bir kanal keserek yapabilirsiniz, ardından kalan malzemenin üzerine tekrar lamine katmanlar ekleyin. Sonuç olarak, levha, panelin geri kalanından yerel olarak daha ince veya tanımlanmış bir yol boyunca içi boş bir yapıya sahip olur.

Çıkarılan kısım, kalan kısım kadar önemlidir. Eğer cep sadece çekirdekte frezelenir ve prepreg katmanları üstte yapışık kalırsa, frezeleme aleti çekirdekten geçer ve durur; bu da bileşenler ve konektörler için sürekli bir dış yüzey sağlar. Eğer boşluk, bitmiş bir panelin dışından işlenirse, aletin bakır ve prepreg katmanından geçmesi gerekir; bu nedenle çizimde genellikle boşluğun açık mı yoksa kapalı mı olduğu ve hangi katmanların içinde sonlandığı belirtilmelidir.

Bu durumdan doğrudan iki sonuç çıkar. Birincisi, boşluğun içinde sonlanan herhangi bir katman, cebin etrafından dolandırılması gereken bir katmandır; bu nedenle, tasarımda boşluğun dış hatları bir yasak bölge olarak dahil edilmelidir. İkincisi, frezelenmiş bir cep, cep duvarında bakır kenarlar bırakır. Eğer bu duvar bir zemin düzlemi bölgesinin içindeyse, bakır orada artık sürekli değildir ve tasarım, katı bir referans düzlemi varsaymak yerine bunu hesaba katmalıdır.

Boşluklu PCB Türleri ve Üretim Gereksinimleri

"Boşluk dolgu levhası" terimi, birkaç farklı yapıyı kapsar. Bunlar birbirinin yerine kullanılamaz ve yanlış olanı belirtmek, boşluk dolgu fiyat teklifinin beklenenden çok daha yüksek çıkmasının en yaygın nedenidir.

Kör cep ve geçiş boşluğu, sanat eserinde çok farklı davranır. Geçiş boşluğu, levhayı mekanik olarak tekrar bir araya getirilmesi gereken bölgelere ayırır; bu genellikle malzeme köprüleri bırakılarak veya sürekli katmanların yeniden lamine edilmesiyle sağlanır. Parçanın uygulanabilir olup olmadığını belirleyen yapısal karar budur.

Devre Kartı Mukavemeti ve Derinliği İçin Boşluklu PCB Tasarım Gereksinimleri

Baskılı devre kartındaki laminat, fiber takviyeli bir kompozittir ve sertliği, çekirdeğin içinden geçen cam elyafından gelir. Yönlendirme işlemi, kesim yönünde bu takviyeyi ortadan kaldırır. Üzerinde geniş, kesintisiz bir kanal bulunan bir kart, cıvatalı bir ısı emici veya konektör yerleştirme kuvvetinin yükleri altında esneyebilir ve nemli bir ortamda, azaltılmış bölüm ayrıca dış katmanlar ile kalan çekirdek arasındaki bağı da zayıflatır.

Bu yapım yönteminde üç yaygın uygulama vardır ve bunların üçü de imalatçının takdirine değil, çizime dahil edilmelidir:

• Malzeme köprüleri: Oyuk boyunca yerinde bırakılan çekirdek şeritler, kesimin tam genişlik boyunca uzanmamasını sağlar. Bu, oyuklu bir levhanın iki parçaya ayrılmasını önlemenin standart yöntemidir.
• Sürekli derilerDış prepreg katmanları kesintiye uğramadığı için, levha çekirdeğin çıkarıldığı yerlerde bile bükülebilir bir yüzeyini korur. Boşluğun her iki tarafı da açık olduğunda, sonradan dış bir kaplama eklenmesi gerekir ki bu da o noktadaki kalınlığı değiştirir.
• Köşe yarıçaplarıBir oyuk içindeki keskin iç köşe, gerilim yoğunlaşması ve katman ayrılmasının başlangıç ​​noktasıdır. Yarıçap değerleri genellikle çizimde kesin bir boyut yerine minimum yarıçap olarak ifade edilir.

Yapım öncesinde rijitlik kontrol edilebilir. Eğer kartınızda bir boşluk varsa ve ağır bir bileşen monte ediliyorsa, teklif talebinde montaj yöntemini ve bağlantı elemanı torkunu açıklayın, çünkü genellikle kartın genel rijitliğinden ziyade vida deliği etrafındaki yerel taşıma gerilimi sınırlayıcı faktördür. Bu noktada, sadece PCB çizimi değil, montajın mekanik bir çizimi de üreticiye gereken bilgiyi sağlar. Aynı mantık, PCB mekanik tasarım hususları sayfamızda ele alınan bağlantı elemanı ve tork soruları için de geçerlidir.

Topraklama Düzlemleri ve Yüksek Frekanslı Devreler için RF Boşluklu PCB Tasarımı

RF, boşluk yapımının en büyük değerini gösterdiği ve aynı zamanda en ince hataları yarattığı alandır. Frezelenmiş bir boşluk, cep bölgesindeki iç katmanlardan bakırı çıkarır; bu da o bölgenin altındaki referans düzleminin kesintiye uğraması anlamına gelir. Bir rezonatörün, filtrenin veya osilatörün parçası olan bir boşluk için bu kesinti noktadır: boşluk boyutları rezonans frekansını belirler ve metal sınır modu tanımlar. Rezonansa girmesi amaçlanmayan bir boşluk için , aynı kesintinin yine de tanımlanmış bir sınıra ihtiyacı vardır, aksi takdirde yapı öngörülemeyen bir şekilde radyasyon yayar ve kuplaj yapar.

Sonucu belirleyen üç parametre vardır ve bunların üçünün de belirtilmesi gerekir:

• Boşluk derinliğiBu, rezonans hacminin dielektrik yüksekliğidir. Yönlendirme toleransı ve dış kaplama kalınlığı bu değeri etkiler, bu nedenle derinlik toleransı, dış levha kalınlığı toleransından daha sıkı olmalıdır.
• Metal sınır tanımıBoşluğun, kalan bakır duvarla, kaplamalı bir yuvayla veya cebe monte edilmiş ayrı bir metal parçayla tanımlanması fark etmez. Bunlar RF açısından eşdeğer değildir.
• Boşluğun içindeki dielektrik malzeme: İç kısımdaki reçine ve dolgu malzemesinin Dk ve Df değerleri, önceden emprenye edilmiş dış katmanlardan farklıdır; bu nedenle, her ikisini de kapsayan bir boşluk, tek bir malzemeye dayalı bir hesaplamaya göre rezonans frekansını değiştirebilir.

Bu nedenle, boşluklu devre kartları genellikle genel FR-4 yerine bir RF malzeme sistemiyle birlikte belirtilir. RF ve mikrodalga PCB üretim kılavuzumuz , katmanlama ve malzeme seçimlerinin empedansla nasıl etkileşimde bulunduğunu açıklar ve malzeme ailelerinin kendileri mikrodalga PCB malzemelerimiz üzerinde karşılaştırılır . Tasarım genel bir RF kartı yerine boşluklu bir rezonatör ise, çizim yayınlanmadan önce üreticiyle kararlaştırılması gereken iki şey malzeme ve boşluk toleransıdır.

Boşluklu PCB Üretim Süreci ve Denetimi

Oyuklu devre kartı, ekstra bir adım içeren standart bir üretim süreci değildir. Yönlendirme, zaten işlenmiş katmanlara göre konumlandırılmalıdır ve bu da tüm sırayı kısıtlar.

Pratikte bunun anlamı, oyuk derinliğinin iki lamine yüzey arasında yer alan ve kaplama ve son işlemden sonra ölçülen bir yönlendirme boyutu olmasıdır. Bir tasarımın, yönlendirme ve kaplamanın sağlayabileceğinden daha dar bir derinlik toleransına ihtiyacı varsa, çözüm genellikle imalatçıdan daha dar bir kesim istemek yerine oyuğu mekanik bir parçaya taşımaktır. Kesim toleransı soruları, PCB laminasyon sürecimizde ele alınan dosya hazırlığının bir parçasıdır.

Boşluklu PCB ile Gömülü Alt Tabakalı PCB Arasındaki Temel Farklar

Her iki yaklaşım da devre kartının içine bir şeyler yerleştiriyor ve bunlar genellikle teknik özellik belirleme aşamasında karıştırılıyor. Devre kartının içeriği ve üreticinin yapması gerekenler açısından farklılık gösteriyorlar.

Eğer amaç, kartın içine bir RF modülü veya küçük bir devre yerleştirmek ise, gömülü alt tabaka yöntemi genellikle daha kontrollü bir yöntemdir ve gömülü alt tabaka PCB yapımı kılavuzumuzda daha ayrıntılı olarak ele alınmıştır . Eğer amaç bir RF hacmi oluşturmak veya ayrı bir parçayı gömmek ise, oyuklu yapı doğru araçtır.

DFM İncelemesi için Boşluklu PCB Tasarım Kılavuzları

Bunlar, süreçte ufak bir değişiklik yapmaktan ziyade, çoğu zaman yeniden çizim yapılmasını gerektiren kurallardır:

• Cep duvarının bakıra olan mesafesi. Cep duvarının kaplamalı bir geçiş deliği veya düzlemle sonlandığı yerde, kalan halka şeklindeki malzemenin ikinci laminasyon döngüsünden sağ çıkması gerekir. Cep kenarına çok yakın bir geçiş deliği duvarda açıkta kalacak ve normal bir geçiş deliğinin kaplandığı gibi kaplama ile örtülmeyecektir.
• Cep tabanının altında destek. Eğer kalıp çekirdeğinde cep oyulmuşsa ve boşluk tabanı geniş bir alanda desteksiz bırakılmışsa, ikinci presleme döngüsü sırasında çökecek veya katmanlarına ayrılacaktır.
• Yönlendirme adımı ile çizim arasındaki kayıt. Cep konumunun, üreticinin kendi süreciyle çizime bağlanması ve toleransın, bir via dizisi veya bir konektör ayak izi gibi önemli özelliklere göre belirtilmesi gerekir.
• Alet erişimi ve panelleme. Router'ın yuvaya ulaşması gerekiyor. Panel kenarına yakın bir yuva veya panelleştirmeden önce veya sonra router ile işlenmesi gereken bir tahta, panel düzenini değiştirir. Bizim PCB panelizasyonu Panel stratejilerinin yönlendirme adımlarını nasıl etkilediğini ve armatürlerin nereye yerleştirilmesi gerektiğini kapsar.
• Ciltte eş düzlemlilik. Eğer bileşenler yuvanın üzerine oturuyorsa, yüzeyin bileşenin kendi toleransı dahilinde düz kalması gerekir; bu da kaplamanın ne kadar ince olabileceğini ve panelin döngüler arasında ne kadar hareket edebileceğini sınırlar.

Bunların büyük çoğunluğu, alışılmadık bir geometriye uygulanan sıradan DFM (Üretilebilirlik için Tasarım) hususlarıdır. PCB'nin üretilebilirlik için tasarım (DFM) incelememiz standart kural setini kapsar ve bir boşluk oluşturma işlemi, yönlendirme adımı aynı anda birkaç normal kural ile etkileşime girdiği için, bu incelemenin tamamından geçmekte fayda vardır.

İçi Boş PCB Teklif Gereksinimleri: Derinlik, Boyut ve Toleranslar

Boşluklu levhalarda maliyetle ilgili sürprizlerin çoğu, çizimde hiç yer almayan bilgilerden kaynaklanır. Aşağıdaki liste, bir imalatçının tahmini fiyatlandırma yapmadan yapımı fiyatlandırmak için ihtiyaç duyduğu bilgileri kapsamaktadır:

• Boşluk pozisyonuyla birlikte istifleme. Katman adları, malzeme, bakır ve prepreg kalınlığı ve cebin hangi katmandan işlendiği ve belirtilen referans yüzeyinden ölçülerek ne kadar derinliğe indiği açıkça belirtilmelidir.
• Boşluğun kesit görünümü. Bu tek görüntü, bir sayfa dolusu nottan daha fazla belirsizliği gideriyor. Cep tabanını, üzerindeki kaplamaları ve duvarda sonlanan tüm bakır boruları göstermelidir.
• Oyuk derinliğine ilişkin toleransve bunun iki taraflı mı yoksa tüm vücudu kapsayan bir endikasyon gereksinimi mi olduğu.
• Duvar kaplaması. Cep duvarının çıplak laminat olarak bırakılması, kaplanması veya ayrı bir metal parça ile kaplanması, hem RF davranışını hem de korozyon korumasını değiştirir.
• Köprü ve destek detaylarıveya imalatçının kendi aletlerine dayanarak bunları önermesi için açık izin.
• Malzeme sistemiÖzellikle de boşluk bir RF yapısının parçasıysa, çekirdeğin ve prepreg'in Dk ve Df değerlerinin her ikisi de hesaplamaya dahil olur.
• Mekanik yük. Montajın herhangi bir parçası cep bölgesine yük bindiriyorsa, bağlantı elemanının torkunu ve yük durumunu belirtin.
• Kabul kriterleri. Boşluğun neye göre ölçülmesi gerektiği ve kontrolün kesit alma yöntemiyle mi, koordinat ölçümüyle mi yoksa bitmiş levha üzerinde RF testiyle mi yapılacağı.

Katman yapısı dokümantasyon kuralları ve bunların nasıl yazılması gerektiği PCB katman yapısı tasarımımızda , laminat tarafı ise laminat yapımına genel bakışımızda ele alınmıştır.

Prototip ve Seri Üretim için Boşluklu PCB Üreticisi

Highleap, kavite geometrisi ve malzeme katman yapısının üzerinde anlaşılmış bir üretim rotasına uygun hale getirilebildiği özel kaviteli PCB üretim projelerini destekleyebilir . Gerekli inceleme kapsamı belirlendikten sonra, kaviteli PCB prototiplerini ve üretim taleplerini inceliyoruz. Amaç, kritik boyutları ve süreç varsayımlarını erken aşamada belirlemektir; nihai kart gereksinimini karşılamayabilecek genel bir cep işlemi önermek değil.

Boşluklu PCB üretim teklifi isterken , bitmiş kart kalınlığını, boşluk uzunluğunu ve genişliğini, derinlik toleransını, köşe yarıçapını, boşluk konumunu, açıkta kalan katman gereksinimlerini ve miktarını belirtin. RF boşluklu PCB tasarımları için, topraklama düzlemi dışlama alanlarını, metal sınırını ve kontrollü derinlik veya elektriksel gereksinimleri belirtin. Bileşen boşluklu boşluklar için, bileşen ana hatlarını ve mekanik montaj çizimini ekleyin.

Highleap, PCB üretim hizmetlerimiz aracılığıyla daha geniş kapsamlı devre kartı tasarımlarını da inceleyebilir ; ayrıca, boşluk özelliklerini zorlu RF katmanlarıyla birleştiren projeler, yüksek frekanslı PCB üretim seçeneklerimizin de incelenmesini gerektirebilir. Dosyalarınızı PCB fiyat teklifi talebi aracılığıyla gönderin ve işlev için kritik olan boşluk özelliklerini belirtin.

• Teklif paketi: Gerber veya ODB++ dosyaları, matkap dosyaları, katman düzeni, boyutlandırılmış boşluk çizimi, derinlik toleransı, miktar ve gerekli muayene kayıtları.

Boşluklu PCB Üretimi Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Boşluklu levha normal bir levha gibi monte edilebilir mi?

Evet, eğer boşluğun üzerindeki kaplamalar sürekli ve montaj işlemi için yeterince düz ise. Eğer boşluğun üst yüzeyi açıksa, bölgenin muhafazadan veya ayrı bir kapaktan mekanik desteğe ihtiyacı vardır ve montaj çiziminde bu belirtilmelidir. Standart SMT kaplamalarda sorunsuz çalışır; üst bakır yüzeyi kesintiye uğratan bir boşluk, bileşenlerin yerleştirilebileceği yerleri sınırlar.

Oyuğun yönlendirilmesi diğer katmanların elektriksel performansını etkiler mi?

Bu mümkün. Cep duvarında kesilen bakır artık sürekli bir akım yolu değildir ve cebin üstünde veya altında bulunan herhangi bir katman, değişen bir dielektrik ortamla karşılaşır. Elektriksel etki, etkilenen katman geometrisine, geri dönüş akımı yoluna, sinyal frekansına ve boşluk sınırına bağlıdır. RF ve yüksek hızlı tasarımlar, özelliğin tamamen mekanik olduğunu varsaymak yerine, boşluğu elektriksel modelde değerlendirmelidir.

Genellikle teslimat süresine ne gibi bir etkisi olur?

Boşluklu bir levha üretimi, bir yönlendirme işlemi, ikinci bir laminasyon döngüsü ve her aşamada ek bir denetim gerektirdiğinden, genellikle boşluksuz eşdeğer levhaya göre daha uzun bir süre olarak fiyatlandırılır. Eklenen süre, boşluğun boyutundan ziyade laminasyon döngüsü sayısına ve panel düzenine daha çok bağlıdır. Zaman çizelgesi sabitse, bunu teklif talebinde belirtin, çünkü işlem rotası bazen buna göre düzenlenebilir.

Gömülü veya gizli geçiş deliklerine sahip bir boşluklu devre kartı üretebilir misiniz?

Evet. Kısıtlama, vias'ların ikinci laminasyon döngüsünden sonra kaplanmış ve örtülü kalabilmeleri için cep duvarından yeterli mesafede kalması gerektiği ve boşluğun içinde sonlanması amaçlanan herhangi bir vias'ın yoruma bırakılmak yerine açıkça tanımlanması gerektiğidir.

Oyulma derinliği nasıl doğrulanır?

Genellikle referans yüzeye göre cep tabanının koordinat ölçümüyle ve örnek bazında kesit alma yöntemiyle, bitmiş levhanın ölçümü yapılır. Derinlik toleransı RF performansınız için kritik önem taşıyorsa, varsayımlarda bulunmak yerine teklifte ölçüm yöntemini ve örnek planını isteyin.