Виготовлення друкованих плат з порожнинами для прецизійних конструкцій плат

Порожниста друкована плата – це спеціально виготовлена ​​плата з поглибленою або локально обробленою областю, а не стандартна друкована плата з додатковим отвором. Highleap Electronics виготовляє друковані плати з порожнинами для конструкцій, що вимагають зазору між компонентами, зменшеної локальної товщини, ступінчастих кишень або визначеної геометрії порожнини. Якщо ваш поточний постачальник не може забезпечити необхідну глибину порожнини, розміри або механічні деталі, надішліть нам пакет документації для перевірки виробництва.

Для отримання корисної цінової пропозиції на друковану плату з резонатором на замовлення , наш інженерний огляд потребує більше, ніж просто контур Gerber. Розміри резонатора, глибина, залишковий матеріал, геометрія стінки, мідь, що знаходиться поруч, конструкція ламінату та будь-які радіочастотні або механічні функції впливають на технологічний процес. Ми розглядаємо ці вимоги перед складанням цінової пропозиції, тому обговорення ціни та термінів виконання базується на платі, яка вам дійсно потрібна.

Що таке виробництво друкованих плат з порожнинами?

Почніть зі звичайного багатошарового складання та видаліть матеріал з серцевини, або фрезеруючи кишеню з одного боку, або вирізаючи канал через дошку фрезером, потім ламінуйте обшивку поверх того, що залишилося. В результаті виходить дошка, яка локально тонша за решту панелі або має порожнистість вздовж визначеного маршруту.

Те, що видаляється, має таке ж значення, як і те, що залишається. Якщо кишеню фрезерують лише в осерді, а препрегові оболонки залишаються приклеєними зверху, фрезерний інструмент проходить крізь осердя та зупиняється, що зберігає безперервну зовнішню поверхню для компонентів та роз'ємів. Якщо порожнину обробляють зовні готової панелі, інструмент повинен проходити крізь шар міді та препрегу, тому на кресленні зазвичай має бути зазначено, чи є порожнина відкритою чи закритою, і які шари закінчуються всередині неї.

З цього безпосередньо випливають два наслідки. По-перше, будь-який шар, який закінчується всередині порожнини, має бути обведений навколо кишені, тому ескіз має включати контур порожнини як зазор. По-друге, фрезерована кишеня залишає мідні краї на стінці кишені. Якщо ця стінка знаходиться всередині області площини землі, мідь там більше не є безперервною, і конструкція повинна враховувати це, а не припускати наявність суцільної опорної площини.

Типи друкованих плат з резонаторами та вимоги до їх виготовлення

Термін «порожниста плита» охоплює кілька різних конструкцій. Вони не є взаємозамінними, і неправильне визначення є найпоширенішою причиною, чому ціна на порожнини виявляється набагато вищою, ніж очікувалося.

Глуха кишеня та наскрізна порожнина поводяться дуже по-різному в художньому творі. Наскрізна порожнина розділяє плату на області, які необхідно механічно з'єднати разом, зазвичай шляхом залишення матеріальних містків або шляхом повторного ламінування безперервних шарів. Саме це структурне рішення визначає, чи є деталь доцільною для реалізації.

Вимоги до конструкції друкованої плати з порожнинами щодо міцності та глибини плати

Ламінат у друкованій платі – це композит, армований волокном, а його жорсткість забезпечується склотканиною, що проходить через осердя. Фрезування видаляє це армування в напрямку розрізу. Плата з широким, безперервним каналом може згинатися під навантаженням болтового радіатора або зусилля вставки роз'єму, а у вологому середовищі зменшений переріз також послаблює зв'язок між оболонками та рештою осердя.

У цій конструкції поширені три практики, і всі три належать до креслення, а не до розсуду виробника:

• Матеріальні мости: смужки серцевини, залишені поперек порожнини, щоб розріз не проходив по всій ширині. Це стандартний метод запобігання розколу порожнини на дві частини.
• Безперервні скіни: зовнішні шари препрегу не перериваються, тому плата зберігає поверхню для згинання навіть там, де видалено серцевину. Там, де порожнина відкрита з обох боків, потім необхідно додати зовнішній шар, який змінює товщину в цій точці.
• Радіуси кутівВнутрішній гострий кут у фрезерованій кишені є концентрацією напружень та місцем початку розшарування. Значення радіуса зазвичай виражаються на кресленні як мінімальний радіус, а не як точний розмір.

Жорсткість можна перевірити перед складанням. Якщо ваша плата має порожнину, а також монтується важкий компонент, опишіть метод кріплення та крутний момент кріплення в запиті цінової пропозиції, оскільки локальне напруження підшипника навколо отвору для гвинта часто є граничним випадком, а не загальна жорсткість плати. Саме тут механічне креслення збірки, а не лише креслення друкованої плати, дає виробнику те, що йому потрібно. Те саме міркування стосується питань кріплення та крутного моменту, розглянутих на нашій сторінці "Розгляд механічного проектування друкованих плат".

Конструкція друкованої плати з резонатором ВЧ для заземлювальних площин та високочастотних схем

Найбільшу цінність конструкція порожнини має саме у радіочастотних резонаторах, а також саме там виникають найтонші дефекти. Фрезерована порожнина видаляє мідь з внутрішніх шарів у кишеньковій області, що означає переривання опорної площини під цією областю. Для порожнини, яка є частиною резонатора, фільтра або генератора, саме це переривання є ключовим: розміри порожнини визначають резонансну частоту, а металева межа визначає режим. Для порожнини, яка не призначена для резонансу, те саме переривання все одно потребує певної межі, інакше структура випромінюватиме та зв'язуватиметься непередбачувано.

Результат визначається трьома параметрами, і всі три необхідно вказати:

• Глибина порожнини, що є діелектричною висотою резонансного об'єму. Допуск трасування та товщина скін-пластини впливають на це, тому допуск на глибину має бути меншим, ніж допуск на товщину зовнішньої плати.
• Визначення межі металу: чи порожнина визначена рештою мідної стінки, гальванічним прорізом чи окремою металевою деталлю, зібраною в кишеню. Ці фактори не є еквівалентними з точки зору радіочастотних характеристик.
• Діелектричний матеріал всередині порожнини: смола та наповнювач у серцевині мають різні Dk та Df, ніж оболонки препрегу, тому порожнина, яка охоплює обидва матеріали, може змістити резонансну частоту відносно розрахунку, заснованого на одному матеріалі.

Ось чому плати з порожнинами зазвичай специфікуються разом із системою матеріалів для радіочастотних пристроїв, а не зі загальним FR-4. Наші інструкції з виробництва друкованих плат для радіочастотних та мікрохвильових пристроїв пояснюють, як вибір стеків та матеріалів взаємодіє з імпедансом, а самі сімейства матеріалів порівнюються на наших матеріалах для мікрохвильових друкованих плат . Якщо конструкція є резонатором з порожниною, а не загальною радіочастотною платою, матеріал та допуск порожнини – це дві речі, які варто узгодити з виробником перед випуском макета.

Процес виробництва та інспекція друкованих плат з порожнинами

Порожниста плата не є стандартною конструкцією з додатковим кроком. Трасування має бути розташоване відносно шарів, які вже зафіксовані, і це обмежує всю послідовність.

Практичне значення полягає в тому, що глибина порожнини – це розмір, отриманий фрезеруванням , розташований між двома ламінованими поверхнями, і він вимірюється після гальванічного покриття та обробки. Якщо для конструкції потрібен менший допуск глибини, ніж той, який можуть витримати фрезерування та гальванічний покриття, зазвичай рішенням є переміщення порожнини в механічну деталь, а не просити виробника про більш щільний розріз. Питання щодо допусків розрізу є частиною підготовки файлу, що розглядається в нашому процесі ламінування друкованих плат.

Порожнинна друкована плата проти вбудованої підкладки: ключові відмінності

Обидва підходи поміщають щось всередину плати, і їх часто плутають на етапі специфікації. Вони відрізняються тим, що містить плата, і тим, що має робити виробник.

Якщо метою є розміщення радіочастотного модуля або невеликої схеми всередині плати, маршрут вбудованої підкладки зазвичай є більш контрольованим, і він детальніше розглядається в нашій статті про конструкцію друкованої плати на вбудованій підкладці . Якщо метою є створення радіочастотного об'єму або заглиблення в окрему деталь, конструкція порожнини є правильним інструментом.

Керівні принципи проектування друкованих плат з порожнинами для огляду DFM

Ось правила, які найчастіше змушують перемальовувати, а не налаштовувати процес:

• Відстань від стінки кишені до міді. Там, де стінка кишені закінчується з гальванічним переходом або площиною, решта кільцевого матеріалу має витримати другий цикл ламінування. Перехідний отвір, розташований занадто близько до краю кишені, буде оголений на стінці та не буде покритий гальванічним покриттям, як звичайний перехідний отвір.
• Опора під днищем кишені. Якщо кишеню фрезерувати в осерді, а дно порожнини залишити без підтримки на великій площі, вона руйнуватиметься або розшаровуватиметься під час другого циклу пресування.
• Реєстрація між кроком фрезерування та ескізом. Положення кишені має бути пов'язане з художнім оформленням власним процесом виробника, а допуск має бути вказаний відносно важливих елементів, таких як масив переходних отворів або місце розташування роз'єму.
• Доступ до інструментів та панелізація. Фрезер повинен дістатися до кишені. Кишеня близько до краю панелі або дошка, яку потрібно фрезерувати до або після панелізації, змінює розташування панелі. Наш PCB панелі охоплює, як стратегії розташування панелей впливають на етапи трасування та де необхідно розміщувати світильники.
• Компланарність на рівні шкіри. Якщо компоненти розташовані над кишенею, поверхня повинна залишатися рівною в межах власного допуску компонента, що обмежує тонкість обшивки та можливість переміщення панелі між циклами.

Більшість із них є звичайними міркуваннями DFM, застосованими до незвичайної геометрії. Наш огляд проектування друкованих плат для технологічності (DFM) охоплює стандартний набір правил, і складання порожнини варте повного розгляду, оскільки крок трасування взаємодіє з кількома звичайними правилами одночасно.

Вимоги до кошторису для друкованої плати з порожнинами: глибина, розмір та допуски

Більшість несподіванок щодо вартості на порожнистій плиті походять від інформації, якої ніколи не було на кресленні. Наведений нижче список охоплює те, що потрібно виробнику, щоб визначити ціну на конструкцію без здогадок:

• Стекап з положенням порожнини. Назви шарів, матеріал, товщина міді та препрегу, а також чітке зазначення, з якого шару фрезерується кишеня та якої глибини вона досягає, виміряної від зазначеної опорної поверхні.
• Розріз через порожнину. Цей єдиний вигляд вирішує більше неоднозначностей, ніж сторінка нотаток. Він має показувати дно кишені, обшивку над нею та будь-яку мідну трубу, що закінчується на стіні.
• Допуск глибини порожнини, і чи це двостороння чи вимога повних показань.
• Обробка стін. Чи залишається стінка кишені голою, ламінованою чи покритою окремою металевою деталлю. Це змінює як радіочастотну поведінку, так і захист від корозії.
• Деталі мосту та опориабо явний дозвіл на те, щоб виробник запропонував їх на основі власного оснащення.
• Матеріальна система, особливо якщо порожнина є частиною радіочастотної структури, де Dk та Df осердя та препрегу входять до розрахунку.
• Механічне навантаження. Якщо будь-яка частина збірки навантажує область кишені, вкажіть крутний момент кріплення та випадок навантаження.
• Критерії прийнятності. З чим потрібно вимірювати порожнину, і чи проводиться перевірка шляхом розрізання, координатного вимірювання чи радіочастотного випробування на готовій платі.

Правила документації стекапу та те, як їх слід писати, розглядаються в нашому огляді проектування стекапу друкованих плат , а ламінатний аспект питання - в нашому огляді конструкції ламінату.

Виробник друкованих плат з порожнинами для прототипування та виробництва

Highleap може підтримувати проекти виготовлення друкованих плат з нестандартними порожнинами, де геометрія порожнини та розташування матеріалів можуть бути узгоджені з узгодженим виробничим маршрутом. Ми розглядаємо прототипи друкованих плат з порожнинами, а також запити на виробництво, визначаючи необхідний обсяг перевірки перед випуском. Мета полягає в тому, щоб заздалегідь визначити критичні розміри та припущення щодо процесу, а не в тому, щоб пропонувати типову операцію з виготовлення кишень, яка може не відповідати вимогам до готової плати.

Запитуючи цінову пропозицію на виготовлення друкованої плати з порожнинами , вкажіть товщину готової плати, довжину та ширину порожнини, допуск глибини, радіус кута, розташування порожнини, вимоги до відкритого шару та кількість. Для конструкцій друкованих плат з порожнинами для радіочастотних пристроїв визначте зазори на площині заземлення, металеву межу та будь-яку контрольовану глибину або електричні вимоги. Для порожнин із зазорами для компонентів надайте контур компонента та креслення механічного складання.

Highleap також може переглянути ширший варіант виготовлення друкованих плат за допомогою наших послуг з виготовлення друкованих плат , тоді як проекти, що поєднують особливості порожнини з вимогливими радіочастотними стеками, також можуть потребувати перевірки наших варіантів виготовлення високочастотних друкованих плат. Надішліть свої файли через запит на цінову пропозицію на друковану плату та визначте особливості порожнини, які є критично важливими для функціонування.

• Пакет цінових пропозицій: Файли Gerber або ODB++, файли свердління, стекування, креслення порожнини з розмірами, допуски глибини, кількість та необхідні записи перевірок.

Найчастіші питання щодо виготовлення друкованих плат з порожнинами

Чи можна зібрати порожнисту дошку як звичайну дошку?

Так, якщо обшивка порожнини є безперервною та достатньо плоскою для процесу складання. Якщо порожнина відкрита на верхній поверхні, ця область потребує механічної підтримки з боку корпусу або окремої кришки, і це має бути зазначено в складальному кресленні. Стандартний поверхневий монтаж (SMT) підходить для обшивки; порожнина, яка перериває верхню мідну поверхню, обмежує місце, де можна розмістити компоненти.

Чи впливає прокладання резонатора на електричні характеристики інших шарів?

Це можливо. Мідь, прорізана на стінці кишені, більше не є безперервним шляхом струму, і будь-який шар, що проходить над або під кишенею, зазнає зміненого діелектричного середовища. Електричний вплив залежить від геометрії ураженого шару, шляху зворотного струму, частоти сигналу та меж порожнини. Радіочастотні та високошвидкісні конструкції повинні оцінювати порожнину в електричній моделі, а не вважати, що ця особливість є чисто механічною.

Який звичайний вплив на час виконання замовлення?

Порожнинне складання додає операцію фрезерування, другий цикл ламінування та додаткову перевірку на кожному етапі, тому зазвичай його вартість вказана як довшу, ніж для еквівалентної плати без порожнин. Додатковий час більше залежить від кількості циклів ламінування та розташування панелі, ніж від розміру кишені. Якщо графік фіксований, вкажіть це в запиті цінової пропозиції, оскільки маршрут процесу іноді можна організувати навколо нього.

Чи можна побудувати порожнисту плату з прихованими або глухими переходними отворами?

Так. Обмеження полягає в тому, що перехідні отвори повинні залишатися на достатній відстані від стінки кишені, щоб залишатися покритими після другого циклу ламінування, а будь-який перехідний отвір, призначений для закінчення всередині порожнини, має бути чітко визначений, а не залишений на розсуд інтерпретації.

Як перевіряється глибина порожнини?

Шляхом вимірювання готової плати, зазвичай шляхом координатного вимірювання дна кишені відносно опорної поверхні, та на вибірковій основі шляхом поперечного перерізу. Якщо допуск глибини є критичним для ваших радіочастотних характеристик, запитайте метод вимірювання та план вибірки в ціновій пропозиції, а не робіть припущення.