La selección del grosor del núcleo de PCB se convierte en un problema cuando placa de circuito impreso (PCB) recibe una cotización solicitando un diseño multicapa y los requisitos de material están incompletos o no se indican en absoluto. A veces, esto sucede porque la combinación de materiales de núcleo de PCB utilizados no es importante para el rendimiento; Si se cumple el requisito de grosor general, es posible que al usuario final no le importe el grosor o el tipo de cada capa.

Pero en otras ocasiones, el rendimiento es más importante y el grosor debe controlarse estrictamente para un rendimiento óptimo. Si el diseñador de PCB comunica claramente todos los requisitos en la documentación, entonces el fabricante sabrá cuáles son los requisitos y establecerá los materiales en consecuencia.

Problemas que los diseñadores de PCB deben considerar

Ayuda a los diseñadores a comprender los materiales disponibles y de uso común, de modo que puedan usar las reglas de diseño adecuadas para construir PCBS de manera rápida y correcta. Lo que sigue es una breve descripción de qué tipos de materiales prefieren usar los fabricantes y qué pueden necesitar para rotar el trabajo rápidamente sin retrasar su proyecto.

Comprender el costo y el inventario del laminado de PCB

Es importante comprender que los materiales laminados de PCB se venden y funcionan en un “sistema” y que el material del núcleo y el preimpregnado que conserva el fabricante para uso inmediato suelen ser del mismo sistema. En otras palabras, los elementos constituyentes son todos partes de un producto en particular, pero con algunas variaciones, como el grosor, el peso del cobre y el estilo preimpregnado. Además de la familiaridad y la repetibilidad, existen otras razones para almacenar un número limitado de tipos de laminados.

Los sistemas preimpregnados y de núcleo interno están formulados para trabajar juntos, pero es posible que no funcionen correctamente cuando se usan en combinación con otros productos. Por ejemplo, el material del núcleo Isola 370HR no se utilizará en la misma pila que el preimpregnado Nelco 4000-13. Es posible que trabajen juntos en algunas situaciones, pero lo más probable es que no lo hagan. Los sistemas híbridos lo llevan a un territorio inexplorado, donde el comportamiento de los materiales (bien conocido cuando se usan como sistemas homogéneos) ya no puede darse por sentado. La mezcla y combinación descuidadas o involuntarias de tipos de materiales pueden provocar fallas graves, por lo que ningún fabricante mezclará y combinará a menos que se demuestre que el tipo es adecuado para el apilado “mixto”.

Otra razón para mantener un inventario de material reducido es el alto costo de la certificación UL, por lo que es común en la industria de PCB limitar el número de certificaciones a una selección relativamente pequeña de materiales. Los fabricantes a menudo aceptarán fabricar productos en laminado sin stock estándar, pero tenga en cuenta que no pueden proporcionar la certificación UL a través de la documentación de control de calidad. Esta es una buena opción para diseños que no son de UL si se divulga y acuerda con anticipación y el fabricante está familiarizado con los requisitos de procesamiento del sistema de laminación en cuestión. Para el trabajo de UL, es mejor averiguar el inventario del fabricante de su elección y diseñar placas que coincidan con él.

Ipc-4101d y construcción de láminas

Ahora que estos hechos están a la vista, hay otras dos cosas que debe saber antes de lanzarse al diseño. Primero, es mejor especificar los laminados de acuerdo con la especificación industrial IPC-4101D y no nombrar productos específicos que no todos pueden almacenar.

En segundo lugar, es más fácil construir varias capas utilizando el método de construcción de “lámina”. La construcción con lámina significa que las capas superior e inferior (exterior) están hechas de una sola pieza de lámina de cobre y laminadas a las capas restantes con preimpregnado. Si bien puede parecer intuitivo construir una PCB de 8 capas con cuatro núcleos de doble cara, es preferible usar papel de aluminio en el exterior primero y luego tres núcleos para L2-L3, L4-L5 y L6-L7. En otras palabras, planee diseñar una pila de múltiples capas para que el número de núcleos sea el siguiente: (número total de capas menos 2) dividido por 2. A continuación, es útil saber algo sobre las propiedades principales. Ellos mismos.

El núcleo se suministra en una PIEZA completamente curada de FR4 con recubrimiento de cobre en ambos lados. Los núcleos tienen una amplia gama de espesores y los tamaños de uso más común suelen almacenarse en existencias más grandes. Estos son los espesores a tener en cuenta, especialmente cuando necesita pedir productos de entrega rápida para no perder el tiempo de espera del pedido esperando que lleguen materiales no estándar del distribuidor.

Núcleo de hierro común y espesor de cobre

Los núcleos más comúnmente utilizados para construir multicapas de 0.062 “de espesor son 0.005”, 0.008 “, 0.014”, 0.021, 0.028 “y 0.039”. El inventario de 0.047 ”también es común, ya que a veces se usa para construir tableros de 2 capas. El otro núcleo que siempre se almacenará es 0.059 pulg., Porque se usa para producir tableros de 2 capas que tienen 0.062 pulg. De grosor, pero solo se puede usar para tableros múltiples más gruesos, como 0.093 pulg. Para esta posición, limitamos el alcance a un diseño de núcleo con un espesor nominal final de 0.062 pulgadas.

Los espesores de cobre varían de media onza a tres a cuatro onzas, dependiendo de la mezcla de productos del fabricante en particular, pero la mayoría de las existencias pueden ser de dos onzas o menos. Tenga esto en cuenta y recuerde que casi todas las existencias utilizarán el mismo peso de cobre en ambos lados del núcleo. Trate de evitar los requisitos de diseño de PCB que requieren cobre diferente en cada lado, ya que a menudo esto requiere una compra especial y puede requerir un cargo urgente (entrega urgente), a veces ni siquiera se cumple con el pedido mínimo del distribuidor.

Por ejemplo, si desea usar 1 oz de cobre en un avión y planea usar H oz de señal, considere hacer el avión en H oz o aumentar la señal a 1 oz para que el núcleo use ambos lados como cobre con peso. Por supuesto, solo puede hacer esto si aún puede cumplir con los requisitos eléctricos del diseño y tiene suficientes áreas XY para adaptarse a las reglas de diseño de trazas / espacios ampliadas para cumplir con el mínimo de 1 oz en la capa de señal. Si puede cumplir con estas condiciones, es mejor usarlo como una pesa de cobre. De lo contrario, es posible que deba considerar algunos días adicionales de tiempo de espera.

Suponiendo que haya seleccionado el espesor de núcleo apropiado y el peso de cobre disponible, se utilizan varias combinaciones de láminas preimpregnadas para establecer las ubicaciones dieléctricas restantes hasta que se cumpla con el espesor total requerido. Para diseños que no requieren control de impedancia, puede dejar la opción de preimpregnado al fabricante. Utilizarán su versión “estándar” preferida. Por otro lado, si tiene requisitos de impedancia, indique estos requisitos en la documentación para que el fabricante pueda ajustar la cantidad de preimpregnado entre núcleos para cumplir con los valores especificados.

Control de impedancia

Ya sea que se requiera control de impedancia o no, no se recomienda que intente documentar el tipo y el grosor del preimpregnado para cada ubicación a menos que sea competente en esta práctica.A menudo, estas pilas detalladas eventualmente deben ajustarse, por lo que pueden causar retrasos. En cambio, su diagrama de pila puede mostrar el grosor del núcleo del par de capas internas e indicar la “posición de preimpregnado requerida según la impedancia y los requisitos de grosor general”. Esto permite a los fabricantes crear laminaciones ideales para combinar con su diseño.

El perfil

Una pila ideal de núcleos basada en el stock existente es fundamental para evitar retrasos innecesarios al ordenar giros rápidos con plazos ajustados. La mayoría de los fabricantes de PCB utilizan estructuras multicapa similares basadas en el mismo núcleo que sus competidores. A menos que la PCB esté altamente personalizada, no existe una construcción mágica o secreta. Por lo tanto, vale la pena familiarizarse con el material preferido para una capa en particular y hacer todo lo posible para diseñar una PCB que se adapte a él. Siempre habrá excepciones para requisitos de diseño específicos, pero en general, los materiales estándar son la mejor opción.