Selecionar a espessura do núcleo do PCB torna-se um problema quando um placa de circuito impresso (PCB) o fabricante recebe uma cotação solicitando um design multicamadas e os requisitos de material estão incompletos ou não foram declarados. Às vezes, isso acontece porque a combinação de materiais de núcleo de PCB usados ​​não é importante para o desempenho; If the overall thickness requirement is met, the end user may not care about the thickness or type of each layer.

Mas, em outras ocasiões, o desempenho é mais importante e a espessura precisa ser rigidamente controlada para um desempenho ideal. If the PCB designer clearly communicates all requirements in the documentation, then the manufacturer will know what the requirements are and will set the materials accordingly.

Questões que os designers de PCB precisam considerar

Ajuda os designers a compreender os materiais disponíveis e comumente usados, para que possam usar as regras de design apropriadas para construir PCBS de forma rápida e correta. A seguir, uma breve descrição de quais tipos de materiais os fabricantes preferem usar e o que eles podem precisar para alternar o trabalho rapidamente sem atrasar o projeto.

Entenda o custo e o estoque do laminado de PCB

É importante entender que os materiais laminados de PCB são vendidos e funcionam em um “sistema” e que o material do núcleo e o pré-impregnado retidos pelo fabricante para uso imediato são geralmente do mesmo sistema. In other words, the constituent elements are all parts of a particular product, but with some variations, such as thickness, copper weight and prepreg style. Além da familiaridade e da repetibilidade, existem outras razões para estocar um número limitado de tipos de laminados.

Os sistemas Prepreg e de núcleo interno são formulados para funcionarem juntos, mas podem não funcionar corretamente quando usados ​​em combinação com outros produtos. Por exemplo, o material do núcleo Isola 370HR não será usado na mesma pilha que o pré-impregnado Nelco 4000-13. It’s possible they’ll work together in some situations, but more likely they won’t. Os sistemas híbridos levam você a um território inexplorado, onde o comportamento dos materiais (bem conhecidos quando usados ​​como sistemas homogêneos) não pode mais ser dado como certo. Careless or unwitting mixing and matching of material types can lead to serious failures, so no manufacturer will mix and match unless the type is proven to be suitable for “mixed” stacking.

Outro motivo para manter um estoque limitado de materiais é o alto custo da certificação UL, portanto, é comum na indústria de PCB limitar o número de certificações a uma seleção relativamente pequena de materiais. Manufacturers will often agree to make products on laminate without standard stock, but be aware that they cannot provide UL certification through QC documentation. Esta é uma boa escolha para projetos não UL se for divulgado e acordado com antecedência e o fabricante estiver familiarizado com os requisitos de processamento do sistema de laminação em questão. For UL work, it is best to find out the manufacturer inventory of your choice and design boards to match it.

Ipc-4101d and foil construction

Agora que esses fatos foram divulgados, há duas outras coisas a saber antes de começar a projetar. Em primeiro lugar, é melhor especificar laminados de acordo com as especificações da indústria IPC-4101D e não nomear produtos específicos que nem todos podem estocar.

Secondly, it is easiest to construct multiple layers using the “foil” construction method. A construção em folha significa que as camadas superior e inferior (externas) são feitas de uma única peça de folha de cobre e laminadas nas camadas restantes com pré-impregnado. Embora possa parecer intuitivo construir uma PCB de 8 camadas com quatro núcleos de dois lados, é preferível usar primeiro a folha externa e, em seguida, três núcleos para L2-L3, L4-L5 e L6-L7. Em outras palavras, planeje projetar uma pilha de várias camadas de modo que o número de núcleos seja o seguinte: (número total de camadas menos 2) dividido por 2. A seguir, é útil saber algo sobre as propriedades principais. Eles mesmos.

O núcleo é fornecido em uma PEÇA de FR4 totalmente curada com revestimento de cobre em ambos os lados. Os núcleos têm uma ampla variedade de espessuras e os tamanhos mais comumente usados ​​são geralmente armazenados em estoques maiores. Essas são as espessuras que você deve ter em mente, especialmente quando você precisa solicitar produtos de entrega rápida para não perder o tempo de espera do pedido pela chegada de materiais fora do padrão do distribuidor.

Núcleo de ferro comum e espessura de cobre

Os núcleos mais comumente usados ​​para construir 0.062 “multicamadas espessas são 0.005”, 0.008 “, 0.014”, 0.021, 0.028 “e 0.039”. O estoque de 0.047 “também é comum, pois às vezes é usado para construir placas de 2 camadas. O outro núcleo que sempre será armazenado é 0.059 pol., Porque é usado para produzir placas de 2 camadas com 0.062 pol. De espessura, mas só pode ser usado para placas multiplicadoras mais espessas, como 0.093 pol. Para esta posição, limitamos o escopo a um projeto de núcleo com uma espessura nominal final de 0.062 polegadas.

As espessuras do cobre variam de meia onça a três a quatro onças, dependendo do mix de produtos do fabricante específico, mas a maioria dos estoques pode ser de duas onças ou menos. Tenha isso em mente e lembre-se de que quase todos os materiais usarão o mesmo peso de cobre em ambos os lados do núcleo. Tente evitar requisitos de design de PCB que requerem cobre diferente em cada lado, pois muitas vezes isso requer uma compra especial e pode exigir uma cobrança urgente (entrega urgente), às vezes nem mesmo atendendo ao pedido mínimo do distribuidor.

Por exemplo, se você deseja usar 1 onça de cobre em um avião e planeja usar H oz de sinal, considere fazer o avião em H oz ou aumentar o sinal para 1 onça para fazer o núcleo usar ambos os lados como cobre com peso. Claro, você só pode fazer isso se ainda puder atender aos requisitos elétricos do projeto e tiver áreas XY suficientes para acomodar regras de projeto de rastreamento / espaço alargadas para atender ao mínimo de 1 onça na camada de sinal. Se você puder atender a essas condições, é melhor usá-lo como um peso de cobre. Caso contrário, pode ser necessário considerar alguns dias extras de lead time.

Supondo que você tenha selecionado a espessura de núcleo apropriada e o peso de cobre disponível, várias combinações de folhas pré-impregnadas são usadas para estabelecer os locais dielétricos restantes até que a espessura total necessária seja atingida. Para projetos que não requerem controle de impedância, você pode deixar a opção prepreg para o fabricante. Eles usarão sua versão “padrão” preferida. Por outro lado, se você tiver requisitos de impedância, indique esses requisitos na documentação para que o fabricante possa ajustar a quantidade de prepreg entre os núcleos para atender aos valores especificados.

Controle de impedância

Quer o controle de impedância seja necessário ou não, não é recomendado que você tente documentar o tipo e a espessura do pré-impregnado para cada local, a menos que você seja proficiente nessa prática.Freqüentemente, essas pilhas detalhadas eventualmente precisam ser ajustadas, de modo que podem causar atrasos. Em vez disso, seu diagrama de pilha pode mostrar a espessura do núcleo do par de camadas internas e indicar a “posição pré-impregnada necessária com base na impedância e nos requisitos de espessura geral”. This allows manufacturers to create ideal laminations to match your design.

O perfil

Uma pilha ideal de núcleos com base no estoque existente é crítica para evitar atrasos desnecessários ao solicitar voltas rápidas com prazos apertados. A maioria dos fabricantes de PCBs usa estruturas multicamadas semelhantes baseadas no mesmo kernel que seus concorrentes. A menos que o PCB seja altamente personalizado, não há nenhuma construção mágica ou secreta. Portanto, vale a pena se familiarizar com o material preferido para uma determinada camada e fazer todos os esforços para projetar uma PCB que corresponda a ele. Sempre haverá exceções para requisitos de design específicos, mas em geral, os materiais padrão são a melhor escolha.