Những lợi thế và bất lợi của độ dày PCB mỏng hơn (<1.6 mm hoặc 0.063 '') là gì?

Những lợi thế và bất lợi của độ dày PCB mỏng hơn (<1.6 mm) là gì?

Cách tiếp cận của tôi:

• Máy bay điện dung tốt hơn và tách điện tốt hơn.
• Khớp nối mặt phẳng tốt hơn.
• Các vấn đề với quá trình lắp ráp với các thành phần nặng
• Các vấn đề với xoắn PCB
• Chi phi thêm. Không có độ dày tiêu chuẩn.

Khi nào bạn sử dụng nó?

Các giới hạn kỹ thuật để lắp ráp PCB mỏng (tức là 0,5mm) là gì? Tôi biết rằng nó phụ thuộc vào kích thước của PCB. Ai đó có thể nói về những giới hạn này?

Để giải quyết vấn đề tín hiệu, càng gần mặt phẳng thì càng tốt (có một độ cao tới hạn mà độ tự cảm / điện trở trở nên bằng nhau, và hạ thấp hơn nữa làm cho trở kháng cao hơn, nhưng đó là một chủ đề phức tạp, dài và không được kiểm tra kỹ - xem chi tiết bên dưới )

Theo Henry Ott ( Kỹ thuật tương thích điện từ - một cuốn sách thực sự xuất sắc), các mục tiêu chính để xếp chồng PCB là:

1. A signal layer should always be adjacent to a plane.
2. Signal layers should be tightly coupled (close) to their adjacent planes.
3. Power and ground planes should be closely coupled together.*
4. High-speed signals should be routed on buried layers located between
planes. The planes can then act as shields and contain the radiation from
the high-speed traces.
5. Multiple-ground planes are very advantageous, because they will lower
the ground (reference plane) impedance of the board and reduce the
common-mode radiation.
6. When critical signals are routed on more than one layer, they should be
confined to two layers adjacent to the same plane. As discussed, this
objective has usually been ignored.

Ông tiếp tục nói rằng, thông thường tất cả các mục tiêu này không thể đạt được (do chi phí của các lớp bổ sung, v.v.), hai điều quan trọng nhất là hai mục tiêu đầu tiên (lưu ý rằng lợi thế của việc có tín hiệu gần mặt phẳng hơn so với Nhược điểm của khớp nối công suất / mặt đất thấp hơn, như đã lưu ý trong mục tiêu 3) Giảm thiểu chiều cao theo dõi trên mặt phẳng giúp giảm thiểu kích thước vòng tín hiệu, giảm độ tự cảm và cũng giảm sự lan truyền dòng trở lại trên mặt phẳng. Sơ đồ dưới đây thể hiện ý tưởng:

Vấn đề lắp ráp cho bảng mỏng

Tôi không phải là chuyên gia về các vấn đề lắp ráp liên quan đến tấm ván mỏng này, vì vậy tôi chỉ có thể đoán được các vấn đề tiềm ẩn. Tôi chỉ từng làm việc với các bảng> 0,8mm. Tôi đã có một tìm kiếm nhanh mặc dù, và tìm thấy một vài liên kết thực sự có vẻ mâu thuẫn với sự mệt mỏi hàn tăng lên được xem xét dưới đây trong nhận xét của tôi. Sự khác biệt lên đến 2 lần trong tuổi thọ mỏi đối với 0,8mm so với 1,6mm được đề cập, nhưng điều này chỉ dành cho CSP (Gói quy mô chip), vì vậy làm thế nào điều này sẽ so sánh với một thành phần thông qua lỗ cần điều tra. Nghĩ về nó, điều này có ý nghĩa vì nếu PCB có thể uốn cong nhẹ khi di chuyển tạo ra một lực tác động lên thành phần thì nó có thể làm giảm căng thẳng cho khớp hàn. Ngoài ra những thứ như kích thước pad và warpage được thảo luận:

Liên kết 1 (xem phần 2.3.4)
Liên kết 2 (phần 2 với liên kết trên)
Liên kết 3 (thông tin tương tự với hai liên kết ở trên)
Liên kết 4 (thảo luận lắp ráp PCB 0,4mm)

Như đã đề cập, bất cứ điều gì bạn khám phá ở nơi khác, hãy đảm bảo bạn nói chuyện với PCB và nhà lắp ráp để xem suy nghĩ của họ là gì, khả năng của họ là gì và bạn có thể thiết kế khôn ngoan để đảm bảo đạt được năng suất tối ưu.
Nếu điều đó xảy ra là bạn không thể tìm thấy bất kỳ dữ liệu thỏa đáng nào, việc tạo ra một số nguyên mẫu và thực hiện các bài kiểm tra căng thẳng của riêng bạn về chúng sẽ là một ý tưởng tốt (hoặc tìm một nơi thích hợp để làm điều đó cho bạn). Trong thực tế làm điều này bất kể là IMO thiết yếu.

Một lợi thế không được đề cập cho đến nay là bạn có thể làm các lỗ nhỏ hơn trong một bảng mỏng hơn. Có một tỷ lệ khung hình tối đa (tỷ lệ giữa độ sâu khoan và đường kính mũi khoan) cho máy khoan cơ học (thực ra cũng là cho máy khoan laser, nhưng đó là một câu chuyện khác).

Vì vậy, một bảng mỏng hơn có thể có vias nhỏ hơn - sẽ có điện dung thấp hơn (tất cả những thứ khác bằng nhau).

Vấn đề lớn nhất là sự mỏng manh. Đặc biệt, nếu bạn đang chạy chúng thông qua quy trình lắp ráp, máy chọn và đặt sẽ có xu hướng uốn cong bo mạch khi nó đẩy các bộ phận vào vị trí của chúng và có thể gây ra "va chạm" có thể làm hỏng các bộ phận trước đó. Các bảng cũng có thể dễ bị cong vênh theo thời gian, nhưng tôi không chắc về điều đó.

Và một điều hiển nhiên: sản phẩm cuối nhỏ hơn! Nếu bạn đang làm một chiếc đồng hồ kỹ thuật số, 1.6mm là rất lớn! Máy nghe nhạc MP3, thiết bị điện tử có thể đeo, có thể là máy ảnh, điện thoại, vv tương tự. Ở các kích thước bảng này, độ mỏng không phải là một vấn đề.

Tôi sẽ giải quyết ý tưởng của bạn, nhưng không theo thứ tự:

• Các vấn đề với quá trình lắp ráp với các thành phần nặng
• Các vấn đề với xoắn PCB

Đây chắc chắn là một vấn đề. Chỉ cần thực hiện một thiết kế với độ dày 1 mm và kích thước có thể là 3 "x 6", bảng linh hoạt hơn đáng kể so với bảng 1.6 mm. Tôi có thể tưởng tượng điều này dẫn đến các vấn đề với các bộ phận bị hư hỏng theo thời gian, đặc biệt là nếu bảng phải bị ép vật lý (như vào một đầu nối thẻ cạnh) trong sử dụng bình thường.

Tổ chức của tôi cũng tạo ra các bảng nhỏ hơn nhiều (0,5 "x 1,5") với độ dày 1 mm về khối lượng sản xuất và không có vấn đề gì ở các kích thước này.

• Máy bay điện dung tốt hơn và tách điện tốt hơn.
• Khớp nối mặt phẳng tốt hơn.

Đối với các mục tiêu này, một bảng nhiều lớp là một giải pháp tốt hơn. Với bảng đa lớp, bạn có thể giảm khoảng cách mặt phẳng dễ dàng xuống mức 0,1 mm. Đối với bảng 2 lớp, tôi không nghĩ bạn sẽ muốn xuống dưới có thể 0,8 mm, ngay cả đối với bảng rất nhỏ.

• Chi phi thêm. Không có độ dày tiêu chuẩn.

Tôi không thấy đây là một vấn đề lớn. Các cửa hàng hội đồng dự trữ nhiều độ dày khác nhau của vật liệu để có thể xây dựng các bảng nhiều lớp cho bất kỳ thứ gì mà khách hàng của họ yêu cầu. Yêu cầu về bảng 2 lớp có độ dày khác nhau 1,6 mm có thể dễ dàng được tạo từ vật liệu này --- nhưng hãy kiểm tra với nhà cung cấp của bạn về độ dày họ có trong tay, hoặc có thể nhanh chóng, trước khi bạn cam kết với một thiết kế cụ thể .

Khi nói về RF PCB, đường truyền đơn giản nhất là đường microstrip. Đối với trở kháng Đặc tính Z0 nhất định, chiều rộng microstrip giảm khi độ dày PCB giảm. Ví dụ: nếu f = 1GHz và đường kính có Er = 4.5, để tạo ra một microstrip 50 ohm thì microstrip phải có chiều rộng 2.97288mm trên PCB dày 1.6mm trong khi có thể đạt được 50 ohms tương tự với một Microstip chiều rộng 1.47403mm trên PCB 0,8mm (bỏ qua các tham số khác).