מעגלים מודפסים רב-שכבתיים נמצאים בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים מכיוון שהם יכולים לשפר ביעילות את שילוב המעגלים ולייעל את העברת האותות. בעת התאמה אישית של לוחות מעגלים מודפסים רב-שכבתיים, יש לקחת ברצינות אמצעי זהירות רבים, כולל תכנון עיצוב, בחירת חומרים, תהליכי ייצור וכו', כדי להבטיח שהמעגלים המודפסים הרב-שכבתיים המותאמים אישית עומדים בתקני הביצועים הצפויים. לאחר מכן, נרחיב את אמצעי הזהירות להתאמה אישית של לוחות מעגלים מודפסים מרובי-שכבות.
התאמה אישית של PCB רב שכבתית
1, תכנון עיצוב
(1) הבהיר את הדרישות הפונקציונליות של המעגל
לפני התאמה אישית, נדרשת סקירה מקיפה של פונקציות המעגל. פריסת המעגל וניתוב האותות של מודולים פונקציונליים שונים משתנים. לדוגמה, עבור מעגלי אות- גבוהים, חשוב לקחת בחשבון בעיות של תקינות האות, והחיווט שלהם צריך להיות קצר וישר ככל האפשר כדי להפחית את העיכוב ואובדן שידור האות. כמו קו העברת הנתונים של ה-CPU בלוח אם של מחשב, כמעגל אותות במהירות-גבוהה, יש צורך בתכנון קפדני של ניתוב הקו במהלך התכנון כדי למנוע ניתוב בזווית ישרה והחזרת אותות. עבור מעגלי אות אנלוגיים, יש להקדיש תשומת לב רבה יותר לתכנון נגד-הפרעות, ויש להפריד אותם באופן סביר ממעגלי אות דיגיטליים כדי להפחית הפרעות הדדיות.
(2) לתכנן באופן סביר את מספר הקומות
כמה שיותר שכבות, יותר טוב. יש לשקול אותו באופן מקיף בהתבסס על גורמים כמו מורכבות המעגל, סוג האות והעלות. אם יש יותר מדי שכבות, לא רק שזה יגדיל את עלויות הייצור, אלא זה גם עלול לגרום לבעיות כמו קצרים ומעגלים פתוחים עקב קושי מוגבר ליישור בין שכבות. לדוגמה, עבור כמה מוצרים אלקטרוניים קטנים ופשוטים, כמו מעגלים של צמידים חכמים, שימוש ביותר מדי שכבות יכול להגדיל משמעותית את העלויות ולהגדיל את הסיכון לטעויות בתהליך הייצור. באופן כללי, כאשר קנה המידה של המעגל קטן והאות פשוט יחסית, 4-6 שכבות עשויות להספיק; עבור מוצרים אלקטרוניים מורכבים עם ביצועים- גבוהים, כגון לוחות אם של שרתים מתקדמים, ייתכן שיידרשו 10 שכבות או אפילו יותר.
(3) תכנן את התפלגות שכבת האות ושכבת הכוח
לפיזור שכבת האות ושכבת הכוח יש השפעה משמעותית על שלמות האות ויציבות הכוח. בדרך כלל, שכבת האות צריכה להיות צמודה לשכבת הכוח או לשכבה הגיאולוגית כדי לספק מישור ייחוס טוב ולהפחית הפרעות אות. ניתן להגדיר את שכבת הכוח והשכבה הגיאולוגית בשכבה האמצעית, וניתן להפיץ את שכבת האות בצד החיצוני. יחד עם זאת, חשוב לציין ששכבת האות- הגבוהה צריכה להיות צמודה למבנה כדי להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות במהלך שידור האות. לדוגמה, בעת תכנון לוח אם לטלפון נייד, הדבקה הדוקה של שכבת אות ה-RF המהירה- לשכבת הקרקע יכולה להפחית ביעילות את עיוות האות ולשפר את איכות התקשורת של הטלפון.
2, בחירת חומר
(1) בחירת מצע
הביצועים של המצע קשורים ישירות למאפיינים החשמליים, המכניים ועמידות החום של ה-PCB. המצעים הנפוצים כוללים FR-4, חומרים של Rogers וכו'. ל-FR-4 עלות נמוכה יותר והוא מתאים לרוב המוצרים האלקטרוניים הקונבנציונליים; לחומרי Rogers יש מאפיינים כמו קבוע דיאלקטרי נמוך ואובדן נמוך, והם מתפקדים היטב בתרחישי יישומים בתדר גבוה, כמו מעגלים מודפסים בציוד תקשורת 5G. אם מוצרים אלקטרוניים עובדים בסביבות טמפרטורות גבוהות, יש לבחור חומרים בעלי TG גבוה כדי להבטיח את היציבות של לוחות מעגלים מודפסים בטמפרטורות גבוהות. לדוגמה, ה-PCB ביחידת בקרת מנוע המכונית דורש שימוש בחומרי TG גבוהים בשל טמפרטורת סביבת העבודה הגבוהה.
(2) בחירת עובי רדיד נחושת
עובי רדיד הנחושת משפיע על יכולת הנשיאה הנוכחית של PCB. עבור מעגלי זרם גבוה, יש להשתמש בנייר נחושת עבה יותר כדי להפחית את התנגדות הקו ולמזער את ייצור החום. עבור מעגלי חשמל במודולי חשמל, אם עובי רדיד הנחושת אינו מספיק, המעגל עלול לחוות שריפה חמורה עקב חימום חמור כאשר עוברים זרמים גבוהים. באופן כללי, קווי אות קונבנציונליים יכולים להשתמש ב-1-2 אונקיות של רדיד נחושת, בעוד עבור קווי זרם גבוה, ייתכן שיהיה צורך ברדיד נחושת של 3-4 או אפילו עבה יותר.
3, אסטרטגיית חיווט
(1) שלוט על אורך ורוחב החיווט
יש לקצר את אורך החיווט ככל האפשר, במיוחד עבור חיווט אות-במהירות גבוהה. חיווט ארוך יגדיל את עיכוב העברת האות ואובדן. לדוגמה, בחיווט של ממשקי USB מהירים-, אם הניתוב ארוך מדי, זה עלול להוביל לשידור נתונים לא יציב ולאובדן מנות. יש לקבוע את רוחב החיווט על סמך הזרם העובר דרכו. עבור קווי זרם גבוה, יש להשתמש בחיווט רחב יותר כדי לעמוד בדרישות נשיאת הזרם. יחד עם זאת, רוחב החיווט צריך לקחת בחשבון גם את המגבלות של תהליך ייצור ה-PCB, שכן חיווט דק מדי עלול לגרום לבעיות כגון הפסקות מעגלים במהלך תהליך הייצור.
(2) הימנע מחיווט של 90 מעלות
ניתוב של 90 מעלות יכול לגרום לשתקפות האות ולחוסר המשכיות בעכבה, ובכך להשפיע על איכות האות. מומלץ להשתמש בשיטת ניתוב עם זווית של 45 מעלות או מעבר קשת מעגלית ככל האפשר. במעגלי-תדר גבוה, אפקט זה בולט יותר. לדוגמה, בחיווט של מעגלי RF, הימנעות מוחלטת מניתוב של 90 מעלות יכולה להפחית ביעילות את השתקפות האות ולשפר את יעילות שידור האות.
(3) חורים דרך מוגדרים באופן סביר
Vias משמשים לחיבור מעגלים של שכבות שונות, אבל הם יכולים להביא קיבול ושראות טפיליים מסוימים, שיש להם השפעות שליליות על אותות- במהירות גבוהה. לכן, בקווי איתות-גבוהים, יש למזער את מספר ה-vias ככל האפשר. יחד עם זאת, יש צורך לבחור את גודל ה-via באופן סביר. אם גודל המעבר גדול מדי, הוא יתפוס יותר מדי מקום וישפיע על צפיפות החיווט; גודל החור האמצעי קטן מדי, מה שעלול להגביר את קושי הקידוח ולהקשות על הבטחת האיכות במהלך תהליך הציפוי.
4, תקשורת תהליך ייצור
(1) הבהרת דרישות התהליך עם היצרנים
לפני ההתאמה האישית, יש צורך בתקשורת מלאה עם יצרן ה-PCB כדי להבהיר דרישות תהליך שונות, כגון רוחב קו מינימלי ומרווח, גודל מינימלי דרך, דיוק יישור בין שכבות וכו'. ישנם הבדלים ביכולות התהליך של יצרנים שונים, ואם דרישות התהליך חורגות מיכולות היצרן, זה עלול להוביל לבעיות באיכות המוצר או חוסר יכולת לייצר. לדוגמה, יצרנים מסוימים יכולים להשיג רק רוחב קו מינימלי ומרווח של 0.15 מ"מ. אם דרישת העיצוב היא 0.1 מ"מ, זה לא יכול לענות על צורכי הייצור.
(2) הבן את תהליך הייצור והמחזור
הבנת תהליך הייצור ומחזור המעגלים המודפסים יכולה לעזור לתזמן את התקדמות פיתוח המוצר בצורה יעילה. תהליך הייצור כולל ייצור שכבה פנימית, למינציה, קידוח, ציפוי אלקטרוליטי, ייצור שכבות חיצוניות, טיפול פני השטח ועוד שלבים, שכל אחד מהם דורש פרק זמן מסוים. לדוגמה, מחזור הייצור הטיפוסי של PCB 4-שכבתי עשוי להיות 3-5 ימים, בעוד שמחזור הייצור של PCB רב-שכבתי בעל דיוק גבוה עשוי להיות ארוך עד 7-10 ימים או אפילו יותר. בעת התאמה אישית, יש צורך לתכנן את זמן הייצור מראש על סמך גורמים כגון זמן השקת המוצר.
(3) אשר את תקני בדיקת האיכות
אשר תקני בדיקות איכות עם יצרנים, כגון תקני בדיקת מראה, תקני בדיקת ביצועים חשמליים וכו'. שיטות זיהוי נפוצות כוללות בדיקה אופטית אוטומטית, בדיקת מחט מעופפת, בדיקת רנטגן, וכו'. על ידי קביעת תקני בדיקה ברורים, ניתן להבטיח שהמעגלים המודפסים יעמדו בדרישות האיכות. לדוגמה, עבור חלק מהמעגלים המודפסים של-מוצרים אלקטרוניים מתקדמים, נדרשת בדיקת -רנטגן כדי להבטיח את האמינות של חיבורים בין-שכבתיים והיעדר פגמים פנימיים.
5, בקרת עלויות
(1) ייעל את העיצוב כדי להפחית עלויות
הפחת עלויות באמצעות עיצוב אופטימלי תוך עמידה בדרישות הביצועים. כגון הפחתת מספר השכבות באופן סביר, שימוש במעגלים מודפסים בגודל סטנדרטי, ומזעור דרישות תהליך מיוחדות. לדוגמה, אם ניתן לייעל את פריסת המעגלים כדי לצמצם את העיצוב שדרש במקור 8 שכבות ל-6 שכבות, ניתן להוזיל משמעותית את עלות הייצור.
(2) בחר את תהליך הייצור המתאים
לתהליכי ייצור שונים יש עלויות שונות, ויש לבחור תהליכים מתאימים בהתאם לדרישות המוצר. כך למשל, בתהליכי טיפול פני השטח, עלות ריסוס הפח נמוכה יחסית, בעוד שעלות שקיעת הזהב גבוהה יחסית. אם למוצר יש דרישות גבוהות לאמינות ריתוך והעלות מאפשרת, ניתן לבחור בתהליך טבילה זהב; אם העלות רגישה ודרישות אמינות הריתוך אינן גבוהות במיוחד, תהליך ריסוס הפח עשוי להתאים יותר.
(3) רכש בכמות גדולה מפחית את עלויות החומר
אם הכמות המותאמת אישית גדולה, ניתן לנהל משא ומתן על רכש בכמות גדולה עם ספקי חומרים כדי להפחית את עלויות החומר. יחד עם זאת, משא ומתן על הנחות במחירים עם יצרני PCB לייצור המוני יכול למעשה להפחית עלויות. לדוגמה, רכישת כמות גדולה של מצע ורדיד נחושת בבת אחת יכולה לקבל הנחה מסוימת במחיר, ובכך להפחית את עלות הייצור הכוללת.