Obwody Sztywne

Dokumentacja produkcyjna obwodów drukowanych składa się z:

• plików Gerber projektu PCB z plikami wierceń,
• specyfikacji laminatu uwzględniającej stack-up,
• informacji o wymaganiach dodatkowych, jak Tg (temperatrua zeszklenia), materiał bazowy lub kontrola impedancji.

Projektując stack-up obwodu drukowanego wielowarstowewgo należy wziąć pod uwagę czynniki dodatkowe, wynikające z ograniczeń technologicznych procesu produkcyjnego. Należy też dążyć do tego, by stack-up był symetryczny, ponieważ pozwoli to uniknąć problemów z niekontrolowanym wygięciem laminatu po procesie produkcji lub montażu.

Obwody drukowane sztywne – finalna grubość laminatu

Całkowita minimalna grubość finalna laminatu wielowarstwowego powiązana jest z ilością warstw Cu w stack-up, tj:

W przypadku lamiantów z pokryciem powierzchni padów typu HAL (HASL) minimalna grubość PCB nie może być mniejsza, niż 0,8mm – ze względu na wysoką temperaturę procesu, wzrasta ryzyko wygięcia laminatu.

Warstwy dielektryka Core oraz Prepreg – obwody drukowane sztywne

Sugerowana ilość warstw core (rdzeń laminatu) w obwodzie wielowarstwowym liczona jest wg wzoru L/2 – 1, gdzie L, to ilość warstw Cu. I tak dla laminatu 4-warstwowego stack-up konstruuje się z 1 warstwy core (między warstwami L2 oraz L3)  oraz  2 warstw prepreg (międzu L1 i L2 oraz L3 i L4). Dla PCB 8-warstwowych stosuje się 3 warstwy core, dla 12 warstwowcyh 5 warstw core.

Typowe konstrukcje stack-up dla wielowarstwowych obwodów drukowanych:

Typowe złożenia warstw mają ograniczone zastosowanie w przypadku produkcji PCB na materiałach specjalnych, jak np. ROGERS lub ISOLA. Specyfikacje produkcyjne na takich materiałach zawierają dodatkowe wyamagania, jak np. kontrola impedancji linii oraz par różnicowych. W takich wypadkach grubości dielektryka są dobierane tak, by spełnić wymagania impedancji. Finalny projekt stack-up każdorazowo potwierdzamy z naszymi klientami.

Obwody drukowane sztywne – przykładowe realizacje

Przykład realizacji obwodu drukowanego na materiale ROGERS RO4350B z kontrolą impedancji par różnicowych na warstwach zewnętrznych.

Stack-up PCB 6 warstwowej, ROGERS RO4350B

Finalna grubość laminatu 1.5mm, grubość Cu 35um

W przypadku produkcji prototypowej obwodów drukowanych 4-warstwowych z ekspresowym terminem realizacji stosujemy stack-up oparty na materiale NanYa NP140. Finalna grubość obwodu drukowanego, przy grubości Cu 35um, wynosi 1,55mm.

Stack-up PCB 4 warstwowej, finalna grubość laminatu 1.55mm, grubość Cu 35um

– dla realizacji w expresie

Rozkład Cu na warstwach obwodów drukowanych

W obwodach wielowarstwowych miedź w warstwie powinna być rozłożona równomiernie. Zredukuje to ryzyko rozwarstwienia laminatu po procesie produkcyjnym lub w trakcie montażu komponentów. Również zrównoważone powinno być rozłożenie miedzi na sąsiednich warstwach. Ryzyko rozwarstwienia wzrasta, jeśli np. wypełnienie warstwy L1 wynosi 80% a L2 tylko 20%. Kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest różnica grubości Cu między sąsiednimi wartwami Co w PCB. Różnica ta nie może być większa, niż 35um. Nie zalecana jest konstrukcja stack-up, gdzie dla przykładu grubość Cu na warstwie L3 wynosi 35um a na L4 105um.

Nierównomierny rozkład Cu na warstwie wpływa na proces galwanicznego pogrubiania miedzi na warstwach zewnętrznych (proces platingu). W procesie pogrubiania miedzi, jony Cu będą koncentrowały się na izolowanych padach, w wyniku czego finalna grubość Cu będzie większa, niż w miejscach, gdzie rozkład miedzi jest równomierny. Z tego powodu istotne jest jasne, precyzyjne określenie wymagań, dotyczących finalnej grubości miedzi na warstwach zewnętrznych.

Jakie są podstawowe wartości dla obwodów drukowanych sztywnych?

Podstawowe wartości bazowe grubości Cu oferowanych przez nas materialów, to 18um, 35um ,70um, 105um oraz 140um. Na specjalne życzenie oferujemy materiały o grubszej miedzi bazowej. Grubość miedzi uzyskana w wyniku procesów galwanicznych może wahać się między 18um a 35um. Oznacza to, że dla miedzi bazowej 18um po procesie platingu uzyskamy ok. 40um, a dla grubości 35um bazowej – ok.70um.

Minimalne grubości Cu uzyskane w wyniku procesów galwanicznych określa norma IPC – 6012C „Qualification and Performance, Specification for Rigid, Printed Boards”.

Minimalne grubości Cu po procesach galwanicznych na warstwach zewnętrznych wg IPC