如何滿足PCB疊層需求

在PCB設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中，與制造商和供應(yīng)商溝通需求是首要任務(wù)。由于未提供正確的信息、未列出足夠的信息或未提供任何信息，我們的請(qǐng)求有時(shí)會(huì)丟失上下文。盡管經(jīng)驗(yàn)豐富的PCB設(shè)計(jì)師可以采取措施指定其希望在PCB疊層中看到的所有元素，但最終制造商將處理該決定，以努力在可用材料與加工能力和產(chǎn)量之間取得平衡。

疊層描述的不僅僅是PCB的基本結(jié)構(gòu);疊層中內(nèi)置了許多其他設(shè)計(jì)考慮因素，這些因素由您的核心材料和介電材料的材料特性定義。為確保您的設(shè)計(jì)與制造商的能力、材料庫(kù)存和阻抗要求兼容，設(shè)計(jì)人員必須確保明確定義其疊層要求。如果您在最初創(chuàng)建設(shè)計(jì)時(shí)遵循我的建議，并且您最初向您的制造商詢問(wèn)其可用疊層，那么您將處于良好狀態(tài)。如果您圍繞該層堆疊進(jìn)行設(shè)計(jì)，則與您的制作商合作會(huì)容易得多。

如果您手握現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，并且需要在任何地方使用兼容的材料集進(jìn)行生產(chǎn)，該怎么辦?如何降低收到的電路板不符合要求的風(fēng)險(xiǎn)?這就是我們將在本文中討論的內(nèi)容。如果遵循其中的一些技巧，您將是在與制造一起設(shè)計(jì)，而不僅僅是為制造而設(shè)計(jì)。

確保指定PCB層堆疊需求

正如我上面提到的，在設(shè)計(jì)的初始迭代中，通常情況下您可以獲得標(biāo)準(zhǔn)疊層并在您的設(shè)計(jì)中使用它。這是設(shè)計(jì)原型并投入生產(chǎn)的最快方法。另一種選擇是至少使用您選擇的材料設(shè)計(jì)您自己的疊層，然后與制造廠進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證。他們會(huì)告訴您是否可以生產(chǎn)，您可以決定如何從該步驟繼續(xù)(重新設(shè)計(jì)疊層，或?qū)⑵浒l(fā)送到其他地方)。

在設(shè)計(jì)已經(jīng)完成時(shí)，情況有點(diǎn)不同。如果進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，您必須確保裸板制造商能夠達(dá)到多種規(guī)格，包括：

層特性——這包括層厚度、銅重量、銅箔類(lèi)型(反向處理、電沉積、壓延銅、添加劑等)以及層壓板結(jié)構(gòu)/編織樣式。

介電和阻抗要求——如果有需要達(dá)到的阻抗規(guī)范(信號(hào)和電源)，您需要指定層中的介電常數(shù)以及層厚度和銅。

允許的替換和公差——制造商可以看到您允許他們修改的內(nèi)容，以確保設(shè)計(jì)可以在任何地方可靠地生產(chǎn)。

我們不經(jīng)常談?wù)摰?點(diǎn)，而是將DFM的重點(diǎn)作為第1點(diǎn)和第2點(diǎn)的一部分。如果您可以考慮到第3點(diǎn)中PCB層堆疊所需的可能更改，則可以消除收到不符合規(guī)格的電路板的風(fēng)險(xiǎn)。

為確保滿足您的PCB疊層需求，您可以使用一份重要文檔以指定您的電路板要求：PCB制造圖。您需要同時(shí)使用疊層圖和制造說(shuō)明，將PCB層堆疊要求傳達(dá)給制造商。

從PCB層堆疊圖或表格開(kāi)始

在制造圖中，您可以立即使用層堆疊圖指定堆疊的大部分要求。如果您希望為制造廠提供電路板的基本要求，這是最簡(jiǎn)單的方法。下面的示例是一個(gè)4層板的設(shè)計(jì)，可用于高速PCB、電源調(diào)節(jié)器模塊、微控制器板或其他通用板。

制造圖中的PCB層堆疊圖示例，這是在Draftsman中創(chuàng)建的

從這張圖紙中，我們已經(jīng)可以看到制造廠需要滿足的幾個(gè)重要規(guī)格：

層厚和層數(shù)

每層的銅重量

特定材料集(此處為ITEQ IT-180BS/IT-180C)

與每層匹配的Gerber文件擴(kuò)展名

有時(shí)，當(dāng)我收到客戶的需求清單時(shí)，這些要點(diǎn)會(huì)被編譯成一個(gè)疊層文檔。將設(shè)計(jì)輸出提交給制造商時(shí)，可以將疊層文件或其他要求文件作為文件包的一部分，但此信息也應(yīng)反映在制造圖紙中。最好的方法是使用如上所示的疊層圖。

阻抗和介電特性如何?如果您在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了特定的材料集，盡管這些內(nèi)容可以包含在您的PCB層堆疊圖中，您也無(wú)需明確列出。為確保制造廠在設(shè)計(jì)中考慮到這些公差，您必須指定可接受的跡線寬度和層厚公差。

疊層和跡線寬度的公差

為了確保達(dá)到介電常數(shù)目標(biāo)、熱/化學(xué)特性目標(biāo)或阻抗目標(biāo)(假設(shè)您已指定)，有三種方法可以在設(shè)計(jì)中繼續(xù)：

在進(jìn)行任何設(shè)計(jì)工作之前，請(qǐng)讓制造廠批準(zhǔn)您的疊層。如果他們批準(zhǔn)，請(qǐng)確保他們根據(jù)受控阻抗數(shù)據(jù)，為您的阻抗值指定跡線寬度。如果您圍繞此跡線寬度和層堆疊進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么您就會(huì)知道您在制造圖中提供的規(guī)格將產(chǎn)生所需的電氣行為。

為將在PCB疊層中使用的任何兼容材料指定IPC條紋板一致性。您需要知道初始材料選擇所需的條紋板。

允許制造商根據(jù)需要調(diào)整跡線寬度，以適應(yīng)PCB疊層中使用的任何材料互換。您無(wú)需指定特定的條紋板或材料名稱，盡管您可以在制造說(shuō)明中隨意這樣做。

選項(xiàng)#1可確保您的電路板準(zhǔn)確無(wú)誤，但僅限于僅提供特定材料集的制造商。選項(xiàng)#2和#3更為通用，它們?cè)噲D覆蓋所有情況，但您可能必須請(qǐng)求在制造過(guò)程中實(shí)施阻抗控制測(cè)試。在制作說(shuō)明中實(shí)施選項(xiàng)#2很簡(jiǎn)單。下圖顯示了一個(gè)制造注釋示例，清楚地說(shuō)明了您的材料集必須符合哪個(gè)條紋板(注釋16.C，以紅色標(biāo)出)。請(qǐng)注意，即使不需要阻抗控制，也可以采用這種方法。

本制造說(shuō)明規(guī)定了條紋板的一致性，以便制造商僅使用兼容的材料集進(jìn)行替換

在選項(xiàng)#3中，您的制造廠可能需要稍微調(diào)整這些規(guī)格。您需要在制造注釋中指定層厚度和跡線寬度的允許公差。下面的例子顯示了如何將其指定為制造廠的允許公差。紅色框定義了設(shè)計(jì)中最初提供給制造廠的標(biāo)稱阻抗目標(biāo)。藍(lán)色框規(guī)定了軌跡寬度和層厚度的允許公差。

這兩個(gè)制造說(shuō)明允許制造商調(diào)整跡線或?qū)拥膸缀涡螤?，以便可以在注?8.A中指定的公差范圍內(nèi)達(dá)到阻抗目標(biāo)

通過(guò)這樣做，您考慮到了這樣一個(gè)事實(shí)，即制造廠使用的材料可能具有與您在設(shè)計(jì)中使用的材料不同的介電常數(shù)。因?yàn)樗麄儾⒉豢偸悄軌蜻_(dá)到要求的介電常數(shù)，所以他們將不得不調(diào)整跡線以補(bǔ)償任何導(dǎo)致阻抗超出注釋18.A中定義的規(guī)格的主要差異。當(dāng)您準(zhǔn)備好編譯PCB設(shè)計(jì)文檔并將制造文件包發(fā)送到生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，請(qǐng)使用Altium Designer包含的Draftsman軟件包中的自動(dòng)繪圖工具。準(zhǔn)備好向制造商發(fā)布您的制造數(shù)據(jù)后，您就可以通過(guò)Altium 365平臺(tái)輕松共享和協(xié)作您的設(shè)計(jì)了。您可以在一個(gè)軟件包中找到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高級(jí)電子產(chǎn)品所需的一切。

審核編輯：彭菁