Факторы, влияющие на выбор толщины ПП

Стандартизация и унификация в производстве очень важна, поскольку позволяет использовать оборудование с максимальной эффективностью и минимизировать затраты. Данная тенденция распространяется на многие отрасли производства, в том числе и на производство печатных плат. Хотя официального стандарта, регламентирующего толщину плат, не существует, тем не менее определенные размеры являются предпочтительными и широко используются производственными компаниями. Инженеры имеют возможность выбора изготовления печатных плат различной толщины, необходимом для конкретных целей проектирования и производства. В статье мы определим, что означает «стандартная» толщина печатной платы и обозначим критерии, которые необходимо учитывать при выборе толщины материала.

Какая стандартная толщина для печатных плат?

Итак, стандартная толщина основания печатной платы составляет 1/16 дюйма с допуском 10%, что соответствует 1,5 мм. Это очень распространенная толщина плат, которая обычно считается отраслевым стандартом. Этот стандарт сложился исторически, поскольку 1/16 дюйма были бакелитовые листы, изготовленные на заре производства плат.

11 факторов, влияющих на выбор толщины печатной платы

Несмотря на то, что желательно придерживаться стандартных значений толщины, существует много факторов, вынуждающих инженеров закладывать материалы вне принятого стандарта. Помимо конструктивных факторов, влияющих на толщину платы, есть еще производственные ограничения, которые также могут влиять на конечную толщину платы. Рассмотрим эти факторы более подробно.

Факторы проектирования, влияющие на толщину печатной платы

Факторы проектирования учитываются на этапе разработки печатной платы. Эти факторы в основном связаны с функциональностью и назначением платы, а не с практическими соображениями, необходимыми при производстве. Некоторые из наиболее важных конструктивных факторов, влияющих на толщину печатной платы, включают следующее:

1. Размер, вес и гибкость

Более тонкие платы имеют незначительный вес и более гибкие, чем платы с большей толщиной, но при этом более хрупкие. Однако в устройствах, в которых не требуется гибкость платы, имеет смысл использовать более толстые. Это повышает прочность, но и вес, плата занимает больше места внутри корпуса устройства. Эти факторы необходимо учитывать в первую очередь, причем перед началом проектирования.

2. Толщина меди

Толщина проводящего слоя также отражается на общей толщине печатной платы. Толщина используемого медного слоя обычно зависит от тока, который должен пройти через проводники платы. Стандартная толщина меди составляет примерно от 0,04 до 0,07 мм (от 1 до 2 унций). Конечно, есть возможность заказывать платы с другой толщиной фольги, но чем толще медь, тем толще плата и тем дороже из-за потребности в материалах и проблем обработки.

3. Материалы

Работа и срок службы печатной платы зависят от выбора материалов. Типичная плата состоит из подложки, ламината, паяльной маски и шелкографии. Подложка и ламинат обеспечивают структуру, тепловые, механические и электрические свойства печатной платы и наиболее значимо влияют на общую толщину. Подложка может состоять из бумаги и эпоксидной смолы, стекловолокна или керамики в зависимости от необходимой диэлектрической проницаемости. Ламинат изготовлен из термореактивной смолы и слоев бумаги или ткани.

4. Количество слоев печатной платы

Понятно, что количество слоев печатной платы будет влиять на толщину. В то время как толщина 2-6-слойных печатных плат может находиться в пределах стандартного порогового значения толщины печатной платы, платы, имеющие 8 и более слоев, уже сложнее уложить в стандартные значения толщины. Производители могут использовать более тонкие слои печатной платы для обеспечения стандартной толщины, однако это становится технологически более сложным процессом по мере увеличения количества слоев и сильно отражается на стоимости. Фактически, если требуется больше слоев, стоит рассчитывать на большую толщину печатной платы. Обратная ситуация с увеличением толщины ламината и подложки, даже при малом количестве слоев, как правило, не вызывает сложностей изготовления и значимого увеличения стоимости.

5. Типы сигналов

Функциональное предназначение платы также сказывается на выборе материала для ее изготовления, а значит сказывается и на толщину. Так, например, плата, передающая сигналы высокой мощности, требует более толстый проводящий слой и более широких проводников, а это означает, что она будет значительно толще, чем платы, передающие слаботочные сигналы. Платы высокой плотности с высокочастотными сигналами, как правило, используют лазерные микропереходы, тонкие дорожки и тонкие высококачественные материалы, поэтому они традиционно тоньше, чем платы других типов.

6. Типы переходных отверстий

Переходные отверстия в печатной плате выполнены в виде электропроводных каналов. Технологические ограничения на применение того или иного типа переходных отверстий определяют толщину печатной платы. Например, микропереходы можно использовать на более тонких платах, поскольку они меньше по размеру и предназначены для соединений с высокой плотностью соединений.

7. Область применения

Толщина платы, а также материалы, из которых она состоит, будут влиять на проводимость печатной платы, поэтому в разных условиях эксплуатации желательны разные толщины. Например, тонкая или гибкая плата может быть не оптимальным выбором для жестких условий эксплуатации. Разъемы и компоненты на печатной плате также имеют решающее значение, поскольку они имеют определенные требования к материалам и характеристикам, которые могут относиться к толщине платы.

Основываясь на этих факторах, разработчики могут разумно оценить, какая толщина печатной платы является наиболее желательной: стандартная или нестандартная. Однако всегда желательно обсудить с изготовителем его технологические возможности, от этого также может зависеть толщина платы.

Производственные факторы, влияющие на толщину печатной платы

Помимо факторов, определяющих толщину печатной платы и связанных с потребностями проектирования, существуют производственные возможности и ограничения.

8. Оборудование сверления отверстий

При сверлении сквозных отверстий производители ограничены толщиной платы, а также возможностями фрезерных станков и лазеров по диаметру и глубине. Это ограничение выражается в соотношении толщины материала и диаметра отверстия. Для стандартного сверления каждый производитель должен иметь возможность обеспечивать соотношение 7:1. Некоторые производители могут обеспечивать более технологически сложное соотношение, что необходимо уточнять перед размещением заказа. Конечно, любые отступления от стандартных требований будет сказываться на цене изготовления печатной платы.

9. Толщина проводящего слоя

Токопроводящие проводники создаются с помощью травления, которое является одним из наиболее важных этапов производства печатных плат. Производственные процессы травления, используемые на предприятии, также вносят ограничения на толщину проводящего слоя. Так, например, чем толще проводящая фольга, тем сложнее обеспечить малую ширину дорожки.

10. Количество слоев

Как обсуждалось ранее, чем больше слоев на печатной плате, тем сложнее ее изготовить в рамках стандартной толщины. Специализированные предприятия могут изготавливать многослойные печатные платы с более тонкими слоями для обеспечения определенной толщины, однако эта возможность не универсальна и часто стоит значительно дороже.

11. Метод депанелизации – разделения печатных плат

Еще один производственный фактор — депанелизация. Печатные платы изготавливаются в виде больших панелей, содержащих несколько плат, а затем платы разделяют. Толщина печатной платы определяет способ депанализации. Более толстые платы обычно требуют более щадящей депанелизации с помощью надрезания (скрайбирования), в то время как более тонкие платы можно фрезеровать, чтобы образовались отрывные выступы.