पतले पीसीबी मोटाई (<1.6 मिमी या 0.063 '') के फायदे और नुकसान क्या हैं?

Question

पतले पीसीबी मोटाई (<1.6 मिमी) के फायदे और नुकसान क्या हैं?

मेरा दृष्टिकोण:

• बेहतर कैपेसिटेंस इंटरप्लेन और बेहतर पावर डिकॉउलिंग।
• बेहतर ट्रैक-प्लेन कपलिंग।
• भारी घटकों के साथ विधानसभा की प्रक्रिया में समस्याएं
• पीसीबी मोड़ के साथ समस्याएं
• अतिरिक्त कीमत। कोई मानक मोटाई नहीं।

आप इसका उपयोग कब करते हैं?

असेंबली थिन पीसीबी (यानी 0.5 मिमी) के लिए तकनीकी सीमाएँ क्या हैं? मुझे पता है कि यह पीसीबी के आकार पर निर्भर करता है। क्या कोई इन सीमाओं के बारे में बता सकता है?

Comments

इसके अलावा मुझे आश्चर्य होगा कि कैसे बढ़े हुए कैपेसिटेंस हाई-स्पीड सिग्नल को प्रभावित करते हैं।

— फिल फ्रॉस्ट

@PhilFrost - मैं आपके प्रश्न का उत्तर दे रहा था, लेकिन यह हटा दिया गया, इसलिए मैंने इसे यहां जोड़ा, क्योंकि यह दोनों के लिए प्रासंगिक है। आप पाएंगे कि पुस्तक में एक महान पढ़ने का उल्लेख किया गया है, यह एकमात्र ऐसी पुस्तक है जो मुझे पता है कि इस तरह के मुद्दों पर इस तरह के विवरण में जाता है।

— ओली ग्लेसर

@OliGlaser हाँ, मुझे यकीन था कि चर्चा को विभाजित नहीं करना बेहतर था। उत्तर के लिए धन्यवाद, अच्छी जानकारी।

— फिल फ्रॉस्ट

पहले दो बिंदु ढांकता हुआ / prepreg मोटाई से संबंधित हैं - पीसीबी मोटाई नहीं। उदाहरण: एक 24 लेयर बोर्ड में भी 0.1 मिमी लेयर-टू-लेयर मोटाई के साथ बोर्ड 2.5 मिमी कुल या अधिक होगा।

— रॉल्फ ओस्टेगार्ड

@ रॉल्फऑस्टरगार्ड मुझे लगता है कि जब पीसीबी की संख्या में बदलाव नहीं होता है तो पीसीबी की वृद्धि होने पर प्रिपर की मोटाई बढ़ जाती है।

— यीशु कास्टेन

Answer 1

सिग्नल मुद्दे को संबोधित करने के लिए, विमान के करीब बेहतर है (एक महत्वपूर्ण ऊंचाई है जहां अधिष्ठापन / प्रतिरोध बराबर हो जाता है, और किसी भी अधिक को कम करना प्रतिबाधा को अधिक बनाता है, लेकिन यह एक जटिल, लंबा और अच्छी तरह से जांच की गई विषय नहीं है - विवरण के लिए नीचे दी गई पुस्तक देखें )

के अनुसार हेनरी ओट ( विद्युत चुम्बकीय संगतता इंजीनियरिंग - वास्तव में एक उत्कृष्ट पुस्तक), पीसीबी ढेर के लिए मुख्य उद्देश्य अप कर रहे हैं:

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.

वह आगे कहते हैं कि, जैसा कि आमतौर पर इन सभी उद्देश्यों को प्राप्त नहीं किया जा सकता है (अतिरिक्त परतों की लागत के कारण, आदि) सबसे महत्वपूर्ण दो पहले दो हैं (ध्यान दें कि संकेत होने का फायदा विमान के आउटवेग के करीब होने से है। कम शक्ति / जमीन युग्मन का नुकसान, जैसा कि उद्देश्य 3 में उल्लेख किया गया है) विमान के ऊपर की ऊंचाई को कम करना, सिग्नल लूप के आकार को कम करता है, इंडक्शन को कम करता है और प्लेन पर फैले करंट को कम करता है। नीचे दिया गया चित्र विचार प्रदर्शित करता है:

पतले बोर्डों के लिए विधानसभा मुद्दे

मैं इस पतले बोर्ड में शामिल विधानसभा मुद्दों पर विशेषज्ञ नहीं हूं, इसलिए मैं केवल संभावित मुद्दों पर अनुमान लगा सकता हूं। मैंने केवल 0.8 मिमी बोर्डों के साथ काम किया है। हालांकि मुझे एक त्वरित खोज मिली थी, और कुछ लिंक मिले जो वास्तव में मेरी टिप्पणी में नीचे दिए गए सोल्डर संयुक्त थकान में वृद्धि के विपरीत प्रतीत होते हैं। 1.6 मिमी की तुलना में 0.8 मिमी के लिए थकान वाले जीवन में 2x अंतर का उल्लेख किया गया है, लेकिन यह केवल सीएसपी (चिप स्केल पैकेज) के लिए है, इसलिए यह छेद के माध्यम से तुलना कैसे करेगा, इसकी जांच की आवश्यकता होगी। इसके बारे में सोचकर, यह कुछ समझ में आता है क्योंकि अगर पीसीबी आंदोलन पर थोड़ा फ्लेक्स कर सकता है जो घटक पर एक बल उत्पन्न करता है तो यह मिलाप संयुक्त पर तनाव को दूर कर सकता है। साथ ही पैड आकार और वारपेज जैसी चीजों पर चर्चा की जाती है:

लिंक 1 (खंड 2.3.4 देखें)
लिंक 2 (उपरोक्त लिंक का भाग 2)
लिंक 3 (उपरोक्त दो लिंक के समान जानकारी)
लिंक 4 (0.4 मिमी पीसीबी चर्चा)

जैसा कि उल्लेख किया गया है, जो भी आप कहीं और खोजते हैं, सुनिश्चित करें कि आप अपने पीसीबी और विधानसभा घरों के साथ बात करते हैं यह देखने के लिए कि उनके विचार क्या हैं, वे क्या करने में सक्षम हैं, और इष्टतम उपज प्राप्त करने के लिए आप क्या डिजाइन कर सकते हैं।
यदि ऐसा होता है कि आप किसी भी संतोषजनक डेटा को नहीं पा सकते हैं, तो कुछ प्रोटोटाइप तैयार करना और उन पर अपने स्वयं के तनाव परीक्षण करना एक अच्छा विचार होगा (या आपके लिए इसे करने के लिए एक उपयुक्त जगह मिल सकती है)। वास्तव में ऐसा करना जरूरी आईएमओ है।

Comments

सिग्नल अखंडता के बारे में इन मुद्दों के अनुसार ऐसा लगता है कि हमेशा एक पतली पीसीबी बेहतर होती है, लेकिन विनिर्माण / संयोजन मुद्दों के साथ क्या हुआ है? क्या मैं 0.5 मिमी मोटाई वाले पीसीबी में टीएचटी संधारित्र को असेंबली कर पाऊंगा?

— यीशु कास्टेन

@ JessúsCastañé - मुझे खेद है कि मैंने केवल एक मुद्दे पर ध्यान केंद्रित किया है (ऊपर टिप्पणियां देखें, यह संबंधित से संबंधित उत्तर के रूप में शुरू किया गया था, लेकिन अब हटाए गए प्रश्न के रूप में) जहां तक ​​बोर्ड पर छेद कैपेसिटर के माध्यम से विधानसभा की कुल मोटाई के साथ। उदाहरण के लिए 0.5 मिमी, मैं एक विशेषज्ञ नहीं हूं - मुझे पूरा यकीन है कि यह निश्चित आकार से कम के लिए संभव है, लेकिन आपको अपने विधानसभा घर के साथ विवरण पर चर्चा करनी होगी। मेरे पास यह विशेष मुद्दा कभी नहीं था - मैंने नीचे दिखाए गए अनुसार स्टैकअप का उपयोग किया है, लेकिन कुल मोटाई समान होने के कारण विधानसभा समान है।

— ओली ग्लेसर

मुझे लगता है कि विधानसभा मुद्दों के साथ-साथ, @vicatcu द्वारा उल्लिखित बोर्ड कम कठोर होते हैं जो सबसे बड़ा संभावित मुद्दा होगा (उदाहरण के लिए घटकों फ्लेक्स बोर्ड का मूवमेंट और सोल्डर जोड़ों का समय के साथ ढीला होना)

— ओली ग्लेसर

आपके जवाब के लिए धन्यवाद। यह माना जाता है कि एक पतली पीसीबी कम कठोर है लेकिन मैं उस बारे में किसी भी नियम के अंगूठे की तलाश कर रहा हूं। इन मोटाई के साथ काम के लिए कोई दिशानिर्देश?

— जीसस कास्टेन

मैंने एक संक्षिप्त खोज के आधार पर पतले बोर्डों के लिए मुद्दों पर एक छोटा सा खंड जोड़ा। क्षमा करें, मैं इस क्षेत्र में कोई व्यक्तिगत अनुभव नहीं दे सकता।

— ओली ग्लेसर

Answer 2

अब तक उल्लेख नहीं किया गया एक फायदा यह है कि आप एक पतले बोर्ड में छोटे छेद कर सकते हैं। एक यांत्रिक ड्रिल के लिए एक अधिकतम पहलू अनुपात (ड्रिल की गहराई और ड्रिल व्यास के बीच का अनुपात) है (वास्तव में लेजर ड्रिल के लिए भी, लेकिन यह एक और कहानी है)।

तो एक पतले बोर्ड में छोटे व्यास हो सकते हैं - जिनकी समाई कम होगी (बाकी सब बराबर)।

Answer 3

सबसे बड़ी समस्या है टिमटिमा-नेस। विशेष रूप से यदि आप उन्हें एक असेंबली प्रक्रिया के माध्यम से चला रहे हैं, तो पिक-एंड-प्लेस मशीन बोर्ड को फ्लेक्स करेगी जब यह घटकों को उनके स्थान पर धकेलता है और एक "उछाल" पैदा कर सकता है जो पहले से रखे गए घटकों को स्थिति से बाहर कर सकता है। हो सकता है कि बोर्ड समय के साथ ताना मारते हों, लेकिन मुझे इस पर यकीन नहीं है।

Comments

इसके अलावा, मैं शर्त लगाता हूं कि बोर्ड के लिए सर्किट की न्यूनतम मोटाई होने के लिए नियामक आवश्यकताएं हैं जो मुख्य शक्ति ले जाते हैं।

— फिल फ्रॉस्ट

@PhilFrost, याद रखें कि हवा के माध्यम से ब्रेकडाउन वोल्टेज विशिष्ट ढांकता हुआ सामग्री की तुलना में कम है, इसलिए मुख्य ले जाने के लिए न्यूनतम मोटाई न्यूनतम तांबा रिक्ति के रूप में लगभग उच्च नहीं होगी (जो मुझे अपने सिर के ऊपर से याद नहीं है) कि हम अधिक बार भागते हैं। उस ने कहा, कुछ सीमा होनी चाहिए ।

— फोटॉन

@vicatcu मैं इस तरह से तकनीकी सीमाओं के बारे में जानना चाहूंगा। असेंबली के लिए 0.5 मिमी मोटाई वाला पीसीबी वास्तव में परेशान करने वाला है? यह कितना बड़ा हो सकता है?

— जीसस कास्टेन

Answer 4

और स्पष्ट एक: छोटे अंत उत्पाद! यदि आप एक डिजिटल घड़ी बना रहे हैं, तो 1.6 मिमी विशाल है! एमपी 3 प्लेयर, पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स, संभवतः कैमरे, फोन आदि। इन बोर्ड आकारों में, चंचलता कोई समस्या नहीं है।

Comments

आपको वजन के बारे में भी सोचना होगा, हालांकि अधिकांश अनुप्रयोगों में यह एक बड़ी समस्या नहीं है। वे प्लास्टिक की विभिन्न मोटाई क्यों बनाते हैं? तो आप कुछ अधिक मजबूत, सस्ता, छोटा, हल्का, आदि बना सकते हैं

— अनाम पेंगुइन

वजन हालांकि एक खिलौना हेलीकाप्टर में एक समस्या होगी!

— ब्रायन ड्रमंड

Answer 5

मैं आपके विचारों को संबोधित करूंगा, लेकिन आदेश से बाहर:

• भारी घटकों के साथ विधानसभा की प्रक्रिया में समस्याएं
• पीसीबी मोड़ के साथ समस्याएं

ये निश्चित रूप से एक मुद्दा है। सिर्फ 1 मिमी मोटाई के साथ एक डिज़ाइन बनाया गया है, और शायद 3 "x 6" आयाम, बोर्ड एक 1.6 मिमी बोर्ड की तुलना में अधिक लचीला है। मैं समय के साथ क्षतिग्रस्त भागों के मुद्दों के लिए इस प्रमुख की कल्पना कर सकता हूं, खासकर अगर बोर्ड को सामान्य उपयोग में शारीरिक रूप से मजबूर किया जाना चाहिए (जैसे एक किनारे-कार्ड कनेक्टर में)।

मेरा संगठन उत्पादन संस्करणों में 1 मिमी मोटाई पर बहुत छोटे बोर्ड (0.5 "x 1.5") बनाता है, और इन आयामों में कोई समस्या नहीं है।

• बेहतर कैपेसिटेंस इंटरप्लेन और बेहतर पावर डिकॉउलिंग।
• बेहतर ट्रैक-प्लेन कपलिंग।

इन उद्देश्यों के लिए, एक बहु-परत बोर्ड एक बेहतर समाधान है। एक बहुपरत बोर्ड के साथ आप विमान जुदाई को कम से कम 0.1 मिमी तक आसानी से कम कर सकते हैं। 2-लेयर बोर्डों के लिए, मुझे नहीं लगता कि आप 0.8 मिमी से नीचे जाना चाहते हैं, यहां तक ​​कि बहुत छोटे बोर्डों के लिए भी।

• अतिरिक्त कीमत। कोई मानक मोटाई नहीं।

मैं इसे एक प्रमुख मुद्दे के रूप में नहीं देखता हूं। बोर्ड की दुकानों ने अपने ग्राहकों के अनुरोध पर स्टैकअप के लिए मल्टी-लेयर बोर्ड बनाने में सक्षम होने के लिए सामग्रियों की कई अलग-अलग मोटाई का स्टॉक किया। 1.6 मिमी से अधिक मोटाई के साथ 2-लेयर बोर्ड के लिए एक अनुरोध इस सामग्री से आसानी से बनाया जा सकता है --- लेकिन अपने विक्रेता के साथ जांच करें कि उनके पास क्या मोटाई है, या जल्दी से प्राप्त कर सकते हैं, इससे पहले कि आप किसी विशेष डिजाइन के लिए प्रतिबद्ध हों ।

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पतले PCBs की असेंबली प्रक्रिया के लिए हमें अंगूठे का कोई नियम दे सकता है? सबसे बड़ा घटक क्या है जिसे मैं 1 मिमी पीसीबी में असेंबली कर सकता हूं?

— जीसस कास्टेन

सबसे बड़ा घटक सिर्फ बोर्ड की मोटाई पर निर्भर नहीं करता है। यह इस बात पर भी निर्भर करता है कि बोर्ड कैसे समर्थित है और बोर्ड पर अन्य भारी घटक क्या हैं। यदि केवल एक भारी घटक है, तो आप बस बोर्ड का समर्थन करने के लिए उस घटक का उपयोग कर सकते हैं --- यदि बोर्ड पर कोई अन्य बल कार्य नहीं करता है, तो तब तक कोई समस्या नहीं है जब तक कि बोर्ड अपने स्वयं के वजन का समर्थन करने के लिए कम से कम इतना मोटा न हो।

— फोटॉन

यदि आप प्रयोग करना चाहते हैं, तो आप बस "जी 10" की एक शीट खरीद सकते हैं (मूल रूप से एफआर 4 के समान) शीसे रेशा जो भी आप चाहते हैं और अपने घटकों को गोंद करके देखें कि वे बोर्ड को कितना तनाव देते हैं। मैं G5 को 0.005 से नीचे मोटाई में ऑनलाइन उपलब्ध देखता हूं। "आप पतली सामग्री की एक बड़ी शीट खरीद सकते हैं और विभिन्न मोटाई के टुकड़े टुकड़े कर सकते हैं। यह देखने के लिए कि आपको अपनी स्थिति के लिए कितनी मोटी ज़रूरत है।

— फोटॉन

Answer 6

RF PCBs के बारे में बात करते समय, सबसे सरल ट्रांसमिशन लाइन माइक्रोस्ट्रिप लाइन होती है। एक दिए गए विशेषता प्रतिबाधा Z0 के लिए, पीसीबी की मोटाई घटते ही माइक्रोस्ट्रिप चौड़ाई कम हो जाती है। उदाहरण: यदि f = 1GHz और डाइलेट्रिक में Er = 4.5 है, तो 50 मिमी माइक्रोस्ट्रिप बनाने के लिए 1.6 मिमी मोटी पीसीबी पर 2,97288 मिमी चौड़ाई के लिए माइक्रोस्ट्रिप करना आवश्यक होगा जबकि 50 ओम एक ही के साथ प्राप्त किए जा सकते हैं 0,8 मिमी पीसीबी (अन्य मापदंडों को छोड़ दिया गया) पर 1,47403 मिमी चौड़ाई वाला माइक्रोस्टिप।