より薄いPCB厚さ(<1.6 mmまたは0.063 '')の長所と短所は何ですか?


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より薄いPCB厚さ(<1.6 mm)の長所と短所は何ですか?

私のアプローチ:

  • プレーン間のキャパシタンスの改善と電力デカップリングの改善。
  • 軌道面カップリングの改善。
  • 重いコンポーネントを使用した組み立てプロセスの問題
  • PCBツイストの問題
  • 追加費用。標準の厚さはありません。

いつ使用しますか?

薄いPCBアセンブリ(0.5mmなど)の技術的限界はどれですか?PCBのサイズに依存することを知っています。誰かがこれらの制限について教えてもらえますか?


また、静電容量の増加が高速信号にどのように影響するのかと思います。
フィルフロスト

@PhilFrost-あなたの質問に答えていましたが、削除されたので、両方に関連するため、代わりにここに追加しました。あなたはこの本が素晴らしい読み物を言及しているのを見つけるでしょう、それは私がこのような問題に関してそのような詳細に行く唯一の本です。
オリグレイザー

@OliGlaserええ、私は議論を分割しない方が良いと確信しました。答えてくれてありがとう、良い情報。
フィルフロスト

最初の2つのポイントは、PCBの厚さではなく、誘電体/プリプレグの厚さに関係しています。例:レイヤー間の厚さが0.1mmの24層ボードでは、ボードは合計2.5mm以上になります。
ロルフオスターガード

@RolfOstergaardレイヤーの数が変わらない場合、PCBが増加するとプリプレグの厚さが増加すると思います。
イエス・カスタネ

回答:


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信号の問題に対処するには、プレーンに近い方が良い(インダクタンス/抵抗が等しくなる重要な高さがあり、これを下げるとインピーダンスが高くなりますが、複雑で長く、十分に検討されていない主題です-詳細は以下の本を参照してください)

よると、ヘンリー・オット電磁環境適合性エンジニアリング -本当に優秀な本)、PCBスタックの主な目的はアップしています。

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.

彼は続けて、通常これらの目的のすべてを達成することはできないため(余分なレイヤーのコストなどにより)、最も重要な2つは最初の2つです(信号を飛行機に近づけることの利点は、目的で述べた低電力/グランド結合の欠点3)プレーン上のトレース高さを最小化すると、信号ループサイズが最小化され、インダクタンスが減少し、プレーン上のリターン電流の広がりも減少します。次の図は、そのアイデアを示しています。

積み重ねる

薄いボードのアセンブリの問題

私はこの薄いボードに関連するアセンブリの問題の専門家ではないので、潜在的な問題しか推測できません。0.8mmを超えるボードでしか作業したことがありません。私はすぐに検索しましたが、実際に以下のコメントで検討したはんだ接合部の疲労の増加と矛盾しているように見えるいくつかのリンクを見つけました。1.6mmと比較して0.8mmでの疲労寿命の最大2倍の違いが言及されていますが、これはCSP(チップスケールパッケージ)のみであるため、これがスルーホールコンポーネントとどのように比較されるかは調査が必要です。考えてみると、PCBが移動時にわずかに曲がり、コンポーネントに力が発生すると、はんだ接合部のストレスが緩和されるため、これはある程度理にかなっています。パッドのサイズや反りなどについても説明します。

リンク1(セクション2.3.4を参照)
リンク2 (上記のリンクのパート2)
リンク3 (上記の2つのリンクと同様の情報)
リンク4(0.4mm PCBアセンブリの説明)

前述のように、他の場所で発見したものは何でも、PCBおよびアセンブリハウスと話し合い、それらの考え、能力、最適な歩留まりを達成するために賢明に設計できることを確認してください。
満足できるデータが見つからない場合は、いくつかのプロトタイプを作成し、それらに対して独自のストレステストを行うことをお勧めします(または適切な場所を取得してください)。実際、これを行うことは不可欠なIMOです。


シグナルインテグリティに関するこれらの問題によれば、PCBは常に薄いほど良いと思われますが、製造/組み立ての問題はどうなりますか?0.5mm厚のPCBにTHTコンデンサを組み立てることはできますか?
イエス・カスタネ

1
@JesúsCastañé-すみません、私は1つの問題だけに焦点を合わせました(上記のコメントを参照してください、それは関連するが現在削除された質問への回答として開始されました)合計厚さのボード上のスルーホールコンデンサのアセンブリに関してはたとえば、0.5mm、私は専門家ではありません-特定のサイズ未満でも可能だとは確信していますが、詳細については組立工場と話し合う必要があります。この特定の問題は一度もありません。上に示したように下のスタックアップを使用しましたが、全体の厚さが同じであるため、アセンブリは通常と同じになります。
オリグレイザー

1
私はだけでなく、アセンブリの問題として、@vicatcuで述べたように低剛性というボードが最大の潜在的な問題(部品の動きと、はんだ接合部が緩んで時間をかけて仕事上のフレックスボードの例えば体重)であろうと考えて
オリグレイザー

お返事をありがとうございます。より薄いPCBほど剛性が低いことは明らかですが、私はそれについての経験則を探しています。これらの厚さで作業するためのガイドラインはありますか?
イエス・カスタネ

1
簡単な検索に基づいて、より薄いボードの問題に関する小さなセクションを追加しました。申し訳ありませんが、この分野で個人的な経験をすることはできません。
オリグレイザー

8

これまで言及されていない利点の1つは、薄いボードに小さな穴を開けることができることです。機械式ドリル(実際にはレーザードリルにも使用されますが、それは別の話です)には最大アスペクト比(ドリルの深さとドリル直径の比率)があります。

そのため、より薄い基板はより小さなビアを持つことができます-これはより低い静電容量を持ちます(他のすべてが等しい)。


4

最大の問題は薄弱です。特に、アセンブリプロセスでそれらを実行している場合、ピックアンドプレースマシンは、コンポーネントを所定の位置に押し込むときにボードを曲げる傾向があり、以前にコンポーネントを所定の位置から動かさない「バウンス」を引き起こす可能性があります。ボードは時間とともにゆがむ可能性が高いかもしれませんが、それについてはわかりません。


また、主電源を供給する回路の厚さを最小にするための規制要件もあると思います。
フィルフロスト

@PhilFrost、空気中の絶縁破壊電圧は通常の誘電体材料よりも低いため、主電源を運ぶための最小厚さは最小銅間隔(頭の上部から思い出せない)ほど高くならないことに注意してくださいより頻繁に遭遇します。とはいえ、ある程度の制限があるはずです。
光子

@vicatcuこの方法で技術的な制限について知りたいです。0.5mm厚のPCBは本当に組み立てに問題がありますか?どれくらいの大きさでしょうか?
イエス・カスタネ

4

そして明らかなのは、より小さな最終製品です!デジタル時計を作っている場合、1.6mmは巨大です!MP3プレーヤー、ウェアラブルエレクトロニクス、カメラ、携帯電話など。これらのボードサイズでは、薄さは問題ではありません。


重量についても考慮する必要がありますが、ほとんどのアプリケーションではこれは大きな問題ではありません。なぜ彼らは異なる厚さのプラスチックを作るのですか?あなたは何か、より頑丈、安価、小型化、軽量化、などを作ることができるように
匿名ペンギン

2
おもちゃのヘリコプターでは重量が問題になります!
ブライアンドラモンド

3

私はあなたのアイデアに取り組みますが、順不同です:

  • 重いコンポーネントを使用した組み立てプロセスの問題
  • PCBツイストの問題

これらは間違いなく問題です。厚さ1 mmのデザインを作成したばかりで、寸法は3 "x 6"である可能性があるため、このボードは1.6 mmのボードよりも大幅に柔軟です。特に、通常の使用でボードを物理的に強制する必要がある場合(エッジカードコネクタなど)に、これが時間の経過とともに破損した部品の問題につながることを想像できます。

私の組織は、生産量が1 mmの厚さのはるかに小さいボード(0.5 "x 1.5")も製造しており、これらの寸法に問題はありません。

  • プレーン間のキャパシタンスの改善と電力デカップリングの改善。
  • 軌道面カップリングの改善。

これらの目的のためには、多層基板がより良いソリューションです。多層基板を使用すると、0.1mmの低さで容易に面間隔を減らすことができます。2層ボードの場合、非常に小さなボードであっても、0.8 mm以下にしたいとは思わないでしょう。

  • 追加費用。標準の厚さはありません。

これは大きな問題ではないと思います。ボードショップでは、さまざまな厚さの材料をストックして、顧客の要求に応じて多層ボードを構築できます。1.6 mm以外の厚さの2層ボードのリクエストは、この材料から簡単に作成できますが、特定の設計にコミットする前に、手持ちの厚さをベンダーに確認するか、すぐに入手できます。


シンナーPCBの組み立てプロセスの経験則を教えてください。1mm PCBにアセンブリできる最大のコンポーネントは何ですか?
イエス・カスタネ

1
最大のコンポーネントは、ボードの厚さに依存するだけではありません。また、ボードがどのようにサポートされているか、ボード上にある他の重いコンポーネントも異なります。重いコンポーネントが1つしかない場合は、そのコンポーネントを使用してボードをサポートできます。ボードに他の力が作用していなければ、ボードが少なくとも自重を支えるのに十分な厚さであれば問題はありません。
光子

1
実験する場合は、「G10」(基本的にFR4と同じ)のグラスファイバーを好きな厚さで購入し、コンポーネントに接着してボードにどれだけのストレスがかかるかを確認するだけです。私は0.005"までの厚さのG10オンラインを参照してくださいあなたはあなたの状況のために必要な方法を厚い見るために、異なる厚さまで一つの大きな薄い材料のシートとの積層体を購入することができます。。
光子

2

RF PCBについて話すとき、最も単純な伝送ラインはマイクロストリップラインです。所定の特性インピーダンスZ0の場合、PCBの厚さが減少するとマイクロストリップ幅が減少します。例:f = 1GHzで誘電体のEr = 4.5の場合、50Ωのマイクロストリップを作成するには、1.6ミリ厚のPCBでマイクロストリップに2,97288ミリメートルの幅を持たせる必要がありますが、同じ50Ωは0.8mm PCB上の幅1,47403mmのマイクロチップ(他のパラメーターは省略)。

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