Многослойная печатная плата (МПП) — это стек из нескольких проводящих слоёв, разделённых диэлектриком и спрессованных в единое изделие. Минимальный порог — четыре слоя: два внешних и два внутренних. Верхние и нижние слои используются для компонентов и части сигнальных цепей, внутренние — чаще всего под питание и землю.
Связь между слоями обеспечивают переходные отверстия. Сквозные (through-hole via) проходят через всю плату, глухие (blind via) — от внешнего слоя до одного из внутренних, скрытые (buried via) — только между внутренними слоями. Последние два типа существенно дороже в производстве, но позволяют плотнее упаковать разводку.
Количество слоёв выбирается не произвольно. Четыре слоя закрывают большинство задач средней сложности: контроллер, периферия, стабилизаторы, несколько интерфейсов. Шесть и восемь слоёв нужны там, где появляются высокоскоростные сигналы, которым нужны выделенные опорные плоскости. Двенадцать слоёв и больше — это уже серьёзная высокоскоростная цифровая электроника, FPGA-платы, телекоммуникационное оборудование.
Многослойные платы давно вышли за рамки «сложной» или «дорогой» категории — сегодня четырёхслойная плата в мелкосерийном производстве стоит ненамного дороже одно/двусторонней платы, но даёт принципиально другие возможности по плотности монтажа и электромагнитной совместимости.
»Промышленная автоматика
Контроллеры, преобразователи, блоки управления приводами. Здесь важны надёжность, стойкость к вибрации и возможность разнести аналоговые и цифровые цепи по слоям.
»Медицинская электроника
Жёсткие требования к качеству пайки, трассировке, материалам. Нередко нестандартные форм-факторы и требование по биосовместимости поверхностного покрытия.
»Телекоммуникационное оборудование
Высокоскоростные интерфейсы (PCIe, USB 3.x, SerDes) требуют контролируемого дифференциального импеданса — это решается только правильным стеком и точными расчётами трассировки.
»Потребительская электроника и IoT
Небольшие платы с плотным монтажом, часто с интегрированными антеннами, — здесь без многослойки не обойтись даже при относительно простой функциональности.
«Типовая» плата — не значит примитивная. Это конструкция, которая укладывается в стандартные технологические параметры производства: распространённые форм-факторы, стандартный стеклотекстолит FR4, типовой набор толщин (1,0; 1,6; 2,0 мм), привычные нормы на ширину дорожек и зазоры.
Сюда же относятся платы евроформата (100×160 мм, 100×220 мм), форматы для встраиваемых систем (Micro-ITX, PC/104), платы под корпуса стандартных размеров. Их производство хорошо отработано: технологические карты известны, материалы всегда в наличии, контроль качества выстроен. Это напрямую влияет на стоимость и срок.
Типовая конструкция — разумный выбор, если:
Нетиповые, или нестандартные, конструкции появляются там, где техническое задание не вписывается в привычные рамки. Поводов для этого несколько.
Нестандартный форм-фактор. Плата должна занять конкретное место в корпусе — с вырезами, фигурным контуром, выступами под разъёмы. Такое часто встречается в медицинской технике, промышленных контроллерах, носимой электронике.
Специальные материалы. Для работы при повышенных температурах FR4 не подходит — нужен Rogers, Isola, Ventec или высокотемпературный полиимид. Гибкие и гибко-жёсткие платы — отдельная категория с другим стеком материалов и особыми требованиями к обработке.
Нестандартный стек слоёв. Иногда нужно совместить плотный цифровой блок и высоковольтную часть на одной плате с разными толщинами меди по слоям, специальными импедансными требованиями или несимметричным стеком для контроля коробления.
Мелкий шаг компонентов. BGA с шагом 0,4 мм, QFN-корпуса без теплового полигона, flip-chip — всё это требует тонких дорожек, микровиа и особых условий пайки. Такие платы технологически нетиповые, даже если их габариты вполне стандартны.
Основа стека — препреги и ламинат. Ламинат (Core) — это уже готовые двусторонние заготовки с медной фольгой, из которых набирается внутренняя часть стека. Препреги — полимеризованная стеклоткань, которая при прессовании под температурой склеивает слои.
Стандартный материал — FR4. Это стеклотекстолит с эпоксидной пропиткой, Tg около 130–140 °C в базовом варианте и 170–180 °C в высокотемпературных сортах. Для СВЧ-применений важна диэлектрическая проницаемость: у FR4 она плавает в зависимости от частоты, поэтому выше нескольких гигагерц используют Rogers 4003C, 4350B или аналоги с контролируемым Dk.
Медь выбирают по толщине в зависимости от токов: 18 мкм (0,5 oz) для сигнальных слоёв, 35 мкм (1 oz) как стандарт, 70 и 105 мкм — для силовых применений. Внутренние и внешние слои могут иметь разную толщину меди — это нормально и часто правильно.
Отправьте заявку. Наши специалисты предоставят техническую консультацию по вашему запросу.
Спасибо, мы получили заявку и свяжемся с Вами в ближайшее время.
Сколько слоёв достаточно для моей задачи?
Для большинства задач с одним-двумя микроконтроллерами и стандартной периферией хватает 4 слоёв. Если в схеме есть высокоскоростные интерфейсы или строгие требования по ЭМС — стоит рассматривать 6. Восемь и больше нужны в специализированных применениях.
Насколько дороже нетиповая плата по сравнению с типовой?
Цена зависит от конкретного отступления от стандарта. Нестандартный контур или вырез практически не влияет на стоимость. Специальные материалы, микровиа, слепые и скрытые переходные отверстия — увеличивают цену ощутимо. Точную оценку можно получить только после анализа ТЗ.
Вы принимаете уже готовые гербер-файлы для производства?
Да. Если файлы подготовлены корректно и прошли DRC, мы переходим сразу к производству. Если есть сомнения в корректности файлов — проверяем перед запуском.
Какие минимальные нормы на дорожки и зазоры вы выдерживаете?
Стандарт — 0,1 мм / 0,1 мм (4 mil / 4 mil). Для специальных задач — уже, обсуждается индивидуально.
Киров
