更薄的PCB厚度(<1.6毫米或0.063英寸)有什么优点和缺点?


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更薄的PCB厚度(<1.6 mm)有什么优点和缺点?

我的方法:

  • 更好的电容平面间和更好的功率去耦。
  • 更好的轨道平面耦合。
  • 重零件组装过程中的问题
  • PCB扭曲问题
  • 额外费用。无标准厚度。

什么时候使用?

组装薄PCB(即0.5mm)有哪些技术限制?我知道这取决于PCB的尺寸。有人可以告知这些限制吗?


我也想知道增加的电容如何影响高速信号。
Phil Frost

@PhilFrost-我正在回答您的问题,但是它被删除了,所以我在这里添加了它,因为它与两者都相关。您会发现所提到的书读得很好,这是我所知道的唯一一本关于此类问题的详细信息的书。
奥利·格拉泽

@OliGlaser是的,我坚信最好不要分开讨论。感谢您的回答,很好的信息。
Phil Frost

前两点与介电层/预浸料的厚度有关,与PCB的厚度无关。示例:在24层板中,即使层厚为0.1mm,该板的总厚度也将为2.5mm或更大。
Rolf Ostergaard

@RolfOstergaard我想如果层数不变的话,当PCB增加时,预浸料的厚度也会增加。
耶稣卡斯塔尼

Answers:


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为了解决信号问题,越靠近平面越好(存在一个临界高度,电感/电阻相等,而降低则使阻抗更高,但这是一个复杂,冗长且未经充分检查的主题-有关详细信息,请参见下文) )

根据Henry Ott(《电磁兼容性工程》,一本非常出色的书),PCB堆叠的主要目标是:

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.

他继续说,由于通常无法实现所有这些目标(由于额外层的成本等),所以最重要的两个是前两个(请注意,使信号更靠近飞机的好处胜过了目标)。如目标3所述,功率/接地耦合较低的缺点。最小化平面上方的走线高度可最大程度地减小信号环路的尺寸,减小电感,并减小平面上的回流电流。下图展示了这个想法:

叠起

薄板的组装问题

我不是这种薄板所涉及的组装问题的专家,所以我只能猜测潜在的问题。我只使用过> 0.8mm的板子。我进行了快速搜索,发现一些链接似乎与下面我评论中认为的增加的焊点疲劳矛盾。提到的0.8mm的疲劳寿命与1.6mm的疲劳寿命之间的差异高达2倍,但这仅适用于CSP(芯片级封装),因此,如何将其与通孔组件进行比较需要研究。考虑一下,这是有一定道理的,因为如果PCB可以在运动时稍微弯曲而在部件上产生力,则可以减轻焊点上的应力。还讨论了焊盘尺寸和翘曲等问题:

链接1(请参阅第2.3.4节)
链接2 (上述链接的第2部分)
链接3 (与上述两个链接相似的信息)
链接4(0.4mm PCB组装讨论)

如前所述,无论您在其他地方发现什么,都要确保与PCB和装配厂进行交谈,以了解它们的想法,能力以及可以进行明智的设计以确保获得最佳成品率。
如果碰巧找不到任何令人满意的数据,那么制作一些原型并对其进行压力测试将是一个好主意(或者为您准备一个合适的位置)。实际上,无论这是必不可少的IMO。


根据这些与信号完整性有关的问题,似乎总是越薄的PCB越好,但是制造/装配问题又发生了什么?我可以在厚度为0.5mm的PCB上组装THT电容器吗?
耶稣·卡斯塔尼

1
@JesúsCastañé-对不起,我只关注一个问题(请参见上面的评论,它最初是对相关问题但现在已删除的问题的解答)至于通孔电容器在板上的厚度为例如0.5mm,我不是专家-我很确定可能小于一定的尺寸,但是您必须与您的装配车间讨论详细信息。我从来没有遇到过这个特殊的问题-我使用了上面所示的底部叠层,但是总厚度相同使得装配体与正常情况相同。
奥利·格拉泽

1
我认为,除了组装问题之外,@ vicatcu所提到的板子刚度较低将是最大的潜在问题(例如,随着时间的流逝,柔性板的重量以及焊接接头的工作时间会变松散)
Oli Glaser 2013年

感谢您的回复。显然,较薄的PCB刚性较差,但我正在寻找有关这方面的经验法则。有任何适合这些厚度的准则吗?
耶稣·卡斯塔尼

1
在简短搜索的基础上,我添加了一小部分关于较薄板的问题。抱歉,我不能在这方面提供任何个人经验。
奥利·格拉泽

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到目前为止没有提到的一个优点是,您可以在较薄的板上做一些较小的孔。机械钻头(实际上也是激光钻头)具有最大长宽比(钻头深度与钻头直径之间的比率),但这是另一回事。

因此,较薄的电路板可以具有较小的通孔-这将具有较低的电容(其他所有条件都相同)。


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最大的问题是脆弱。特别是如果在组装过程中运行它们,则取放机器在将组件推入其位置时会趋向于弯曲板,并可能引起“弹跳”,从而使先前放置的组件位置不正确。董事会也可能随着时间的流逝而翘曲,但是我不确定。


另外,我敢肯定,对于板载电源的电路,板子的法规要求要使其最小厚度。
Phil Frost

@PhilFrost,请记住,通过空气的击穿电压要比通过典型的介电材料低,因此用于承载电源的最小厚度将不会与最小的铜间距一样高(我不记得我的头顶了)我们经常遇到。也就是说,应该有一些限制。
Photon

@vicatcu我想以这种方式了解技术限制。0.5mm厚度的PCB真的是组装的麻烦吗?有多大?
耶稣·卡斯塔尼

4

显而易见的一个:较小的最终产品!如果您要制作数字手表,那么1.6毫米是巨大的!MP3播放器,可穿戴电子设备,可能还有照相机,电话等。在这些尺寸的电路板上,脆弱性不是问题。


您还必须考虑重量,尽管在大多数应用中这不是一个大问题。他们为什么要制造不同厚度的塑料?所以,你可以做一些更坚固,更便宜,更小,更轻,等等
无名氏企鹅

2
重量对于玩具直升机来说是个问题!
Brian Drummond 2013年

3

我会解决您的想法,但顺序混乱:

  • 重零件组装过程中的问题
  • PCB扭曲问题

这些绝对是一个问题。刚进行了厚度为1 mm的设计,尺寸可能为3“ x 6”,该板明显比1.6 mm的板更灵活。我可以想象这会随着时间的流逝而导致零件损坏的问题,尤其是如果在正常使用中必须用力(例如将其插入边缘卡连接器中)对板进行物理处理时。

我的组织还以1毫米的厚度生产了尺寸更小的板(0.5英寸x 1.5英寸),在这些尺寸上没有问题。

  • 更好的电容平面间和更好的功率去耦。
  • 更好的轨道平面耦合。

对于这些目标,多层板是更好的解决方案。使用多层板,您可以轻松地将平面间距减小至0.1 mm。对于2层板,即使对于非常小的板,我也不认为您会希望降低到0.8毫米以下。

  • 额外费用。无标准厚度。

我认为这不是主要问题。板厂库存许多不同厚度的材料,以便能够根据客户的要求堆叠多层板。可以很容易地用这种材料制成厚度不超过1.6毫米的2层板的要求---但是在进行特定设计之前,请务必与您的供应商联系,以了解他们手头有什么厚度或者可以很快得到厚度。 。


可以给我们一些关于稀释剂PCB组装过程的经验法则吗?我可以在1mm PCB中组装的最大组件是什么?
耶稣·卡斯塔尼

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最大的组件不仅取决于板的厚度。它还取决于板的支持方式以及板上还有哪些其他重磅组件。如果只有一个沉重的组件,则只需使用该组件即可支撑电路板---如果没有其他作用在板上的力,那么只要电路板的厚度至少足以支撑其自身的重量,就没有问题。
Photon

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如果您想进行实验,则可以购买任意厚度的“ G10”玻璃纤维(基本上与FR4相同),然后粘贴组件以查看它们对电路板的压力。我看到G10可以在网上厚度降低到0.005"你可以买薄的材料和层压了不同厚度的一个大表,看看你需要为你的情况有多厚。
Photon的

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当谈论射频PCB时,最简单的传输线是微带线。对于给定的特性阻抗Z0,微带宽度随着PCB厚度的减小而减小。例如:如果f = 1GHz,并且介电常数为Er = 4.5,则要制造一个50欧姆的微带,必须在1.6mm厚的PCB上使微带的宽度为2,97288mm,而同样的50欧姆也可以实现。在0.8mm PCB上的宽度为1,47403mm的微型吸嘴(省略其他参数)。

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