Hai vật liệu, hai nhiệm vụ
Bo mạch nhiều lớp cứng được tạo từ hai thứ: core và prepreg.
- Core là laminate đã chín hoàn toàn — vải thuỷ tinh trong epoxy đã chín (C-stage) với lá đồng dán hai mặt. Nó giữ độ dày và ổn định cơ học cho bo mạch, đồng thời mang các mạch lớp trong đã được tạo hình và ăn mòn trước khi ép.
- Prepreg là vải thuỷ tinh tẩm nhựa chín một phần (B-stage), cấp không kèm đồng. Bản thân nó không có độ cứng kết cấu. Việc của nó là chảy dưới nhiệt và áp lực, lấp các khoảng quanh hình đồng và liên kết các core thành một bo mạch.
Bo mạch bốn lớp, ở dạng đơn giản nhất, là hai core và một lớp prepreg — hoặc một core và hai lớp prepreg, tuỳ cấu trúc lớp.
Điều gì xảy ra trong lúc ép
Chồng lớp được ép ở nhiệt độ cao. Nhựa trong prepreg mềm ra, chảy vào hình đồng đã ăn mòn và quanh các đường mạch, rồi chín. Hai điều được quyết định ngay lúc đó:
- Độ dày điện môi cuối cùng. Nhựa phải lấp bậc đồng, nên lớp điện môi giữa hai lớp phụ thuộc hàm lượng nhựa của prepreg và khối lượng đồng, không chỉ độ dày danh định.
- Độ bền liên kết. Chảy quá ít để lại rỗng; chảy quá nhiều ép nhựa ra ngoài và làm điện môi mỏng đi, sau đó biểu hiện thành trở kháng bị lệch.
Vì sao điều này quan trọng với người thiết kế
Ba hệ quả đi theo khác biệt vật liệu.
Trở kháng. Cấu trúc lớp kiểm soát trở kháng được tính từ lớp điện môi giữa đường mạch và mặt phẳng tham chiếu. Lớp điện môi đó thường là prepreg. Nếu bản vẽ cấu trúc ghi "điện môi 0,1 mm" mà không nêu kết cấu prepreg, nhà sản xuất buộc phải giả định, và dung sai ±10 % bị đặt vào rủi ro ngay trước khi bo mạch được ăn mòn.
Độ dày. Độ dày thành phẩm bằng tổng của các core, prepreg sau khi chảy và đồng. Đồng dày và nhiều lớp prepreg tác động lẫn nhau: càng nhiều đồng thì càng cần nhiều nhựa để lấp khe, nên cấu trúc lớp đồng dày không đơn giản là cấu trúc chuẩn với lá đồng dày hơn.
Tính đối xứng. Core và prepreg có hành vi giãn nở khác nhau. Cấu trúc lớp cân bằng quanh đường tâm cong ít hơn trong lúc ép và reflow; cấu trúc mất cân bằng biểu hiện thành cong vênh, với 0,7 % là giới hạn nghiệm thu ở đây.
Đọc một bản vẽ cấu trúc lớp
Một bản vẽ dùng được liệt kê theo từng lớp: khối lượng đồng, vật liệu và độ dày, và lớp điện môi là core hay một kết cấu prepreg. Khác biệt này không mang tính hàn lâm — nó cho nhà sản xuất biết phải mua những lớp nào và cho người thiết kế biết lớp điện môi thành phẩm sẽ là bao nhiêu.
Khi thiết kế trộn một lớp nguồn dày với một lớp tín hiệu chi tiết mịn, cấu trúc lớp được chốt trong DFM thay vì giả định. Các giới hạn công nghệ nằm trên trang năng lực và các lựa chọn bo mạch trên trang gia công PCB.