Какое оборудование и инструменты можно использовать для изготовления 8-слойной печатной платы для прототипа с микроконтроллером 584-BGA?

Я занимаюсь созданием небольшой проектной лаборатории, и один из наших первых проектов включает в себя использование микроконтроллера 584-BGA. Это означает, что нам придется использовать 8-слойный дизайн, чего мы никогда раньше не делали, и мы не знаем никого, кто делал бы что-то подобное в нашей стране. Вы можете себе представить, как это влияет на наше время выполнения заказа.

Мы ищем способ изготовления

Любое представление о том, какое оборудование будет использоваться в процессе изготовления, от файла Gerber до полностью собранной печатной платы. Для ясности мы знаем, что нам нужен печатный принтер с возможностью мелкого шага, машина для захвата и размещения и печь для оплавления. Чего мы не знаем, так это того, что мы должны искать во всем оборудовании, за исключением машины для захвата и размещения.

Мы будем очень признательны за аргументы против попытки самостоятельной сборки печатной платы.

Вам нужны дорогие машины, чтобы получить требуемую точность для BGA на 8-слойной печатной плате. Это примерно одна сотая миллиметра. Вам придется сделать много досок, чтобы выйти в безубыток.
@FedericoRusso: А? Работа с BGA может быть непростой, но я понимаю, что большинство BGA имеют шарики с сеткой 1 мм, поэтому их легче размещать и требуют меньшей точности, чем TQFP с шагом 0,5 мм.
@davidcary: BGA-584 имеет шаг 0,8 мм, вам нужны переходные отверстия между контактными площадками, у которых кольцевые кольца намного меньше, чем у них, а позиционирование сверла имеет больший допуск, чем контактные площадки.
@FedericoRusso: Хорошо, теперь я вижу - позиционирование проще, но сверление отверстий с BGA намного сложнее, чем с TQFP.

Ответы (2)

Усовершенствованные платы для ПК могут делать только маленькие эльфы в дупле дерева. Обычные смертные могут сделать достаточно хорошую двухслойную плату для хобби или создания прототипа, но даже это не имеет смысла, если они не очень ценят свое время и не слишком усердно смотрят на стоимость ошибок из-за отсутствия припоя. маска, шелкография и проблемы с отсутствием покрытия сквозных отверстий.

Все, что выходит за рамки базовых двухслойных досок, требует эльфийской магии. Эльфы потратили миллионы на особые деревья и постоянно наблюдают за процессом. Из-за сочетания первоначальных затрат и особой магии даже эльфы могут себе это позволить, только делая доски для большого количества людей, чтобы увеличить объем и снизить среднюю стоимость доски до уровня меньше, чем горшок с золотом.

К счастью, эльфы стали высокотехнологичными, и теперь в Интернете есть довольно много мест, где вы можете загрузить Gerber и файлы для сверления и получить готовые платы, как правило, в течение недели или двух, и все это без необходимости копаться глубоко в своем собственном горшочке с золотом. Например, вы можете получить сколько угодно досок, умещающихся на 75 квадратных дюймов, за 250 долларов в Gold Phoenix . Это включает в себя паяльную маску с обеих сторон, шелкографию с одной стороны, конечно же, гальванические отверстия и электрические испытания. 8 слоев будет сложнее, так как это прошлое процесс прототипа большинства мест, но настроить свой собственный процесс будет сложнее.

Это тот случай, когда делать что-то своими руками просто не имеет смысла. Вы тоже собираетесь очищать свой собственный кремний?

+1 за знание об эльфах, создающих печатные платы, большинство людей думают, что их не существует ...
@Oli: Да, магглы, видимо, их не видят.
@Олин ЛОЛ. Довольно юмористический способ поставить точку крестиком. Конечно, более важный вопрос заключается в том, зачем вообще нужна 8-слойная сборка.
"даже эльфы могут себе это позволить, только делая доски для большого количества людей" - неудивительно, что мое последнее печенье EL Fudge было покрыто паяльной маской...
@partoa: Некоторые руководства по проектированию BGA заставляют вас использовать 8 слоев для больших BGA. Я согласен, что более важный вопрос: так с какой стати вы выбираете [ digikey.com/product-search/… часть в таком корпусе BGA], когда вы можете получить почти ту же функциональность в корпусе QFP или двух, которые отлично работают с 4 слоя?
@davidcary - обычно вы не можете получить ту же функциональность в корпусах, отличных от BGA, и вполне вероятно, что даже если они будут изготовлены, они не будут работать должным образом. Разделение текущих требований высокой тактовой частоты, особенно в сочетании с большим количеством операций ввода-вывода, является одной из причин существования этих пакетов. Взгляните, например, на семейства FGPA, где обычно в пакете с выводами доступны только несколько самых низких уровней размера внутренней логики.
@ChrisStratton: Да, некоторые однокристальные устройства доступны только в корпусах BGA. Однако в этом конкретном случае есть некоторые желаемые функции, которые можно реализовать с помощью процессора TMS320C64xx в корпусе BGA. Существует много других очень похожих процессоров TMS320C6xxx в корпусе без BGA, которые, возможно, в сочетании с каким-либо внешним чипом-расширителем ввода-вывода могут обеспечить все желаемые функции. Каждая цифровая логическая функция может быть реализована с использованием одного или нескольких компонентов, не выполненных в корпусе BGA.
Часто практически нет, если только проблема не заключается в отставании технологии на несколько циклов, поскольку именно к этому вас приводит отказ от корпусов BGA. Таких нишевых проблем много, но они неявно означают отказ от последних достижений в области интеграции и тактовой частоты. Когда этого недостаточно, вы должны заплатить за возможности BGA или создать специальный аксессуар для стандартного основного модуля.

Вы имеете в виду «все этапы», и кажется, что это может включать фактическую 8-слойную сборку печатной платы (медь + стекловолокно + ...).
Если да, то не делайте этого!
Хотя построение печатных плат теоретически является достаточно простой задачей, оно требует множества процессов, каждый из которых требует существенного опыта и некоторой степени тайных знаний, чтобы последовательно добиваться правильного результата.
Если вы включаете требование травления и сквозного покрытия отверстий, вы должны быть совершенно потрясающими, чтобы даже рассмотреть это, и даже в этом случае его следует избегать, если это вообще возможно. Затраты на строительство завода по производству самой печатной платы лучше потратить в другом месте.

Сборка печатной платы - другое дело. Выполнение этого самостоятельно может привести к печали, но в высшей степени выполнимо при достаточной компетентности и внимании к деталям.

Традиционно считается, что сборка BGA сложна и не может быть легко достигнута без навыков и опыта, НО я также видел отчеты людей, компетентных в сборке печатных плат, которые расширили эту возможность до сборки BGA с не большими усилиями, чем они ожидали. Таким образом, если вы технически компетентны и у вас есть люди, имеющие опыт сборки печатных плат на меньших уровнях, BGA может не быть катастрофой, о которой многие говорят. [Надеюсь, это правильное сочетание поощрения и предупреждения :-)]. [Примечание: я никогда не пытался собрать BGA лично и по возможности постараюсь, чтобы это сделали компетентные и опытные специалисты. Я ожидаю, что смогу сделать это приемлемо, если бы не было выбора.]

Для производства прототипов в лабораторных масштабах машина для захвата и размещения не является существенной, а стоимость достаточно высока, чтобы деньги можно было с пользой потратить в другом месте. Я видел производственные линии [в Китае], где автоматизированная машина для захвата и размещения работала вместе с «ручной машиной для захвата и размещения», состоящей из примерно 20 женщин за длинным столом с контейнерами для компонентов и пинцетом. Некоторые работы, по-видимому, были более рентабельными на ручной машине. Квалифицированный сборщик может стать чрезвычайно опытным в размещении деталей SMD и предлагает высокий уровень гибкости для изготовления прототипов.

Редактирование было ограничено по времени. Лаборатория будет использоваться образовательным учреждением, а также для обучения студентов. Студенты могут использовать более простое оборудование. Есть ли выгода в покупке чего-то более продвинутого?
@partoa - какая страна? Иран? Изготовление многослойной печатной платы — чрезвычайно сложная задача. Конечно, образовательное учреждение может сделать это, если будет решено, что это имеет отношение к курсу, но это нетривиальная задача и несколько периферийная по отношению к реальной электронике. Оптическая литография, травление, гальванопокрытие, сверление, прессы для ламинирования, препреговые исходные материалы, ... . Курс сам по себе.