Hur mycket vet du om balanserad koppar i PCB(一)

PCB-tillverkning är processen att bygga ett fysiskt PCB från en PCB-design enligt en uppsättning specifikationer. Att förstå designspecifikationer är viktigt eftersom det påverkar PCB-tillverkning, prestanda och produktionsutbyte.

En av de viktiga designspecifikationerna att följa är "Balanced Copper" vid PCB-tillverkning. Konsekvent koppartäckning måste uppnås i varje lager av PCB-stapeln för att undvika elektriska och mekaniska problem som kan hindra kretsens prestanda.

För det första, vad betyder PCB balans koppar?

Balanserad koppar är en metod för symmetriska kopparspår i varje lager av PCB-stapeln, vilket är nödvändigt för att undvika vridning, böjning eller skevhet av kortet. Vissa layoutingenjörer och tillverkare insisterar på att den spegelvända stapeln av den övre halvan av lagret är helt symmetrisk med den nedre halvan av PCB:n.

För det andra, PCB balans koppar funktion

1. Rutning

Kopparskiktet etsas för att bilda spåren, och kopparn som används som spår bär värmen tillsammans med signalerna genom hela kortet. Detta minskar skador från oregelbunden uppvärmning av brädet som kan göra att interna skenor går sönder.

2. Kylare

Koppar används som värmeavledningsskiktet i kraftgenereringskretsen, vilket undviker användningen av ytterligare värmeavledningskomponenter och avsevärt minskar tillverkningskostnaden.

3. Öka tjockleken på ledare och ytkuddar

Koppar som används som plätering på ett PCB ökar tjockleken på ledare och ytlandningar. Dessutom uppnås robusta kopparanslutningar mellan skikten genom pläterade genomgående hål.

4. Minskad jordimpedans och spänningsfall

PCB-balanserad koppar minskar jordimpedans och spänningsfall, vilket minskar brus samtidigt som strömförsörjningens effektivitet ökar.

Tredje, PCB balans koppar effekt

Vid PCB-tillverkning, om fördelningen av koppar mellan skikten inte är enhetlig, kan följande problem uppstå:

1. Felaktig stackbalans

Att balansera en stack innebär att ha symmetriska lager i din design, och tanken med att göra det är att avstå från riskområden som kan deformeras under stackmonteringen och lamineringen.

Det bästa sättet att göra detta är att starta stackhusdesignen i mitten av brädet och placera de tjocka lagren där. Ofta är PCB-designerns strategi att spegla den övre halvan av stapeln med den nedre halvan.

Symmetrisk överlagring

2. PCB-skiktning

Problemet kommer främst från att använda tjockare koppar (50um eller mer) på kärnor där kopparytan är obalanserad, och ännu värre, det finns nästan ingen kopparfyllning i mönstret.

I detta fall måste kopparytan kompletteras med "falska" områden eller plan för att förhindra spill av prepreg in i mönstret och efterföljande delaminering eller kortslutning mellan skikten.

Ingen PCB-delaminering: 85 procent av kopparn är fylld på de inre lagren, så det räcker med att fylla med prepreg utan risk för delaminering.

Ingen risk för PCB-delaminering

Det finns en risk för PCB-delaminering: kopparn är bara fylld till 45 procent, och mellanskiktet prepreg är otillräckligt fylld, och det finns risk för delaminering.

3. Tjockleken på det dielektriska skiktet är ojämn

Hantering av brädlagerstack är en nyckelfaktor vid design av höghastighetstavlor. För att upprätthålla symmetrin i layouten är det säkraste sättet att balansera det dielektriska skiktet, och tjockleken på det dielektriska skiktet bör arrangeras symmetriskt som takskikten.

Men det är ibland svårt att uppnå enhetlighet i dielektrisk tjocklek. Detta beror på vissa tillverkningsbegränsningar. I det här fallet måste designern slappna av toleransen och tillåta ojämn tjocklek och viss grad av skevhet.

symmetriskt dielektriskt skikt

4. Kretskortets tvärsnitt är ojämnt

Ett av de vanligaste problemen med obalanserad design är felaktig brädetvärsnitt. Kopparfyndigheter är större i vissa lager än andra. Detta problem beror på det faktum att kopparns konsistens inte bibehålls över de olika skikten. Som ett resultat blir vissa lager tjockare när de monteras, medan andra lager med låg kopparavsättning förblir tunnare. När tryck appliceras i sidled på plattan deformeras den. För att undvika detta måste koppartäckningen vara symmetrisk med avseende på mittskiktet.

5. Hybrid (blandat material) laminering

Ibland använder konstruktioner blandade material i takskikten. Olika material har olika termiska koefficienter (CTC). Denna typ av hybridstruktur ökar risken för skevhet under återflödesmontering.
Fjärde, påverkan av koppar distribution obalans

Variationer i koppardeposition kan orsaka PCB-skevning. Några skevheter och defekter nämns nedan:

1. Skevhet

Skevhet är inget annat än en deformation av brädans form. Under gräddningen och hanteringen av skivan kommer kopparfolien och substratet att genomgå olika mekanisk expansion och kompression. Detta leder till avvikelser i deras expansionskoefficient. Därefter leder inre spänningar som utvecklas på brädan till skevhet.

Beroende på applikation kan PCB-materialet vara glasfiber eller något annat kompositmaterial. Under tillverkningsprocessen genomgår kretskort flera värmebehandlingar. Om värmen inte är jämnt fördelad och temperaturen överstiger värmeutvidgningskoefficienten (Tg) kommer kortet att skeva.

2. Dålig galvanisering av ledande mönster

För att korrekt ställa in pläteringsprocessen är balansen av koppar på det ledande lagret mycket viktig. Om kopparn inte är balanserad på topp och botten, eller till och med i varje enskilt lager, kan överplätering uppstå och leda till spår eller underetsning av anslutningar. I synnerhet gäller detta differentialpar med uppmätta impedansvärden. Att ställa in den korrekta pläteringsprocessen är komplex och ibland omöjlig. Därför är det viktigt att komplettera kopparbalansen med "falska" plåster eller full koppar.

Kompletteras med balanserad koppar

ingen kompletterande balans koppar

3. Arch

Om koppargjutningen är obalanserad kommer PCB-skiktet att uppvisa cylindrisk eller sfärisk krökning. På ett enkelt språk kan man säga att de fyra hörnen på ett bord är fixerade och att toppen av bordet reser sig över det. Den kallades för bågen och var resultatet av ett tekniskt fel.

Bågen skapar spänning på ytan i samma riktning som kurvan. Det gör också att slumpmässiga strömmar flyter genom kortet.

rosett

4. Bågeeffekt

1) vrid

Förvrängning påverkas av faktorer som skivans material, tjocklek, etc. Vridning uppstår när ett hörn av skivan inte är symmetriskt inriktat med de andra hörnen. En speciell yta går upp diagonalt, och sedan vrider sig de andra hörnen. Mycket likt när en kudde dras från ett hörn av ett bord medan det andra hörnet vrids. Se figuren nedan.

distorsionseffekt

2) Hartshålrum

Hartshålrum är helt enkelt resultatet av felaktig kopparplätering. Under monteringsspänning appliceras påkänning på plattan på ett asymmetriskt sätt. Eftersom trycket är en sidokraft kommer ytor med tunna kopparavlagringar att blöda ut harts. Detta skapar ett tomrum på den platsen.

3) Mätning av båge och vridning

Enligt IPC{{0}} är det högsta tillåtna värdet för böj och vridning 0,75 procent på kort med SMT-komponenter och 1,5 procent för andra kort. Baserat på denna standard kan vi även beräkna böjningen och vridningen för en specifik PCB-storlek.

Bågtillåten=plåtlängd eller bredd × procent av bågtillåten / 100

Vridningsmåttet involverar brädets diagonala längd. Med tanke på att plattan är begränsad av ett av hörnen och vridningen verkar i båda riktningarna, ingår faktor 2.

Maximal tillåten vridning=2 x brädets diagonallängd x vridning i procent / 100

Här kan du se exempel på brädor som är 4" långa och 3" breda, med en 5" diagonal.

Bågtorsionsmätning

Böjtillägg över hela längden {{0}} x 0,75/100=0,03 tum

Böjtillägg i bredd {{0}} x 0,75/100=0,0225 tum

Maximal tillåten förvrängning {{0}} x 5 x 0,75/100=0.075 tum