PCB-tillverkning är processen att bygga ett fysiskt PCB från en PCB-design enligt en viss uppsättning specifikationer. Att förstå designspecifikationen är mycket viktigt eftersom det påverkar tillverkningsbarheten, prestanda och produktionsutbytet för PCB.
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.
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.
PCB balans koppar funktion
Routing
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 skivan som kan göra att interna skenor går sönder.
Radiator
Koppar används som värmeavledningsskiktet i kraftgenereringskretsen, vilket undviker användningen av ytterligare värmeavledningskomponenter och avsevärt minskar tillverkningskostnaden.
Öka tjockleken på ledare och ytkuddar
Koppar som används som plätering på ett PCB ökar tjockleken på ledare och ytkuddar. Dessutom uppnås robusta kopparanslutningar mellan skikten genom pläterade genomgående hål.
Minskad jordimpedans och spänningsfAlla
PCB-balanserad koppar minskar jordimpedans och spänningsfAlla, vilket minskar brus, och samtidigt kan det förbättra strömförsörjningens effektivitet.
PCB balans koppar effekt
Vid PCB-tillverkning, om fördelningen av koppar mellan staplar inte är enhetlig, kan följande problem uppstå:
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
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 fAlla 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% av kopparn är fylld i det inre lagret, så det räcker med att fylla med prepreg, det finns ingen risk för delaminering.
Ingen risk för PCB-delaminering
Det finns en risk för PCB-delaminering: koppar fylls endast med 45 %, och mellanskiktet prepreg är otillräckligt fylld, och det finns risk för delaminering.
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 fAllaet måste designern slappna av toleransen och tillåta ojämn tjocklek och viss grad av skevhet.
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.
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.
Inverkan av obalanserad kopparfördelning
Variationer i koppardeposition kan orsaka PCB-skevning. Vissa skevheter och defekter nämns nedan:
Warpage
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.
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. Detta gäller särskilt differentialpar med uppmätta impedansvärden. Att ställa in den korrekta pläteringsprocessen är komplicerad och ibland omöjlig. Därför är det viktigt att komplettera kopparbalansen med "falska" plåster eller full koppar.
Kompletteras med balanserad koppar
Ingen tilläggsbalans koppar
Om fören är obalanserad kommer PCB-skiktet att ha 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 kAllaades 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
Bågeeffekt
1. Vridning påverkas av faktorer som kretskortsmaterial och tjocklek. Vridning uppstår när ett hörn av brädan 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
1. Hartshålrum är helt enkelt resultatet av felaktig kopparplätering. Under monteringsspänning appliceras spänning på plattan på ett asymmetriskt sätt. Eftersom tryck är en sidokraft kommer ytor med tunna kopparavlagringar att blöda ut harts. Detta skapar ett tomrum på den platsen.
2. Mätning av båge och vridning Enligt IPC-6012 är det högsta tillåtna värdet för båge och vridning 0,75 % på brädor med SMT-komponenter och 1,5 % för andra brädor. 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 diagonala längd x vridning i procent / 100
Här kan du se exempel på brädor som är 4" långa och 3" breda, med en 5" diagonal.
Böjtillägg över hela längden = 4 x 0,75/100 = 0,03 tum
Böjtillägg i bredd = 3 x 0,75/100 = 0,0225 tum
Maximal tillåten förvrängning = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 tum
