Koliko znate o uravnoteženom bakru u PCB-u (一)

Proizvodnja PCB-a je proces izgradnje fizičkog PCB-a od PCB dizajna prema skupu specifikacija. Razumijevanje specifikacija dizajna je važno jer utiče na proizvodnost PCB-a, performanse i proizvodni prinos.

Jedna od važnih specifikacija dizajna koju treba pratiti je "Balanced Copper" u proizvodnji PCB-a. Konzistentna pokrivenost bakrom mora se postići u svakom sloju PCB-a kako bi se izbjegli električni i mehanički problemi koji mogu ometati performanse kola.

Prvo, šta znači PCB balans bakra?

Balansirani bakar je metoda simetričnih tragova bakra u svakom sloju PCB-a, što je neophodno kako bi se izbjeglo uvijanje, savijanje ili savijanje ploče. Neki inžinjeri i proizvođači rasporeda insistiraju na tome da zrcalno slaganje gornje polovine sloja bude potpuno simetrično u odnosu na donju polovinu PCB-a.

Drugo, PCB balans bakra funkcija

1. Routing

Bakarni sloj je urezan kako bi se formirali tragovi, a bakar koji se koristi kao tragovi nosi toplinu zajedno sa signalima po cijeloj ploči. Ovo smanjuje štetu od nepravilnog zagrijavanja ploče koja bi mogla uzrokovati lomljenje unutrašnjih šina.

2. Radijator

Bakar se koristi kao sloj za disipaciju toplote u krugu za proizvodnju električne energije, čime se izbegava upotreba dodatnih komponenti za rasipanje toplote i uveliko smanjuje proizvodni trošak.

3. Povećajte debljinu provodnika i površinskih jastučića

Bakar koji se koristi kao oplata na PCB-u povećava debljinu provodnika i površinskih površina. Osim toga, robusne međuslojne bakrene veze postižu se kroz obložene prolazne rupe.

4. Smanjena impedansa uzemljenja i pad napona

PCB balansirani bakar smanjuje impedanciju uzemljenja i pad napona, čime se smanjuje buka dok istovremeno povećava efikasnost napajanja.

Treće, PCB balans bakra efekt

U proizvodnji PCB-a, ako raspodjela bakra između slojeva nije ujednačena, mogu se pojaviti sljedeći problemi:

1. Nepravilan balans steka

Balansiranje hrpe znači imati simetrične slojeve u svom dizajnu, a ideja pri tome je da se odustanu od područja rizika koja bi se mogla deformirati tokom faza sklapanja i laminiranja.

Najbolji način da to učinite je da započnete dizajn kućice u sredini ploče i tamo postavite debele slojeve. Često je strategija dizajnera PCB-a da preslika gornju polovinu gomile sa donjom polovinom.

Simetrična superpozicija

2. Slojevi PCB-a

Problem uglavnom dolazi od korištenja debljeg bakra (50 um ili više) na jezgrama gdje je bakarna površina neuravnotežena, i što je još gore, gotovo da nema bakarne ispune u uzorku.

U ovom slučaju, bakrenu površinu treba nadopuniti "lažnim" područjima ili ravnima kako bi se spriječilo izlijevanje preprega u uzorak i naknadno odvajanje ili međuslojno kratko spajanje.

Nema raslojavanja PCB-a: 85 posto bakra je ispunjeno na unutrašnjim slojevima, tako da je punjenje prepregom dovoljno bez rizika od delaminacije.

Nema rizika od raslojavanja PCB-a

Postoji rizik od raslojavanja PCB-a: bakar je ispunjen samo 45 posto, a međuslojni prepreg je nedovoljno napunjen i postoji opasnost od delaminacije.

3. Debljina dielektričnog sloja je neujednačena

Upravljanje slojevima ploča je ključni element u dizajniranju brzih ploča. Da bi se održala simetrija rasporeda, najsigurniji način je balansiranje dielektričnog sloja, a debljina dielektričnog sloja treba biti raspoređena simetrično kao i krovni slojevi.

Ali ponekad je teško postići ujednačenost u debljini dielektrika. To je zbog nekih proizvodnih ograničenja. U ovom slučaju, dizajner će morati da smanji toleranciju i dozvoli neujednačenu debljinu i određeni stepen savijanja.

simetrični dielektrični sloj

4. Poprečni presjek ploče je neujednačen

Jedan od uobičajenih problema neuravnoteženog dizajna je nepravilan poprečni presjek ploče. Naslage bakra su veće u nekim slojevima od drugih. Ovaj problem proizlazi iz činjenice da se konzistencija bakra ne održava u različitim slojevima. Kao rezultat toga, kada se sklope, neki slojevi postaju deblji, dok drugi slojevi sa niskim taloženjem bakra ostaju tanji. Kada se pritisne bočno na ploču, ona se deformiše. Da bi se to izbjeglo, bakarni sloj mora biti simetričan u odnosu na središnji sloj.

5. Hibridna (mešoviti materijal) laminacija

Ponekad dizajni koriste miješane materijale u krovnim slojevima. Različiti materijali imaju različite termičke koeficijente (CTC). Ova vrsta hibridne strukture povećava rizik od savijanja tokom montaže reflow.
Četvrto, uticaj neravnoteže distribucije bakra

Varijacije u taloženju bakra mogu uzrokovati iskrivljenje PCB-a. Neka iskrivljenja i nedostaci su navedeni u nastavku:

1. Warpage

Iskrivljenje nije ništa drugo nego deformacija oblika ploče. Tokom pečenja i rukovanja pločom, bakarna folija i podloga će biti podvrgnuti različitom mehaničkom širenju i kompresiji. To dovodi do odstupanja u njihovom koeficijentu ekspanzije. Nakon toga, unutrašnja naprezanja nastala na ploči dovode do savijanja.

Ovisno o primjeni, PCB materijal može biti fiberglas ili bilo koji drugi kompozitni materijal. Tokom proizvodnog procesa, ploče se podvrgavaju višestrukim termičkim tretmanima. Ako toplina nije ravnomjerno raspoređena i temperatura premašuje koeficijent toplinskog širenja (Tg), ploča će se iskriviti.

2. Loša galvanizacija provodljivih uzoraka

Za pravilno postavljanje procesa oblaganja, ravnoteža bakra na provodnom sloju je vrlo važna. Ako bakar nije izbalansiran na vrhu i na dnu, ili čak u svakom pojedinačnom sloju, može doći do preklapanja i dovesti do tragova ili podgrizanja veza. Ovo se posebno odnosi na diferencijalne parove sa izmerenim vrednostima impedanse. Postavljanje ispravnog procesa oblaganja je složeno i ponekad nemoguće. Stoga je važno nadopuniti balans bakra "lažnim" zakrpama ili punim bakrom.

Dopunjen balansiranim bakrom

nema dopunskog balansa bakra

3. Arch

Ako je sipanje bakra neuravnoteženo, sloj PCB-a će pokazati cilindrično ili sferično zakrivljenje. Jednostavnim jezikom, možete reći da su četiri ugla stola fiksirana i da se vrh stola izdiže iznad njega. Zvao se luk i bio je rezultat tehničkog kvara.

Luk stvara napetost na površini u istom smjeru kao i kriva. Također, uzrokuje da nasumične struje teku kroz ploču.

luk

4. Efekat luka

1) uvijanje

Na izobličenje utiču faktori kao što su materijal ploče, debljina itd. Uvijanje se dešava kada bilo koji ugao ploče nije simetrično poravnat sa drugim uglovima. Jedna određena površina ide dijagonalno gore, a zatim se drugi uglovi uvijaju. Vrlo slično kao kada se jastuk izvuče iz jednog ugla stola dok je drugi ugao uvrnut. Molimo pogledajte sliku ispod.

efekat izobličenja

2) Praznine od smole

Praznine od smole su jednostavno rezultat nepravilne bakrene obloge. Za vrijeme montažnog naprezanja, napon se primjenjuje na ploču na asimetričan način. Budući da je pritisak bočna sila, površine sa tankim naslagama bakra će krvariti smolu. Ovo stvara prazninu na toj lokaciji.

3) Mjerenje luka i uvijanja

Prema IPC{{0}}, maksimalna dozvoljena vrijednost za savijanje i uvijanje je 0,75 posto za ploče sa SMT komponentama i 1,5 posto za ostale ploče. Na osnovu ovog standarda, takođe možemo izračunati savijanje i uvijanje za određenu veličinu PCB-a.

Dodatak za luk=dužina ili širina ploče × postotak dodatka za luk / 100

Mjerenje uvijanja uključuje dužinu dijagonale ploče. Uzimajući u obzir da je ploča ograničena jednim od uglova i da uvijanje djeluje u oba smjera, faktor 2 je uključen.

Maksimalno dozvoljeno uvijanje=2 x dužina dijagonale ploče x postotak dozvoljenog uvijanja / 100

Ovdje možete vidjeti primjere dasaka dužine 4" i širine 3" sa dijagonalom od 5".

Mjerenje torzije luka

Količina savijanja po cijeloj dužini {{0}} x 0,75/100=0.03 inča

Dodatak za savijanje u širini {{0}} x 0,75/100=0.0225 inča

Maksimalno dozvoljeno izobličenje {{0}} x 5 x 0,75/100=0.075 inča