Kuinka paljon tiedät tasapainotetusta kuparista PCB:ssä (一)

Piirilevyjen valmistus on prosessi, jossa rakennetaan fyysinen piirilevy PCB-suunnittelusta tiettyjen eritelmien mukaisesti. Suunnitteluspesifikaatioiden ymmärtäminen on tärkeää, koska se vaikuttaa piirilevyjen valmistettavuuteen, suorituskykyyn ja tuotannon saantoon.

Yksi tärkeimmistä noudatettavista suunnitteluspesifikaatioista on "Balanced Copper" piirilevyjen valmistuksessa. Johdonmukainen kuparipeitto on saavutettava PCB-pinon jokaisessa kerroksessa, jotta vältetään sähköiset ja mekaaniset ongelmat, jotka voivat haitata piirin suorituskykyä.

Ensinnäkin mitä PCB-tasapaino kupari tarkoittaa?

Tasapainotettu kupari on menetelmä symmetristen kuparijälkien luomiseksi jokaiseen piirilevypinon kerrokseen, mikä on välttämätöntä levyn vääntymisen, taipumisen tai vääntymisen välttämiseksi. Jotkut taittoinsinöörit ja valmistajat vaativat, että kerroksen yläosan peilattu pino on täysin symmetrinen piirilevyn alaosan kanssa.

Toiseksi, PCB-tasapaino kuparitoiminto

1. Reititys

Kuparikerros syövytetään jälkien muodostamiseksi, ja jälkinä käytetty kupari kuljettaa lämpöä signaalien mukana läpi levyn. Tämä vähentää levyn epäsäännöllisen kuumenemisen aiheuttamia vaurioita, jotka voivat aiheuttaa sisäkiskojen rikkoutumisen.

2. Jäähdytin

Kuparia käytetään sähköntuotantopiirin lämmönpoistokerroksena, mikä välttää ylimääräisten lämmönpoistokomponenttien käytön ja alentaa huomattavasti valmistuskustannuksia.

3. Lisää johtimien ja pintatyynyjen paksuutta

Piirilevyn pinnoitteena käytetty kupari lisää johtimien ja pinnan paksuutta. Lisäksi lujat välikerrosten kupariliitokset saadaan aikaan pinnoitettujen läpimenevien reikien kautta.

4. Pienempi maaimpedanssi ja jännitehäviö

PCB-balansoitu kupari vähentää maaimpedanssia ja jännitehäviötä, mikä vähentää melua ja samalla lisää tehonsyötön hyötysuhdetta.

Kolmanneksi PCB tasapainottaa kuparivaikutusta

Piirilevyjen valmistuksessa, jos kuparin jakautuminen kerrosten välillä ei ole tasaista, voi ilmetä seuraavia ongelmia:

1. Virheellinen pinon tasapaino

Pinon tasapainottaminen tarkoittaa symmetrisiä kerroksia suunnittelussasi, ja ideana on välttää riskialueita, jotka voivat muuttua pinon kokoonpanon ja laminoinnin aikana.

Paras tapa tehdä tämä on aloittaa pinotalosuunnittelu laudan keskeltä ja sijoittaa paksut kerrokset sinne. Usein piirilevysuunnittelijan strategiana on peilata pinon yläosa ja alapuoli.

Symmetrinen superpositio

2. PCB-kerrostus

Ongelma johtuu pääasiassa paksumman kuparin (50um tai enemmän) käyttämisestä ytimissä, joissa kuparipinta on epätasapainossa, ja mikä pahempaa, kuviossa ei ole juuri lainkaan kuparia.

Tässä tapauksessa kuparipinta on täydennettävä "väärillä" alueilla tai tasoilla, jotta estetään prepregin roiskuminen kuvioon ja sitä seuraava delaminaatio tai kerrosten välinen oikosulku.

Ei PCB-delaminaatiota: 85 prosenttia kuparista on täytetty sisäkerroksilla, joten täyttö prepregillä riittää ilman delaminaatioriskiä.

Ei PCB-delaminaation riskiä

PCB:n delaminaatioriski on olemassa: kupari on täytetty vain 45-prosenttisesti, ja välikerroksen prepreg ei ole täytetty riittävästi, ja on olemassa delaminaatioriski.

3. Dielektrisen kerroksen paksuus on epätasainen

Levyjen kerrosten pinon hallinta on keskeinen elementti nopeiden levyjen suunnittelussa. Asettelun symmetrian säilyttämiseksi turvallisin tapa on tasapainottaa eristekerros ja eristekerroksen paksuus tulee järjestää symmetrisesti kuten kattokerrokset.

Mutta joskus on vaikeaa saavuttaa dielektrisen paksuuden tasaisuutta. Tämä johtuu joistakin valmistusrajoituksista. Tässä tapauksessa suunnittelijan on vähennettävä toleranssia ja sallittava epätasainen paksuus ja jonkinasteinen vääntyminen.

symmetrinen dielektrinen kerros

4. Piirilevyn poikkileikkaus on epätasainen

Yksi yleisistä epätasapainoisista suunnitteluongelmista on levyn väärä poikkileikkaus. Kuparikerrostumat ovat joissakin kerroksissa suurempia kuin toisissa. Tämä ongelma johtuu siitä tosiasiasta, että kuparin konsistenssi ei säily eri kerroksissa. Tämän seurauksena jotkin kerrokset paksuuntuvat kootessa, kun taas toiset kerrokset, joissa on vähän kuparia, jäävät ohuemmiksi. Kun levyyn kohdistetaan painetta sivusuunnassa, se muotoutuu. Tämän välttämiseksi kuparipeitto on oltava symmetrinen keskikerroksen suhteen.

5. Hybridilaminointi (sekoitetut materiaalit).

Joskus suunnittelussa käytetään sekamateriaaleja kattokerroksissa. Eri materiaaleilla on erilaiset lämpökertoimet (CTC). Tämän tyyppinen hybridirakenne lisää vääntymisriskiä uudelleenvirtauskokoonpanon aikana.
Neljänneksi kuparin jakautumisen epätasapainon vaikutus

Kuparin kerrostumisen vaihtelut voivat aiheuttaa piirilevyn vääntymistä. Jotkut vääntymät ja viat on mainittu alla:

1. Väännys

Vääntyminen ei ole muuta kuin levyn muodon muodonmuutosta. Paiston ja levyn käsittelyn aikana kuparikalvo ja alusta joutuvat erilaiseen mekaaniseen laajenemiseen ja puristumiseen. Tämä johtaa poikkeamiin niiden laajenemiskertoimessa. Tämän jälkeen levylle kehittyneet sisäiset jännitykset johtavat vääntymiseen.

Sovelluksesta riippuen PCB-materiaali voi olla lasikuitua tai mitä tahansa muuta komposiittimateriaalia. Valmistusprosessin aikana piirilevyt läpikäyvät useita lämpökäsittelyjä. Jos lämpö ei ole jakautunut tasaisesti ja lämpötila ylittää lämpölaajenemiskertoimen (Tg), levy vääntyy.

2. Johtavien kuvioiden huono galvanointi

Päällystysprosessin oikein määrittämiseksi on erittäin tärkeää kuparin tasapaino johtavassa kerroksessa. Jos kupari ei ole tasapainossa ylä- ja alapuolella tai edes jokaisessa yksittäisessä kerroksessa, voi tapahtua ylipinnoitusta ja se voi johtaa liitosten jälkiin tai alikuormiin. Tämä koskee erityisesti differentiaalipareja mitatuilla impedanssiarvoilla. Oikean pinnoitusprosessin määrittäminen on monimutkaista ja joskus mahdotonta. Siksi on tärkeää täydentää kuparitasapainoa "vääreillä" laastareilla tai täyskuparilla.

Täydennetty tasapainotetulla kuparilla

ei ylimääräistä kuparia

3. Arch

Jos kuparin kaato on epätasapainossa, PCB-kerroksessa on lieriömäinen tai pallomainen kaarevuus. Yksinkertaisella kielellä voidaan sanoa, että pöydän neljä kulmaa ovat kiinteät ja pöydän yläosa nousee sen yläpuolelle. Sitä kutsuttiin jousiksi ja se oli seurausta teknisestä häiriöstä.

Jousi luo jännitystä pintaan samaan suuntaan kuin käyrä. Lisäksi se saa satunnaisia ​​virtoja kulkemaan levyn läpi.

keula-

4. Jousiefekti

1) kierre

Vääristymiseen vaikuttavat tekijät, kuten levyn materiaali, paksuus jne. Kiertyminen tapahtuu, kun jokin levyn kulma ei ole symmetrisesti kohdistettu muihin kulmiin. Yksi tietty pinta nousee vinosti, ja sitten muut kulmat kiertyvät. Hyvin samanlainen kuin silloin, kun tyynyä vedetään pöydän yhdestä kulmasta ja toista kulmaa kierretään. Katso alla olevaa kuvaa.

vääristymä vaikutus

2) Hartsityhjiöt

Hartsityhjät ovat yksinkertaisesti seurausta väärästä kuparipinnoituksesta. Asennusjännityksen aikana levyyn kohdistuu jännitys epäsymmetrisesti. Koska paine on sivusuuntainen voima, pinnat, joissa on ohuita kuparikerrostumia, vuotavat hartsia. Tämä luo tyhjiön kyseiseen paikkaan.

3) Jousen ja kierteen mittaus

IPC{{0}}:n mukaan taivutuksen ja kierteen suurin sallittu arvo on 0,75 prosenttia SMT-komponenteilla varustetuissa levyissä ja 1,5 prosenttia muissa levyissä. Tämän standardin perusteella voimme myös laskea taivutuksen ja kierteen tietylle piirilevykoolle.

Jousivara=levyn pituus tai leveys × prosenttiosuus jousivarasta / 100

Kierremittaus sisältää laudan diagonaalisen pituuden. Ottaen huomioon, että levyä rajoittaa yksi kulmista ja kierre vaikuttaa molempiin suuntiin, tekijä 2 on mukana.

Suurin sallittu kierre=2 x laudan diagonaalin pituus x kiertymisvaraprosentti / 100

Täällä voit nähdä esimerkkejä laudoista, jotka ovat 4" pitkiä ja 3" leveitä ja joiden lävistäjä on 5".

Keulan vääntömittaus

Taivutusvara koko pituudelta {{0}} x 0,75/100=0,03 tuumaa

Taivutusvara leveydessä {{0}} x 0,75/100=0,0225 tuumaa

Suurin sallittu vääristymä {{0}} x 5 x 0,75/100=0,075 tuumaa