Hoeveel weet u over het gebalanceerde koper in PCB's (一)

PCB-fabricage is het proces van het bouwen van een fysieke PCB van een PCB-ontwerp volgens een reeks specificaties. Het begrijpen van ontwerpspecificaties is belangrijk omdat dit van invloed is op de maakbaarheid, prestaties en productieopbrengst van PCB's.

Een van de belangrijke ontwerpspecificaties die moeten worden gevolgd, is "Balanced Copper" bij de fabricage van PCB's. Consistente koperdekking moet worden bereikt in elke laag van de PCB-stackup om elektrische en mechanische problemen te voorkomen die de circuitprestaties kunnen belemmeren.

Ten eerste, wat betekent PCB-balanskoper?

Gebalanceerd koper is een methode van symmetrische kopersporen in elke laag van de PCB-stackup, wat nodig is om draaien, buigen of kromtrekken van het bord te voorkomen. Sommige lay-outingenieurs en fabrikanten dringen erop aan dat de gespiegelde stapeling van de bovenste helft van de laag volledig symmetrisch is ten opzichte van de onderste helft van de printplaat.

Ten tweede, PCB-saldo koperfunctie

1. Routing

De koperlaag is geëtst om de sporen te vormen, en het koper dat als sporen wordt gebruikt, voert de warmte samen met de signalen door het hele bord. Dit vermindert schade door onregelmatige verwarming van het bord waardoor interne rails kunnen breken.

2. Radiateur

Koper wordt gebruikt als de warmteafvoerlaag van het stroomopwekkingscircuit, waardoor het gebruik van extra warmteafvoercomponenten wordt vermeden en de fabricagekosten aanzienlijk worden verlaagd.

3. Vergroot de dikte van geleiders en oppervlaktekussens

Koper dat als beplating op een printplaat wordt gebruikt, vergroot de dikte van geleiders en oppervlaktelanden. Bovendien worden robuuste koperen verbindingen tussen de lagen gerealiseerd door geplateerde doorgaande gaten.

4. Verminderde grondimpedantie en spanningsval

PCB-gebalanceerd koper vermindert aardimpedantie en spanningsval, waardoor ruis wordt verminderd en tegelijkertijd de efficiëntie van de voeding wordt verhoogd.

Ten derde, PCB-saldo kopereffect

Als bij de productie van PCB's de verdeling van koper tussen de lagen niet uniform is, kunnen de volgende problemen optreden:

1. Onjuiste stapelbalans

Een stapel balanceren betekent symmetrische lagen in uw ontwerp hebben, en het idee daarbij is om risicogebieden te vermijden die zouden kunnen vervormen tijdens de stapelmontage en lamineerfasen.

De beste manier om dit te doen, is door het ontwerp van het stapelhuis in het midden van het bord te starten en daar de dikke lagen te plaatsen. Vaak is de strategie van de PCB-ontwerper om de bovenste helft van de stackup te spiegelen met de onderste helft.

Symmetrische superpositie

2. PCB-gelaagdheid

Het probleem komt voornamelijk door het gebruik van dikker koper (50um of meer) op kernen waar het koperoppervlak uit balans is, en erger nog, er is bijna geen kopervulling in het patroon.

In dit geval moet het koperen oppervlak worden aangevuld met "valse" gebieden of vlakken om morsen van prepreg in het patroon en daaropvolgende delaminatie of kortsluiting tussen de lagen te voorkomen.

Geen delaminatie van PCB's: 85 procent van het koper is op de binnenste lagen gevuld, dus vullen met prepreg is voldoende zonder risico op delaminatie.

Geen risico op delaminatie van printplaten

Er bestaat een risico op delaminatie van PCB's: het koper is slechts voor 45 procent gevuld, en de prepreg tussenlaag is onvoldoende gevuld, en er is een risico op delaminatie.

3. De dikte van de diëlektrische laag is ongelijk

Board layer stack management is een sleutelelement bij het ontwerpen van high-speed boards. Om de symmetrie van de lay-out te behouden, is de veiligste manier om de diëlektrische laag in evenwicht te brengen en de dikte van de diëlektrische laag moet symmetrisch worden gerangschikt zoals de daklagen.

Maar het is soms moeilijk om uniformiteit in diëlektrische dikte te bereiken. Dit komt door enkele productiebeperkingen. In dit geval zal de ontwerper de tolerantie moeten versoepelen en rekening moeten houden met ongelijkmatige dikte en enige mate van kromtrekken.

symmetrische diëlektrische laag

4. De doorsnede van de printplaat is ongelijk

Een van de meest voorkomende onevenwichtige ontwerpproblemen is een onjuiste doorsnede van het bord. Koperafzettingen zijn in sommige lagen groter dan in andere. Dit probleem komt voort uit het feit dat de consistentie van het koper niet behouden blijft over de verschillende lagen heen. Als gevolg hiervan worden sommige lagen bij montage dikker, terwijl andere lagen met een lage koperafzetting dunner blijven. Wanneer zijdelings druk op de plaat wordt uitgeoefend, vervormt deze. Om dit te voorkomen, moet de koperdekking symmetrisch zijn ten opzichte van de middelste laag.

5. Hybride (gemengd materiaal) lamineren

Soms gebruiken ontwerpen gemengde materialen in de daklagen. Verschillende materialen hebben verschillende thermische coëfficiënten (CTC). Dit type hybride structuur verhoogt het risico op kromtrekken tijdens de reflow-montage.
Ten vierde, de invloed van onbalans in de koperdistributie

Variaties in koperafzetting kunnen PCB-vervorming veroorzaken. Enkele kromtrekken en defecten worden hieronder vermeld:

1. Warpage

Warpage is niets anders dan een vervorming van de vorm van het bord. Tijdens het bakken en hanteren van de plaat ondergaan de koperfolie en het substraat verschillende mechanische uitzetting en compressie. Dit leidt tot afwijkingen in hun uitzettingscoëfficiënt. Vervolgens leiden interne spanningen op het bord tot kromtrekken.

Afhankelijk van de toepassing kan het PCB-materiaal glasvezel of een ander composietmateriaal zijn. Tijdens het fabricageproces ondergaan printplaten meerdere warmtebehandelingen. Als de warmte niet gelijkmatig wordt verdeeld en de temperatuur de thermische uitzettingscoëfficiënt (Tg) overschrijdt, zal de plaat kromtrekken.

2. Slechte galvanisatie van geleidende patronen

Om het plateringsproces goed in te richten, is de balans van koper op de geleidende laag erg belangrijk. Als het koper niet gebalanceerd is aan de boven- en onderkant, of zelfs in elke afzonderlijke laag, kan overplating optreden en leiden tot sporen of onderetsing van verbindingen. Dit betreft met name differentiële paren met gemeten impedantiewaarden. Het opzetten van het juiste plateringsproces is complex en soms onmogelijk. Daarom is het belangrijk om de koperbalans aan te vullen met "nep" patches of volledig koper.

Aangevuld met Balanced Copper

geen aanvullend saldo koper

3. Boog

Als het gieten van koper uit balans is, zal de PCB-laag een cilindrische of bolvormige kromming vertonen. In eenvoudige taal kun je zeggen dat de vier hoeken van een tafel vast zijn en dat het tafelblad erboven uitsteekt. Het heette de boog en was het resultaat van een technische storing.

De boog zorgt voor spanning op het oppervlak in dezelfde richting als de bocht. Het veroorzaakt ook willekeurige stromen door het bord.

boog

4. Boogeffect

1) draaien

Vervorming wordt beïnvloed door factoren zoals plaatmateriaal, dikte, enz. Verdraaiing treedt op wanneer een hoek van de plaat niet symmetrisch is uitgelijnd met de andere hoeken. Een bepaald oppervlak gaat diagonaal omhoog en dan draaien de andere hoeken. Vergelijkbaar met wanneer een kussen uit de ene hoek van een tafel wordt getrokken terwijl de andere hoek wordt gedraaid. Raadpleeg de onderstaande afbeelding.

vervormingseffect

2) Harsleemtes

Harsleemtes zijn eenvoudigweg het gevolg van onjuist verkoperen. Tijdens montagespanning wordt spanning op een asymmetrische manier op de plaat uitgeoefend. Aangezien druk een zijdelingse kracht is, zullen oppervlakken met dunne koperafzettingen hars laten bloeden. Hierdoor ontstaat er een leegte op die plek.

3) Meting van boog en draai

Volgens IPC{{0}} is de maximaal toegestane waarde voor buigen en draaien 0,75 procent op borden met SMT-componenten en 1,5 procent voor andere borden. Op basis van deze norm kunnen we ook de buiging en torsie berekenen voor een specifieke printplaatmaat.

Buigtoeslag=plaatlengte of -breedte × percentage boegtoeslag / 100

De twistmeting betreft de diagonale lengte van het bord. Aangezien de plaat wordt beperkt door een van de hoeken en de draaiing in beide richtingen werkt, is factor 2 inbegrepen.

Maximaal toegestane twist=2 x diagonale lengte board x percentage twisttoeslag / 100

Hier ziet u voorbeelden van planken die 4 "lang en 3" breed zijn, met een diagonaal van 5 ".

Boog torsie meting

Buigtoeslag over de gehele lengte {{0}} x 0,75/100=0,03 inch

Buigtoeslag in de breedte {{0}} x 0,75/100=0.0225 inch

Maximaal toegestane vervorming {{0}} x 5 x 0,75/100=0.075 inch