Скільки ви знаєте про збалансовану мідь у друкованій платі (一)

Jan 12, 2023

Виробництво друкованої плати — це процес створення фізичної друкованої плати з конструкції друкованої плати відповідно до набору специфікацій. Розуміння специфікацій конструкції є важливим, оскільки це впливає на технологічність друкованих плат, продуктивність і продуктивність виробництва.

Однією з важливих специфікацій конструкції, якої слід дотримуватися, є «Збалансована мідь» у виробництві друкованих плат. Постійне покриття міддю має бути досягнуто в кожному шарі стека друкованої плати, щоб уникнути електричних і механічних проблем, які можуть перешкоджати роботі схеми.

По-перше, що означає баланс міді PCB?

Збалансована мідь - це метод симетричних мідних слідів у кожному шарі стека друкованої плати, який необхідний для уникнення скручування, згинання або деформації плати. Деякі інженери та виробники макетів наполягають на тому, щоб дзеркальний набір верхньої половини шару був повністю симетричним до нижньої половини друкованої плати.

PCB balance copper

По-друге, функція балансу міді на друкованій платі

1. Маршрутизація

Шар міді витравлюється для формування слідів, а мідь, яка використовується як сліди, переносить тепло разом із сигналами по всій платі. Це зменшує пошкодження від нерегулярного нагрівання дошки, яке може спричинити поломку внутрішніх рейок.

2. Радіатор

Мідь використовується як шар розсіювання тепла в схемі генерації електроенергії, що дозволяє уникнути використання додаткових компонентів розсіювання тепла та значно знижує вартість виробництва.

3. Збільшити товщину провідників і поверхневих майданчиків

Мідь, яка використовується як покриття на друкованій платі, збільшує товщину провідників і поверхні. Крім того, надійні міжшарові мідні з’єднання досягаються через пластинчасті наскрізні отвори.

4. Знижений опір заземлення та падіння напруги

Збалансована мідь на друкованій платі зменшує опір заземлення та падіння напруги, тим самим зменшуючи шум і в той же час підвищуючи ефективність джерела живлення.

По-третє, ефект міді балансу PCB

Під час виробництва друкованих плат, якщо розподіл міді між шарами нерівномірний, можуть виникнути такі проблеми:

1. Неправильний баланс стека

Збалансування стека означає наявність симетричних шарів у вашому дизайні, і ідея цього полягає в тому, щоб уникнути зон ризику, які можуть деформуватися під час складання стека та етапів ламінування.

Найкращий спосіб зробити це — розпочати проект стека в центрі дошки та розмістити там товсті шари. Часто стратегія розробника друкованої плати полягає в тому, щоб відобразити верхню половину стека з нижньою половиною.

Stackup
Симетрична суперпозиція

2. Розшаровування друкованої плати

Проблема в основному виникає через використання більш товстої міді (50 мкм або більше) на сердечниках, де мідна поверхня є незбалансованою, і, що ще гірше, майже немає мідної заливки в малюнку.

У цьому випадку мідна поверхня повинна бути доповнена «помилковими» ділянками або площинами, щоб запобігти висипанню препрегу на малюнок і подальшому розшаруванню або міжшаровому замиканню.

Відсутність розшарування друкованої плати: 85 відсотків міді наповнено внутрішніми шарами, тому заповнення препрегом достатньо без ризику розшарування.

lamination
Відсутність ризику розшарування друкованої плати

Існує ризик відшарування друкованої плати: мідь заповнена лише на 45 відсотків, а проміжний препрег недостатньо заповнений, і існує ризик відшарування.

lamination risk
3. Товщина шару діелектрика нерівномірна

Керування стеком шарів плати є ключовим елементом у розробці високошвидкісних плат. Щоб зберегти симетрію компонування, найбезпечнішим способом є збалансування шару діелектрика, а товщина шару діелектрика повинна бути розташована симетрично, як шари даху.

Але іноді важко досягти рівномірності товщини діелектрика. Це пов’язано з деякими виробничими обмеженнями. У цьому випадку дизайнеру доведеться зменшити допуск і врахувати нерівномірну товщину та певний ступінь викривлення.

Dielectric layer thickness

симетричний шар діелектрика

4. Поперечний переріз друкованої плати нерівний

Однією з поширених проблем незбалансованого дизайну є неправильний поперечний переріз дошки. Поклади міді в одних шарах більші, ніж в інших. Ця проблема пов’язана з тим, що консистенція міді не підтримується в різних шарах. У результаті при складанні деякі шари стають товщі, а інші шари з низьким вмістом міді залишаються тоншими. При боковому тиску на пластину вона деформується. Щоб цього уникнути, мідне покриття має бути симетричним відносно центрального шару.

5. Гібридна (змішана) ламінація

Іноді конструкції використовують змішані матеріали в шарах покрівлі. Різні матеріали мають різні термічні коефіцієнти (КТК). Цей тип гібридної структури підвищує ризик викривлення під час оплавлення.
По-четверте, вплив дисбалансу розподілу міді

Зміни в осадженні міді можуть спричинити викривлення друкованої плати. Нижче наведено деякі деформації та дефекти:

1. Деформація

Викривлення - це не що інше, як деформація форми дошки. Під час запікання та обробки дошки мідна фольга та підкладка зазнають різного механічного розширення та стиснення. Це призводить до відхилень у їх коефіцієнті розширення. Згодом внутрішні напруги, що виникають на дошці, призводять до викривлення.

Залежно від застосування матеріал друкованої плати може бути скловолокном або будь-яким іншим композитним матеріалом. У процесі виробництва друковані плати проходять багаторазову термічну обробку. Якщо тепло розподіляється нерівномірно і температура перевищує коефіцієнт теплового розширення (Tg), дошка буде деформуватися.

2. Погане гальванічне покриття струмопровідних моделей

Щоб правильно налаштувати процес покриття, дуже важливий баланс міді в провідному шарі. Якщо мідь не збалансована зверху та знизу або навіть у кожному окремому шарі, може статися перекриття та призвести до слідів або недотравлення з’єднань. Зокрема, це стосується диференціальних пар із виміряними значеннями імпедансу. Налагодити правильний процес покриття є складним, а іноді й неможливим. Тому важливо доповнювати баланс міді «фальшивими» латками або повною міддю.

Fill in the balance copper

Доповнено збалансованою міддю

Not fill in the balance copper
немає додаткової балансової міді

3. Арх

Якщо налив міді незбалансований, шар друкованої плати буде мати циліндричну або сферичну кривизну. Простою мовою можна сказати, що чотири кути столу закріплені, а верхня частина столу підноситься над ним. Називався він луком і став результатом технічного збою.

Лук створює напругу на поверхні в тому ж напрямку, що й крива. Крім того, через плату протікають випадкові струми.

PCB arch

лук

4. Ефект банта

1) крутити

На спотворення впливають такі фактори, як матеріал дошки, товщина тощо. Скручування виникає, коли будь-який кут дошки не вирівняно симетрично з іншими кутами. Одна конкретна поверхня піднімається по діагоналі, а потім інші кути закручуються. Дуже схоже на те, коли подушку витягують з одного кута столу, а інший кут скручують. Будь ласка, дивіться малюнок нижче.

PCB distortion

ефект спотворення

2) Смоляні порожнечі

Порожнечі смоли є просто результатом неправильного міднення. Під час монтажної напруги напруга прикладається до пластини асиметричним чином. Оскільки тиск є боковою силою, поверхні з тонкими відкладеннями міді виливатимуть смолу. Це створює порожнечу в цьому місці.

3) Вимірювання лука та повороту

Відповідно до IPC{{0}}, максимально допустиме значення для вигину та скручування становить 0,75 відсотка на платах із компонентами SMT і 1,5 відсотка для інших плат. На основі цього стандарту ми також можемо розрахувати вигин і скручування для певного розміру друкованої плати.

Припуск на дугу=довжина або ширина пластини × відсоток припуску на дугу / 100

Вимірювання скручування включає довжину діагоналі дошки. Враховуючи, що пластина обмежена одним із кутів і скручування діє в обох напрямках, фактор 2 включено.

Максимально допустиме скручування=2 x довжина діагоналі дошки x відсоток дозволу на кручення / 100

Тут ви можете побачити приклади дощок довжиною 4 дюйми та шириною 3 дюйми з діагоналлю 5 дюймів.

PCB maximum allowable distortion