"Evenwichtig koper" in de PCB-productie

PCB-productie is het proces van het bouwen van een fysiek PCB uit een PCB-ontwerp volgens een bepaalde reeks specificaties.Het begrijpen van de ontwerpspecificatie is erg belangrijk, omdat het de fabricage mogelijkheid beïnvloedt, prestaties en productieopbrengst van het PCB.

Eén van de belangrijke ontwerpspecificaties die moet worden gevolgd, is "Balanced Copper" in de PCB-productie.Er moet in elke laag van de PCB-stapeling een consistente koperdekking worden bereikt om elektrische en mechanische problemen te voorkomen die de prestaties van het circuit kunnen belemmeren.

Wat betekent PCB-balans koper?

Uitgebalanceerd koper is een methode om symmetrische kopersporen in elke laag van de PCB-stapel te maken, die nodig is om draaiing, buiging of vervorming van het bord te voorkomen.Sommige lay-out ingenieurs en fabrikanten staan erop dat de spiegelstapel van de bovenste helft van de laag volledig symmetrisch is met de onderste helft van het PCB.

PCB-balans koperfunctie

Routing

De koperlaag wordt gegraveerd om de sporen te vormen, en het koper dat als sporen wordt gebruikt, draagt de warmte samen met de signalen door het bord.Dit vermindert de schade door onregelmatig verwarmen van het bord waardoor de interne rails kunnen breken.

Radiatoren

Koper wordt gebruikt als warmteafvoerlaag van het elektriciteitsopwekkingscircuit, waardoor het gebruik van extra warmteafvoercomponenten wordt vermeden en de productiekosten sterk worden verlaagd.

Verhoog de dikte van geleiders en oppervlakte pads

Koper dat als bekleding op een PCB wordt gebruikt, verhoogt de dikte van geleiders en oppervlaktepads.

Verminderde grondimpedantie en spanningsverlies

PCB-gebalanceerd koper vermindert de grondimpedantie en spanningsdaling, waardoor het geluid wordt verminderd en tegelijkertijd de efficiëntie van de voedingsbron kan worden verbeterd.

Kopereffect op de PCB-balans

Bij de vervaardiging van PCB's kunnen de volgende problemen optreden als de verdeling van koper tussen stapels niet gelijkmatig is:

Onjuiste stapelbalans

Het balanceren van een stapel betekent dat je in je ontwerp symmetrische lagen hebt, en de bedoeling is om risicogebieden te vermijden die kunnen vervormen tijdens de stapelassemblage en laminatiefasen.

De beste manier om dit te doen is om te beginnen met de stapel huis ontwerp in het midden van het bord en plaats de dikke lagen daar.De strategie van de PCB ontwerper is om de bovenste helft van de stapel te weerspiegelen met de onderste helft.

Symmetrische superpositie

PCB-laagvorming

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

In dit geval moet het koperoppervlak worden aangevuld met "valse" gebieden of vlakken om te voorkomen dat de prepreg in het patroon wordt gemorst en dat er vervolgens een delaminatie of kortsluiting van de tussenlagen ontstaat.

Geen PCB-delaminatie: 85% van het koper zit in de binnenste laag, dus vullen met prepreg is voldoende, er is geen risico op delaminatie.

Geen risico op PCB-delaminatie

Er bestaat een risico op PCB-delaminatie: koper is slechts 45% gevuld en de tussenlaagpreprepreg is onvoldoende gevuld, waardoor er een risico op delaminatie bestaat.

3De dikte van de dielektrische laag is ongelijkmatig.

Het beheer van de stapel van platenlagen is een belangrijk element bij het ontwerpen van hogesnelheidsplaten.en de dikte van de diëlektrische laag moet symmetrisch worden gerangschikt zoals de daklagen.

Het is echter soms moeilijk om uniformiteit in dielektrische dikte te bereiken.De ontwerper zal de tolerantie moeten verzachten en een ongelijke dikte en een zekere mate van warpage toestaan..

De dwarsdoorsnede van het circuit board is ongelijkmatig

Een van de veel voorkomende problemen bij het ontwerpen van een onevenwichtig ontwerp is een onjuiste dwarsdoorsnede van het bord.Dit probleem komt voort uit het feit dat de consistentie van het koper niet over de verschillende lagen heen wordt gehandhaafdAls gevolg hiervan worden sommige lagen dikker wanneer ze worden samengesteld, terwijl andere lagen met een lage afzetting van koper dunner blijven.de koperen dekking moet symmetrisch zijn ten opzichte van de middelste laag.

Hybride (mengmateriaal) laminaat

Soms worden in de daklagen gemengde materialen gebruikt.Dit type hybride structuur verhoogt het risico op warpage tijdens de reflow assemblage.

De invloed van een onevenwichtige distributie van koper

Verschillen in de afzetting van koper kunnen PCB-vervorming veroorzaken.

Warpage

Bij het bakken en hanteren van de plank wordt de vorm van de plank vervormd.de koperen folie en het substraat ondergaan verschillende mechanische uitbreiding en compressieDit leidt tot afwijkingen in de uitbreidingscoëfficiënt en vervolgens leiden interne spanningen op het bord tot vervorming.

Afhankelijk van de toepassing kan het PCB-materiaal glasvezel of een ander composietmateriaal zijn.Indien de warmte niet gelijkmatig wordt verdeeld en de temperatuur de koëfficiënt van thermische uitbreiding (Tg) overschrijdtDan warpt het bord.

Slechte galvanisering van geleidend patroon

Als het koper niet in evenwicht is op de bovenste en onderste laag, of zelfs in elke afzonderlijke laag, wordt het koperen in een andere laag geplaatst.overlapping kan optreden en kan leiden tot sporen of onderdrukken van verbindingenDe opstelling van het juiste platingsproces is ingewikkeld en soms onmogelijk.het is belangrijk om de koperbalans aan te vullen met "valse" pleisters of volledig koper.

Aanvullen met uitgebalanceerd koper

Geen extra koperbalans

Als de boog niet in evenwicht is, heeft de PCB-laag een cilindrische of bolvormige kromming

In eenvoudige taal kun je zeggen dat de vier hoeken van een tafel vastzitten en de bovenkant van de tafel er bovenop stijgt.

De boog zorgt voor spanning op het oppervlak in dezelfde richting als de curve en zorgt ervoor dat willekeurige stromen door het bord stromen.

Buigen.

Boogeffect

• De draaiende draai wordt beïnvloed door factoren zoals het materiaal en de dikte van het printbord.Een bepaald oppervlak gaat diagonaal omhoog., en dan draaien de andere hoeken. Heel vergelijkbaar met wanneer een kussen uit de ene hoek van een tafel wordt getrokken terwijl de andere hoek wordt gedraaid.

Vervormingseffect

• De spanning van de banden is niet symmetrisch, omdat de spanning een laterale kracht is.op oppervlakken met dunne koper afzettingen zal hars bloedenDit creëert een leegte op die locatie.
• Volgens IPC-6012 bedraagt de maximaal toegestane waarde voor boog en draai 0,75% voor boards met SMT-componenten en 1,5% voor andere boards.We kunnen ook de buiging en draai berekenen voor een specifieke PCB-grootte.

Buigvermogen = lengte of breedte van de plaat × percentage buigvermogen / 100

Bij de wending wordt rekening gehouden met de diagonale lengte van de plank, aangezien de plaat door één van de hoeken wordt beperkt en de wending in beide richtingen werkt, wordt factor 2 meegerekend.

Maximaal toelaatbare draai = 2 x diagonale lengte van de plank x percentage toegestane draai / 100

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

Buigvermogen over de gehele lengte = 4 x 0,75/100 = 0,03 inch

Buigvermogen in breedte = 3 x 0,75/100 = 0,0225 inch

Maximale toelaatbare vervorming = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 inch