Wie viel wissen Sie über das ausgewogene Kupfer in PCB(一)

Die Leiterplattenherstellung ist der Prozess des Baus einer physischen Leiterplatte aus einem Leiterplattendesign gemäß einer Reihe von Spezifikationen. Das Verständnis der Designspezifikationen ist wichtig, da sie die Herstellbarkeit, Leistung und Produktionsausbeute von Leiterplatten beeinflussen.

Eine der wichtigen Designspezifikationen ist "Balanced Copper" in der Leiterplattenherstellung. In jeder Schicht des PCB-Stapelaufbaus muss eine konsistente Kupferabdeckung erreicht werden, um elektrische und mechanische Probleme zu vermeiden, die die Schaltungsleistung beeinträchtigen können.

Erstens, was bedeutet PCB-Balance-Kupfer?

Balanced Copper ist eine Methode mit symmetrischen Kupferspuren in jeder Schicht des PCB-Stapelaufbaus, was notwendig ist, um ein Verdrehen, Biegen oder Verziehen der Platine zu vermeiden. Einige Layouter und Hersteller bestehen darauf, dass der gespiegelte Aufbau der oberen Hälfte des Layers vollständig symmetrisch zur unteren Hälfte der Leiterplatte ist.

Zweitens PCB-Balance-Kupferfunktion

1. Streckenführung

Die Kupferschicht wird geätzt, um die Spuren zu bilden, und das als Spuren verwendete Kupfer trägt die Wärme zusammen mit den Signalen durch die Platine. Dies reduziert Schäden durch unregelmäßiges Erhitzen der Platine, die zum Brechen der internen Schienen führen könnten.

2. Kühler

Kupfer wird als Wärmeableitungsschicht der Stromerzeugungsschaltung verwendet, was die Verwendung zusätzlicher Wärmeableitungskomponenten vermeidet und die Herstellungskosten stark reduziert.

3. Erhöhen Sie die Dicke von Leitern und Oberflächenpads

Kupfer, das als Plattierung auf einer PCB verwendet wird, erhöht die Dicke von Leitern und Oberflächenanschlüssen. Zusätzlich werden durch plattierte Durchgangslöcher robuste Zwischenlagen-Kupferverbindungen erreicht.

4. Reduzierte Erdimpedanz und Spannungsabfall

PCB-symmetrisches Kupfer reduziert die Erdimpedanz und den Spannungsabfall, wodurch das Rauschen reduziert und gleichzeitig die Effizienz der Stromversorgung erhöht wird.

Drittens PCB-Balance-Kupfer-Effekt

Wenn die Verteilung des Kupfers zwischen den Schichten in der Leiterplattenherstellung nicht gleichmäßig ist, können die folgenden Probleme auftreten:

1. Falsche Stapelbalance

Das Ausbalancieren eines Stapels bedeutet, symmetrische Schichten in Ihrem Design zu haben, und die Idee dabei ist, Risikobereiche zu vermeiden, die sich während der Stapelmontage und der Laminierungsphasen verformen könnten.

Beginnen Sie dazu am besten mit dem Stackhouse-Design in der Mitte der Platine und platzieren Sie dort die dicken Lagen. Häufig besteht die Strategie des PCB-Designers darin, die obere Hälfte des Stapels mit der unteren Hälfte zu spiegeln.

Symmetrische Überlagerung

2. PCB-Schichtung

Das Problem entsteht hauptsächlich durch die Verwendung von dickerem Kupfer (50 µm oder mehr) auf Kernen, bei denen die Kupferoberfläche unausgeglichen ist, und schlimmer noch, es gibt fast keine Kupferfüllung im Muster.

In diesem Fall muss die Kupferoberfläche mit "falschen" Bereichen oder Ebenen ergänzt werden, um ein Verschütten von Prepreg in das Muster und eine nachfolgende Delaminierung oder einen Kurzschluss zwischen den Schichten zu verhindern.

Keine PCB-Delaminierung: 85 Prozent des Kupfers werden auf die Innenlagen gefüllt, sodass das Füllen mit Prepreg ohne Delaminationsrisiko ausreicht.

Keine Gefahr der PCB-Delaminierung

Es besteht die Gefahr einer PCB-Delaminierung: Das Kupfer ist nur zu 45 Prozent gefüllt, und das Zwischenschicht-Prepreg ist unzureichend gefüllt, und es besteht die Gefahr einer Delamination.

3. Die Dicke der dielektrischen Schicht ist ungleichmäßig

Die Stapelverwaltung der Platinenlagen ist ein Schlüsselelement beim Design von Hochgeschwindigkeitsplatinen. Um die Symmetrie des Layouts aufrechtzuerhalten, ist es am sichersten, die dielektrische Schicht auszugleichen, und die Dicke der dielektrischen Schicht sollte symmetrisch wie die Dachschichten angeordnet sein.

Aber es ist manchmal schwierig, eine Gleichmäßigkeit der dielektrischen Dicke zu erreichen. Dies liegt an einigen Fertigungseinschränkungen. In diesem Fall muss der Konstrukteur die Toleranz lockern und eine ungleichmäßige Dicke und ein gewisses Maß an Verzug zulassen.

symmetrische dielektrische Schicht

4. Der Querschnitt der Leiterplatte ist uneben

Eines der häufigsten Probleme bei unausgeglichenem Design ist ein ungeeigneter Platinenquerschnitt. Kupferablagerungen sind in einigen Schichten größer als in anderen. Dieses Problem rührt von der Tatsache her, dass die Konsistenz des Kupfers über die verschiedenen Schichten hinweg nicht aufrechterhalten wird. Dadurch werden beim Zusammenbau einige Schichten dicker, während andere Schichten mit geringer Kupferabscheidung dünner bleiben. Bei seitlichem Druck auf die Platte verformt sie sich. Um dies zu vermeiden, muss die Kupferabdeckung symmetrisch zur Mittellage sein.

5. Hybridlaminierung (Mischmaterial).

Manchmal verwenden Designs gemischte Materialien in den Dachschichten. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche thermische Koeffizienten (CTC). Diese Art von Hybridstruktur erhöht das Risiko des Verziehens während der Reflow-Montage.
Viertens, der Einfluss des Ungleichgewichts der Kupferverteilung

Schwankungen in der Kupferabscheidung können zu PCB-Verwerfungen führen. Einige Verwerfungen und Defekte sind unten aufgeführt:

1. Verzug

Verzug ist nichts anderes als eine Verformung der Form des Bretts. Während des Backens und Handhabens der Platte erfahren die Kupferfolie und das Substrat eine unterschiedliche mechanische Ausdehnung und Kompression. Dies führt zu Abweichungen in ihrem Ausdehnungskoeffizienten. Anschließend führen auf der Platte entwickelte Eigenspannungen zum Verziehen.

Je nach Anwendung kann das PCB-Material Glasfaser oder ein anderes Verbundmaterial sein. Während des Herstellungsprozesses werden Leiterplatten mehreren Wärmebehandlungen unterzogen. Wenn die Wärme nicht gleichmäßig verteilt wird und die Temperatur den Wärmeausdehnungskoeffizienten (Tg) überschreitet, verzieht sich die Platte.

2. Schlechtes Galvanisieren von leitfähigen Mustern

Um den Plattierungsprozess richtig einzurichten, ist das Gleichgewicht von Kupfer auf der leitfähigen Schicht sehr wichtig. Wenn das Kupfer auf der Ober- und Unterseite oder sogar in jeder einzelnen Schicht nicht ausgeglichen ist, kann eine Überplattierung auftreten und zu Spuren oder Unterätzungen von Verbindungen führen. Dies betrifft insbesondere differentielle Paare mit gemessenen Impedanzwerten. Das Einrichten des richtigen Beschichtungsprozesses ist komplex und manchmal unmöglich. Daher ist es wichtig, den Kupferhaushalt mit "falschen" Patches oder Vollkupfer zu ergänzen.

Ergänzt mit ausgewogenem Kupfer

kein zusätzliches Gleichgewicht Kupfer

3. Bogen

Wenn der Kupferguss unausgeglichen ist, weist die PCB-Schicht eine zylindrische oder sphärische Krümmung auf. Vereinfacht gesagt kann man sagen, dass die vier Ecken eines Tisches fixiert sind und sich die Tischplatte darüber erhebt. Es hieß Bogen und war das Ergebnis eines technischen Fehlers.

Der Bogen erzeugt Spannung auf der Oberfläche in der gleichen Richtung wie die Kurve. Außerdem fließen zufällige Ströme durch die Platine.

Bogen

4. Bogeneffekt

1) drehen

Die Verzerrung wird durch Faktoren wie Plattenmaterial, Dicke usw. beeinflusst. Verdrehung tritt auf, wenn eine Ecke der Platte nicht symmetrisch zu den anderen Ecken ausgerichtet ist. Eine bestimmte Fläche geht diagonal nach oben, und dann drehen sich die anderen Ecken. Sehr ähnlich, wenn ein Kissen aus einer Ecke eines Tisches gezogen wird, während die andere Ecke verdreht wird. Bitte beachten Sie die folgende Abbildung.

Verzerrungseffekt

2) Harzhohlräume

Harzhohlräume sind einfach das Ergebnis einer unsachgemäßen Kupferbeschichtung. Während der Montagespannung wird die Platte asymmetrisch belastet. Da Druck eine seitliche Kraft ist, bluten Oberflächen mit dünnen Kupferablagerungen Harz aus. Dadurch entsteht an dieser Stelle eine Lücke.

3) Messung von Bogen und Drehung

Gemäß IPC{{0}} beträgt der maximal zulässige Wert für Biegung und Verdrehung 0,75 Prozent bei Platinen mit SMT-Komponenten und 1,5 Prozent für andere Platinen. Basierend auf diesem Standard können wir auch die Biegung und Verdrehung für eine bestimmte Leiterplattengröße berechnen.

Bogenzugabe=Plattenlänge oder -breite × Prozentsatz der Bogenzugabe / 100

Das Twist-Maß bezieht sich auf die Diagonallänge des Bretts. Wenn man bedenkt, dass die Platte durch eine der Ecken eingeschränkt wird und die Verdrehung in beide Richtungen wirkt, ist Faktor 2 enthalten.

Maximal zulässige Verdrehung=2 x Brettdiagonallänge x Verdrehungstoleranz in Prozent / 100

Hier sehen Sie Beispiele für Bretter mit einer Länge von 4 Zoll und einer Breite von 3 Zoll und einer Diagonale von 5 Zoll.

Bogentorsionsmessung

Biegezugabe über die gesamte Länge {{0}} x 0,75/100=0,03 Zoll

Biegezugabe in der Breite {{0}} x 0,75/100=0.0225 Zoll

Maximal zulässige Verzerrung {{0}} x 5 x 0,75/100=0,075 Zoll