Kolik toho víte o vyvážené mědi v PCB (一)

Výroba DPS je proces sestavení fyzické DPS z návrhu DPS podle souboru specifikací. Porozumění specifikacím návrhu je důležité, protože to ovlivňuje vyrobitelnost desek plošných spojů, výkon a výtěžnost výroby.

Jednou z důležitých konstrukčních specifikací, které je třeba dodržovat, je „vyvážená měď“ při výrobě desek plošných spojů. Konzistentní měděné pokrytí musí být dosaženo v každé vrstvě sestavy PCB, aby se zabránilo elektrickým a mechanickým problémům, které mohou bránit výkonu obvodu.

Za prvé, co znamená PCB vyvážení mědi?

Vyvážená měď je metoda symetrických měděných stop v každé vrstvě DPS, což je nutné, aby se zabránilo kroucení, ohýbání nebo deformaci desky. Někteří inženýři a výrobci rozvržení trvají na tom, že zrcadlené uspořádání horní poloviny vrstvy je zcela symetrické ke spodní polovině desky plošných spojů.

Za druhé, funkce mědi vyvažuje PCB

1. Směrování

Měděná vrstva je vyleptána, aby vytvořila stopy, a měď použitá jako stopy přenáší teplo spolu se signály po celé desce. To snižuje poškození způsobené nepravidelným zahříváním desky, které by mohlo způsobit prasknutí vnitřních kolejnic.

2. Radiátor

Měď se používá jako vrstva pro odvod tepla v obvodu pro výrobu energie, což zabraňuje použití dalších komponent pro odvod tepla a výrazně snižuje výrobní náklady.

3. Zvětšete tloušťku vodičů a povrchových podložek

Měď použitá jako pokovení na DPS zvyšuje tloušťku vodičů a povrchových ploch. Kromě toho jsou robustní mezivrstvové měděné spoje dosaženy prostřednictvím pokovených průchozích otvorů.

4. Snížená zemní impedance a pokles napětí

Vyvážená měď plošných spojů snižuje zemní impedanci a pokles napětí, čímž snižuje šum a zároveň zvyšuje účinnost napájecího zdroje.

Za třetí, PCB vyvažuje měděný efekt

Pokud při výrobě desek plošných spojů není rozložení mědi mezi vrstvami rovnoměrné, mohou nastat následující problémy:

1. Nesprávné vyvážení zásobníku

Vyvážení stohu znamená mít ve svém návrhu symetrické vrstvy a myšlenkou při tom je vzdát se rizikových oblastí, které by se mohly deformovat během fází sestavování stohu a laminace.

Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je začít s návrhem zásobníku ve středu desky a umístit tam silné vrstvy. Často je strategií návrháře PCB zrcadlení horní poloviny stacku se spodní polovinou.

Symetrická superpozice

2. Vrstvení DPS

Problém pochází hlavně z použití silnější mědi (50 um nebo více) na jádrech, kde je měděný povrch nevyvážený, a co je horší, ve vzoru není téměř žádná měděná výplň.

V tomto případě je potřeba měděný povrch doplnit o „falešné“ plochy nebo roviny, aby se zabránilo rozlití prepregu do vzoru a následné delaminaci nebo zkratu mezivrstvy.

Žádná delaminace PCB: 85 procent mědi je vyplněno na vnitřních vrstvách, takže vyplnění prepregem je dostatečné bez rizika delaminace.

Žádné riziko delaminace PCB

Existuje riziko delaminace PCB: měď je naplněna pouze ze 45 procent a mezivrstvový prepreg je nedostatečně naplněn a existuje riziko delaminace.

3. Tloušťka dielektrické vrstvy je nerovnoměrná

Správa stohu deskových vrstev je klíčovým prvkem při navrhování vysokorychlostních desek. Pro zachování symetrie dispozice je nejbezpečnějším způsobem vyvážení dielektrické vrstvy a tloušťka dielektrické vrstvy by měla být uspořádána symetricky jako střešní vrstvy.

Někdy je však obtížné dosáhnout jednotnosti tloušťky dielektrika. To je způsobeno některými výrobními omezeními. V tomto případě bude muset konstruktér uvolnit toleranci a počítat s nerovnoměrnou tloušťkou a určitým stupněm deformace.

symetrická dielektrická vrstva

4. Průřez obvodové desky je nerovnoměrný

Jedním z běžných nevyvážených konstrukčních problémů je nesprávný průřez desky. Nánosy mědi jsou v některých vrstvách větší než v jiných. Tento problém pramení ze skutečnosti, že konzistence mědi není udržována napříč různými vrstvami. Výsledkem je, že po sestavení některé vrstvy zesílí, zatímco jiné vrstvy s nízkou depozicí mědi zůstanou tenčí. Při bočním tlaku na desku se deformuje. Aby se tomu zabránilo, musí být pokrytí mědí symetrické vzhledem ke střední vrstvě.

5. Hybridní (směsný materiál) laminace

Někdy návrhy používají ve vrstvách střechy smíšené materiály. Různé materiály mají různé tepelné koeficienty (CTC). Tento typ hybridní struktury zvyšuje riziko deformace během montáže přetavení.
Za čtvrté, vliv nerovnováhy distribuce mědi

Změny v nanášení mědi mohou způsobit deformaci PCB. Některé deformace a vady jsou uvedeny níže:

1. Warpage

Warpage není nic jiného než deformace tvaru desky. Během pečení a manipulace s deskou bude měděná fólie a substrát podléhat různé mechanické roztažnosti a stlačení. To vede k odchylkám v jejich koeficientu roztažnosti. Následně vnitřní napětí vyvinutá na desce vedou k deformaci.

V závislosti na aplikaci může být materiálem PCB sklolaminát nebo jakýkoli jiný kompozitní materiál. Během výrobního procesu procházejí desky plošných spojů několikanásobným tepelným zpracováním. Pokud teplo není rovnoměrně rozloženo a teplota překročí koeficient tepelné roztažnosti (Tg), deska se zkroutí.

2. Špatné galvanické pokovování vodivých obrazců

Pro správné nastavení procesu pokovování je velmi důležitá rovnováha mědi na vodivé vrstvě. Pokud měď není vyvážená na horní a spodní straně nebo dokonce v každé jednotlivé vrstvě, může dojít k překrytí a vést ke stopám nebo podleptání spojů. Konkrétně se jedná o diferenciální páry s naměřenými hodnotami impedance. Nastavení správného procesu pokovování je složité a někdy nemožné. Proto je důležité doplnit měděnou bilanci "falešnými" záplatami nebo plnou mědí.

Doplněno vyváženou mědí

žádná doplňková měď

3. Arch

Pokud je lití mědi nevyvážené, vrstva PCB bude vykazovat válcové nebo sférické zakřivení. Jednoduše řečeno, můžete říci, že čtyři rohy stolu jsou pevné a horní část stolu se tyčí nad ním. Říkalo se tomu luk a byl výsledkem technické závady.

Luk vytváří napětí na povrchu ve stejném směru jako křivka. Také způsobuje, že deskou protékají náhodné proudy.

luk

4. Efekt luku

1) kroutit

Zkreslení je ovlivněno faktory, jako je materiál desky, tloušťka atd. Ke zkroucení dochází, když některý roh desky není zarovnán symetricky s ostatními rohy. Jeden konkrétní povrch stoupá diagonálně a pak se ostatní rohy stáčejí. Velmi podobné, jako když je polštář vytažen z jednoho rohu stolu, zatímco druhý roh je zkroucený. Viz obrázek níže.

deformační efekt

2) Neobsahuje pryskyřice

Dutiny v pryskyřici jsou jednoduše výsledkem nesprávného pomědění. Při montážním namáhání působí na desku napětí asymetrickým způsobem. Vzhledem k tomu, že tlak je boční síla, povrchy s tenkými usazeninami mědi budou prosakovat pryskyřici. Tím se v daném místě vytvoří prázdnota.

3) Měření úklonu a zákrutu

Podle IPC{{0}} je maximální povolená hodnota ohybu a kroucení 0,75 procenta u desek s SMT součástkami a 1,5 procenta u ostatních desek. Na základě této normy můžeme vypočítat i ohyb a zkroucení pro konkrétní rozměr DPS.

Přídavek na luk=délka nebo šířka desky × procento přídavku luku / 100

Měření kroucení zahrnuje délku úhlopříčky desky. Vzhledem k tomu, že deska je omezena jedním z rohů a zkroucení působí v obou směrech, je zahrnut faktor 2.

Maximální přípustné zkroucení=2 x délka úhlopříčky desky x procento přípustného zkroucení / 100

Zde můžete vidět příklady desek, které jsou 4" dlouhé a 3" široké, s úhlopříčkou 5".

Měření kroucení luku

Přídavek na ohyb po celé délce {{0}} x 0,75/100=0,03 palce

Přídavek na ohyb v šířce {{0}} x 0,75/100=0,0225 palce

Maximální povolené zkreslení {{0}} x 5 x 0,75/100=0,075 palce