Quanto sai del rame bilanciato nel PCB (一)

La produzione di PCB è il processo di costruzione di un PCB fisico da un progetto PCB secondo una serie di specifiche. La comprensione delle specifiche di progettazione è importante in quanto influisce sulla producibilità, sulle prestazioni e sulla resa produttiva dei PCB.

Una delle importanti specifiche di progettazione da seguire è "Balanced Copper" nella produzione di PCB. È necessario ottenere una copertura di rame uniforme in ogni strato dello stack del PCB per evitare problemi elettrici e meccanici che possono ostacolare le prestazioni del circuito.

Innanzitutto, cosa significa il bilanciamento del rame del PCB?

Il rame bilanciato è un metodo di tracce di rame simmetriche in ogni strato della pila di PCB, necessario per evitare torsioni, piegature o deformazioni della scheda. Alcuni ingegneri e produttori di layout insistono sul fatto che la sovrapposizione speculare della metà superiore dello strato sia completamente simmetrica rispetto alla metà inferiore del PCB.

In secondo luogo, la funzione di bilanciamento del rame PCB

1. Percorso

Lo strato di rame viene inciso per formare le tracce e il rame utilizzato come tracce trasporta il calore insieme ai segnali in tutta la scheda. Ciò riduce i danni causati dal riscaldamento irregolare della tavola che potrebbe causare la rottura delle guide interne.

2. Radiatore

Il rame viene utilizzato come strato di dissipazione del calore del circuito di generazione di energia, che evita l'uso di ulteriori componenti di dissipazione del calore e riduce notevolmente i costi di produzione.

3. Aumentare lo spessore dei conduttori e delle piazzole di superficie

Il rame utilizzato come placcatura su un PCB aumenta lo spessore dei conduttori e delle terre superficiali. Inoltre, grazie ai fori passanti placcati, si ottengono robuste connessioni interstrato in rame.

4. Impedenza di terra e caduta di tensione ridotte

Il rame bilanciato PCB riduce l'impedenza di terra e la caduta di tensione, riducendo così il rumore e allo stesso tempo aumentando l'efficienza dell'alimentatore.

In terzo luogo, effetto rame equilibrio PCB

Nella produzione di PCB, se la distribuzione del rame tra gli strati non è uniforme, possono verificarsi i seguenti problemi:

1. Bilanciamento improprio dello stack

Bilanciare una pila significa avere strati simmetrici nel progetto e l'idea nel fare ciò è di rinunciare alle aree di rischio che potrebbero deformarsi durante le fasi di assemblaggio e laminazione della pila.

Il modo migliore per farlo è iniziare il progetto della casa impilabile al centro del tabellone e posizionare lì gli strati spessi. Spesso, la strategia del progettista di circuiti stampati consiste nel rispecchiare la metà superiore dello stackup con la metà inferiore.

Sovrapposizione simmetrica

2. Stratificazione PCB

Il problema deriva principalmente dall'uso di rame più spesso (50um o più) sui nuclei in cui la superficie del rame è sbilanciata e, peggio, non c'è quasi nessun riempimento di rame nel modello.

In questo caso, la superficie di rame deve essere integrata con aree o piani "falsi" per impedire la fuoriuscita di prepreg nel modello e la successiva delaminazione o cortocircuito tra gli strati.

Nessuna delaminazione del PCB: l'85 percento del rame è riempito sugli strati interni, quindi il riempimento con prepreg è sufficiente senza rischio di delaminazione.

Nessun rischio di delaminazione PCB

Esiste il rischio di delaminazione del PCB: il rame è riempito solo al 45 percento e il prepreg interstrato non è sufficientemente riempito e sussiste il rischio di delaminazione.

3. Lo spessore dello strato dielettrico non è uniforme

La gestione dello stack a livello di scheda è un elemento chiave nella progettazione di schede ad alta velocità. Per mantenere la simmetria del layout, il modo più sicuro è bilanciare lo strato dielettrico e lo spessore dello strato dielettrico dovrebbe essere disposto simmetricamente come gli strati del tetto.

Ma a volte è difficile ottenere uniformità nello spessore del dielettrico. Ciò è dovuto ad alcuni vincoli di produzione. In questo caso, il progettista dovrà allentare la tolleranza e consentire uno spessore non uniforme e un certo grado di deformazione.

strato dielettrico simmetrico

4. La sezione trasversale del circuito non è uniforme

Uno dei comuni problemi di progettazione sbilanciata è la sezione trasversale impropria della scheda. I depositi di rame sono più grandi in alcuni strati rispetto ad altri. Questo problema deriva dal fatto che la consistenza del rame non viene mantenuta attraverso i diversi strati. Di conseguenza, una volta assemblati, alcuni strati diventano più spessi, mentre altri strati con un basso deposito di rame rimangono più sottili. Quando la pressione viene applicata lateralmente alla placca, questa si deforma. Per evitare ciò, la copertura in rame deve essere simmetrica rispetto allo strato centrale.

5. Laminazione ibrida (materiale misto).

A volte i progetti utilizzano materiali misti negli strati del tetto. Materiali diversi hanno coefficienti termici (CTC) diversi. Questo tipo di struttura ibrida aumenta il rischio di deformazione durante l'assemblaggio di rifusione.
In quarto luogo, l'influenza dello squilibrio di distribuzione del rame

Le variazioni nella deposizione di rame possono causare la deformazione del PCB. Alcune deformazioni e difetti sono menzionati di seguito:

1. Deformazione

La deformazione non è altro che una deformazione della forma della tavola. Durante la cottura e la manipolazione del pannello, la lamina di rame e il substrato subiranno diverse dilatazioni e compressioni meccaniche. Ciò porta a deviazioni nel loro coefficiente di espansione. Successivamente, le sollecitazioni interne sviluppate sulla tavola portano alla deformazione.

A seconda dell'applicazione, il materiale del PCB può essere in fibra di vetro o qualsiasi altro materiale composito. Durante il processo di fabbricazione, i circuiti stampati subiscono molteplici trattamenti termici. Se il calore non è distribuito uniformemente e la temperatura supera il coefficiente di dilatazione termica (Tg), la tavola si deformerà.

2. Scarsa galvanica dei modelli conduttivi

Per impostare correttamente il processo di placcatura, l'equilibrio del rame sullo strato conduttivo è molto importante. Se il rame non è bilanciato in alto e in basso, o anche in ogni singolo strato, può verificarsi una placcatura eccessiva e portare a tracce o incisioni insufficienti delle connessioni. In particolare si tratta di coppie differenziali con valori di impedenza misurati. Impostare il corretto processo di placcatura è complesso e talvolta impossibile. Pertanto, è importante integrare l'equilibrio del rame con patch "false" o rame pieno.

Integrato con rame bilanciato

nessun rame di equilibrio supplementare

3. Arch

Se la colata di rame è sbilanciata, lo strato di PCB presenterà una curvatura cilindrica o sferica. In parole semplici, si può dire che i quattro angoli di un tavolo sono fissi e il piano del tavolo si alza sopra di esso. Si chiamava arco ed era il risultato di un problema tecnico.

L'arco crea tensione sulla superficie nella stessa direzione della curva. Inoltre, provoca il flusso di correnti casuali attraverso la scheda.

arco

4. Effetto arco

1) torsione

La distorsione è influenzata da fattori quali il materiale del pannello, lo spessore, ecc. La torsione si verifica quando un angolo qualsiasi del pannello non è allineato simmetricamente con gli altri angoli. Una particolare superficie sale in diagonale e poi gli altri angoli si torcono. Molto simile a quando un cuscino viene tirato da un angolo di un tavolo mentre l'altro angolo viene attorcigliato. Si prega di fare riferimento alla figura sottostante.

effetto di distorsione

2) Vuoti di resina

I vuoti di resina sono semplicemente il risultato di una placcatura in rame impropria. Durante lo stress di assemblaggio, lo stress viene applicato alla piastra in modo asimmetrico. Poiché la pressione è una forza laterale, le superfici con sottili depositi di rame sanguineranno la resina. Questo crea un vuoto in quella posizione.

3) Misurazione dell'arco e della torsione

Secondo IPC{{0}}, il valore massimo consentito per curvatura e torsione è dello 0,75% su schede con componenti SMT e dell'1,5% su altre schede. Sulla base di questo standard, possiamo anche calcolare la curvatura e la torsione per una dimensione PCB specifica.

Indennità dell'arco=lunghezza o larghezza della piastra × percentuale dell'indennità dell'arco / 100

La misurazione della torsione coinvolge la lunghezza diagonale della tavola. Considerando che la piastra è vincolata da uno degli angoli e la torsione agisce in entrambe le direzioni, il fattore 2 è incluso.

Torsione massima consentita=2 x lunghezza diagonale tavola x percentuale tolleranza torsione / 100

Qui puoi vedere esempi di tavole lunghe 4" e larghe 3", con una diagonale di 5".

Misurazione della torsione dell'arco

Tolleranza di piegatura su tutta la lunghezza {{0}} x 0,75/100=0,03 pollici

Tolleranza di flessione in larghezza {{0}} x 0,75/100=0,0225 pollici

Distorsione massima consentita {{0}} x 5 x 0,75/100=0,075 pollici