Производство печатных плат — это процесс создания физической печатной платы на основе конструкции печатной платы в соответствии с определенным набором спецификаций. Понимание спецификации проекта очень важно, поскольку оно влияет на технологичность, производительность и производительность печатной платы.
Одной из важных спецификаций проектирования, которым необходимо следовать, является «Сбалансированная медь» при производстве печатных плат. Необходимо обеспечить постоянное покрытие медью на каждом уровне печатной платы, чтобы избежать электрических и механических проблем, которые могут ухудшить работу схемы.
Что означает баланс меди на печатной плате?
Сбалансированная медь — это метод симметричных медных дорожек в каждом слое печатной платы, что необходимо во избежание скручивания, изгиба или деформации платы. Некоторые инженеры-компоновщики и производители настаивают на том, чтобы зеркальное расположение верхней половины слоя было полностью симметрично нижней половине печатной платы.
Функция баланса меди на печатной плате
Маршрутизация
Медный слой травится для формирования дорожек, а медь, используемая в качестве дорожек, переносит тепло вместе с сигналами по всей плате. Это уменьшает ущерб от неравномерного нагрева платы, который может привести к поломке внутренних направляющих.
Радиатор
Медь используется в качестве слоя рассеивания тепла в схеме генерации электроэнергии, что позволяет избежать использования дополнительных компонентов рассеивания тепла и значительно снижает стоимость производства.
Увеличьте толщину проводников и поверхностных площадок.
Медь, используемая в качестве покрытия печатной платы, увеличивает толщину проводников и поверхностных площадок. Кроме того, надежные межслойные медные соединения достигаются за счет металлизированных сквозных отверстий.
Уменьшенное сопротивление заземления и падение напряжения
Сбалансированная медь печатной платы снижает сопротивление заземления и падение напряжения, тем самым снижая шум и в то же время повышая эффективность источника питания.
Баланс печатной платы с медным эффектом
При производстве печатных плат, если распределение меди между стопками неравномерно, могут возникнуть следующие проблемы::
Неправильный баланс стека
Балансировка стопки означает наличие симметричных слоев в вашем дизайне, и идея этого состоит в том, чтобы исключить области риска, которые могут деформироваться на этапах сборки стопки и ламинирования.
Лучший способ сделать это — начать проектирование штабелированного домика с центра доски и разместить там толстые слои. Часто стратегия проектировщика печатной платы состоит в том, чтобы отразить верхнюю половину стека с нижней половиной.
Симметричная суперпозиция
Наложение печатной платы
Проблема в основном возникает из-за использования более толстой меди (50 мкм или более) на сердечниках, где медная поверхность несбалансирована и, что еще хуже, в схеме почти нет медного заполнения.
В этом случае поверхность меди необходимо дополнить «ложными» участками или плоскостями, чтобы предотвратить рассыпание препрега на рисунок и последующее расслоение или межслоевое замыкание.
Отсутствие расслоения печатной платы: 85% меди заполнено во внутреннем слое, поэтому заполнения препрегом достаточно, риска расслоения нет.
Нет риска расслоения печатной платы
Существует риск расслоения печатной платы: медь заполнена только на 45%, а промежуточный препрег заполнен недостаточно, и есть риск расслоения.
Толщина диэлектрического слоя неравномерна.
Управление стеком слоев платы является ключевым элементом при проектировании высокоскоростных плат. Чтобы сохранить симметрию планировки, наиболее безопасным способом является балансировка диэлектрического слоя, при этом толщина диэлектрического слоя должна располагаться симметрично, как и слои крыши.
Но иногда трудно добиться однородности толщины диэлектрика. Это связано с некоторыми производственными ограничениями. В этом случае проектировщику придется ослабить допуск и учесть неравномерность толщины и некоторую степень коробления.
Сечение платы неравномерное
Одной из распространенных проблем несбалансированного проектирования является неправильное сечение платы. Залежи меди в некоторых слоях крупнее других. Эта проблема связана с тем, что консистенция меди не поддерживается в разных слоях. В результате при сборке некоторые слои становятся толще, а другие слои с низким осаждением меди остаются тоньше. При приложении давления к пластине сбоку она деформируется. Чтобы избежать этого, медное покрытие должно быть симметричным относительно центрального слоя.
Гибридное (смешанное) ламинирование
Иногда в конструкциях слоев крыши используются смешанные материалы. Разные материалы имеют разные тепловые коэффициенты (КТС). Этот тип гибридной структуры увеличивает риск коробления во время сборки оплавлением.
Влияние несбалансированного распределения меди
Изменения в нанесении меди могут привести к короблению печатной платы. Некоторые деформации и дефекты упомянуты ниже.:
Коробление
Коробление – это не что иное, как деформация формы доски. Во время обжига и обращения с платой медная фольга и подложка подвергаются различному механическому расширению и сжатию. Это приводит к отклонениям их коэффициента расширения. В дальнейшем возникшие на доске внутренние напряжения приводят к короблению.
В зависимости от применения материалом печатной платы может быть стекловолокно или любой другой композитный материал. В процессе производства платы подвергаются многократной термической обработке. Если тепло распределяется неравномерно и температура превышает коэффициент теплового расширения (Tg), плата коробится.
Плохое гальваническое покрытие проводящего рисунка
Для правильной настройки процесса гальваники очень важен баланс меди в токопроводящем слое. Если медь не сбалансирована сверху и снизу или даже в каждом отдельном слое, может произойти избыточное покрытие, что приведет к следам или недотравлению соединений. В частности, это касается дифференциальных пар с измеряемыми значениями импеданса. Настройка правильного процесса нанесения покрытия сложна, а иногда и невозможна. Поэтому важно дополнять медный баланс «фальшивыми» заплатами или полной медью.
Дополнено сбалансированной медью
Нет дополнительного баланса меди
Если дуга несбалансирована, слой печатной платы будет иметь цилиндрическую или сферическую кривизну.
Простым языком можно сказать, что четыре угла стола зафиксированы и верхняя часть стола приподнимается над ним. Он назывался луком и возник в результате технического сбоя.
Дуг создает напряжение на поверхности в том же направлении, что и кривая. Кроме того, это вызывает протекание случайных токов через плату.
Поклон
Эффект банта
1. На крутку скручивания влияют такие факторы, как материал и толщина печатной платы. Скручивание происходит, когда какой-либо угол доски не выровнен симметрично другим углам. Одна конкретная поверхность поднимается вверх по диагонали, а затем закручиваются другие углы. Очень похоже на то, когда подушку выдергивают из одного угла стола, а другой скручивают. Пожалуйста, обратитесь к рисунку ниже.
Эффект искажения
1. Пустоты в смоле – это просто результат неправильного меднения. Во время сборки напряжение прикладывается к пластине асимметрично. Поскольку давление представляет собой боковую силу, поверхности с тонкими отложениями меди будут выделять смолу. Это создает пустоту в этом месте.
2. Измерение изгиба и скручивания Согласно IPC-6012 максимально допустимое значение изгиба и скручивания составляет 0,75 % для плат с компонентами SMT и 1,5 % для других плат. На основе этого стандарта мы также можем рассчитать изгиб и скручивание для печатной платы определенного размера.
Припуск на дугу = длина или ширина пластины × процент припуска на дугу / 100.
При измерении скручивания учитывается длина диагонали доски. Учитывая, что пластина ограничена одним из углов и скручивание действует в обоих направлениях, учитывается коэффициент 2.
Максимально допустимое скручивание = 2 x длина диагонали платы x процент допуска скручивания / 100.
Здесь вы можете увидеть примеры досок длиной 4 дюйма, шириной 3 дюйма и диагональю 5 дюймов.
Припуск на изгиб по всей длине = 4 х 0,75/100 = 0,03 дюйма.
Припуск на изгиб по ширине = 3 х 0,75/100 = 0,0225 дюйма.
Максимально допустимое искажение = 2 х 5 х 0,75/100 = 0,075 дюйма.
