PCB-PRODUCTie is het proces waarbij een fysieke PCB wordt gebouwd op basis van een PCB-ontwerp volgens een bepaalde reeks specificaties. Het begrijpen van de ontwerpspecificatie is erg belangrijk omdat deze de maakbaarheid, prestaties en PRODUCTieopbrengst van de PCB beïnvloedt.
Een van de belangrijke ontwerpspecificaties die moeten worden gevolgd is "Balanced Copper" bij de PCB-PRODUCTie. Er moet een consistente koperdekking worden bereikt in elke laag van de PCB-stapeling om elektrische en mechanische problemen te voorkomen die de circuitprestaties kunnen belemmeren.
Wat betekent PCB-balanskoper?
Gebalanceerd koper is een methode voor symmetrische kopersporen in elke laag van de PCB-stapeling, wat nodig is om draaien, buigen of kromtrekken van de plaat te voorkomen. Sommige lay-outingenieurs en fabrikanten staan erop dat de gespiegelde stapeling van de bovenste helft van de laag volledig symmetrisch is ten opzichte van de onderste helft van de PCB.
PCB-balans koperfunctie
Routering
De koperlaag wordt geëtst om de sporen te vormen, en het koper dat als sporen wordt gebruikt, transporteert de warmte samen met de signalen door het hele bord. Dit vermindert de schade als gevolg van onregelmatige verwarming van het bord, waardoor interne rails kunnen breken.
Radiator
Koper wordt gebruikt als warmteafvoerlaag van het stroomopwekkingscircuit, waardoor het gebruik van extra warmteafvoercomponenten wordt vermeden en de PRODUCTiekosten aanzienlijk worden verlaagd.
Vergroot de dikte van geleiders en oppervlaktepads
Koper dat als bekleding op een PCB wordt gebruikt, vergroot de dikte van geleiders en oppervlaktepads. Bovendien worden robuuste koperverbindingen tussen de lagen gerealiseerd via geplateerde doorgaande gaten.
Verminderde aardimpedantie en spanningsval
PCB-gebalanceerd koper vermindert de grondimpedantie en spanningsval, waardoor ruis wordt verminderd en tegelijkertijd de efficiëntie van de voeding kan worden verbeterd.
PCB-balans kopereffect
Als bij de PRODUCTie van PCB's de verdeling van koper over de stapels niet uniform is, kunnen de volgende problemen optreden:
Onjuiste stapelbalans
Het balanceren van een stapel betekent dat u symmetrische lagen in uw ontwerp heeft, en het idee daarbij is om risicogebieden te vermijden die zouden kunnen vervormen tijdens de stapelmontage en lamineerfasen.
De beste manier om dit te doen is door met het stapelhuisontwerp in het midden van het bord te beginnen en daar de dikke lagen te plaatsen. Vaak is de strategie van de PCB-ontwerper om de bovenste helft van de stapeling te spiegelen met de onderste helft.
Symmetrische superpositie
PCB-gelaagdheid
Het probleem komt voorNaamlijk door het gebruik van dikker koper (50um of meer) op kernen waarvan het koperoppervlak uit balans 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 het morsen van prepreg in het patroon en daaropvolgende delaminatie of kortsluiting tussen de lagen te voorkomen.
Geen PCB-delaminatie: 85% van het koper is in de binnenlaag gevuld, dus vullen met prepreg is voldoende, er is geen risico op delaminatie.
Geen risico op PCB-delaminering
Er bestaat een risico op delaminatie van PCB's: koper is slechts voor 45% gevuld en de tussenlaagprepreg is onvoldoende gevuld, waardoor er risico op delaminatie bestaat.
De dikte van de diëlektrische laag is ongelijkmatig
Het stapelbeheer van bordlagen is een sleuTelelement bij het ontwerpen van hogesnelheidsborden. Om de symmetrie van de lay-out te behouden, is de veiligste manier het balanceren van de diëlektrische laag, en de dikte van de diëlektrische laag moet symmetrisch worden gerangschikt zoals de daklagen.
Maar het is soms moeilijk om uniformiteit in de diëlektrische dikte te bereiken. Dit is te wijten aan bepaalde PRODUCTiebeperkingen. In dit geval zal de ontwerper de tolerantie moeten versoepelen en rekening moeten houden met ongelijkmatige dikte en enige mate van kromtrekken.
De dwarsdoorsnede van de printplaat is ongelijkmatig
Een van de meest voorkomende onevenwichtige ontwerpproblemen is een onjuiste dwarsdoorsnede van de plaat. Koperafzettingen zijn in sommige lagen groter dan in andere. Dit probleem komt voort uit het feit dat de consistentie van het koper niet over de verschillende lagen heen behouden blijft. Als gevolg hiervan worden sommige lagen bij montage dikker, terwijl andere lagen met een lage koperafzetting dunner blijven. Wanneer er lateraal druk op de plaat wordt uitgeoefend, vervormt deze. Om dit te voorkomen moet de koperdekking symmetrisch zijn ten opzichte van de middenlaag.
Hybride (gemengd materiaal) lamineren
Soms gebruiken ontwerpen gemengde materialen in de daklagen. Verschillende materialen hebben verschillende thermische coëfficiënten (CTC). Dit type hybride structuur vergroot het risico op kromtrekken tijdens reflow-assemblage.
De invloed van een onevenwichtige koperverdeling
Variaties in de koperafzetting kunnen PCB-vervorming veroorzaken. Enkele kromtrekken en defecten worden hieronder vermeld:
Warpage
Warpage is niets anders dan een vervorming van de vorm van het bord. Tijdens het bakken en hanteren van de plaat ondergaan de koperfolie en het substraat verschillende mechanische uitzetting en compressie. Dit leidt tot afwijkingen in hun uitzettingscoëfficiënt. Vervolgens leiden interne spanningen die op het bord ontstaan, tot kromtrekken.
Afhankelijk van de toepassing kan het PCB-materiaal glasvezel of een ander composietmateriaal zijn. Tijdens het PRODUCTieproces ondergaan printplaten meerdere warmtebehandelingen. Als de warmte niet gelijkmatig wordt verdeeld en de temperatuur de thermische uitzettingscoëfficiënt (Tg) overschrijdt, zal de plaat kromtrekken.
Slechte galvanisatie van geleidend patroon
Om het galvaniseringsproces goed op te zetten, is de balans van koper op de geleidende laag erg belangrijk. Als het koper aan de boven- en onderkant, of zelfs in elke afzonderlijke laag, niet in balans is, kan overbeplating optreden en leiden tot sporen of onderetsing van verbindingen. Het gaat hierbij met Naam om differentiële paren met gemeten impedantiewaarden. Het opzetten van het juiste galvaniseringsproces is complex en soms onmogelijk. Daarom is het belangrijk om de koperbalans aan te vullen met ‘nep’-patches of volledig koper.
Aangevuld met gebalanceerd koper
Geen aanvullend saldokoper
Als de boog uit balans is, zal de PCB-laag een cilindrische of sferische kromming hebben
In eenvoudige taal kun je zeggen dat de vier hoeken van een tafel vast zijn en dat het blad van de tafel erboven uitsteekt. Het heette de boog en was het resultaat van een technisch probleem
De boog creëert spanning op het oppervlak in dezelfde richting als de curve. Het zorgt er ook voor dat er willekeurige stromen door het bord stromen.
Boog
Boogeffect
1. Draaiende twist wordt beïnvloed door factoren zoals het materiaal en de dikte van de printplaat. Verdraaiing treedt op wanneer een hoek van het bord niet symmetrisch is uitgelijnd met de andere hoeken. Eén bepaald oppervlak gaat diagonaal omhoog en vervolgens draaien de andere hoeken. Zeer vergelijkbaar met wanneer een kussen uit de ene hoek van een tafel wordt getrokken terwijl de andere hoek wordt gedraaid. Raadpleeg de onderstaande afbeelding.
Vervormingseffect
1. Harsholtes zijn eenvoudigweg het resultaat van onjuiste koperbeplating. Tijdens montagespanning wordt op asymmetrische wijze spanning op de plaat uitgeoefend. Omdat druk een zijdelingse kracht is, zal op oppervlakken met dunne koperafzettingen hars uitlekken. Hierdoor ontstaat er op die plek een leegte.
2. Meting van buiging en draaiing Volgens IPC-6012 is de maximaal toegestane waarde voor buiging en draaiing 0,75% op borden met SMT-componenten, en 1,5% voor andere borden. Op basis van deze standaard kunnen we ook de buiging en torsie voor een specifiek printplaatformaat berekenen.
Boegtoeslag = plaatlengte of -breedte × percentage van de boegtoeslag / 100
De twistmeting heeft betrekking op de diagonale lengte van het bord. Aangezien de plaat wordt ingeklemd door een van de hoeken en de draaiing in beide richtingen werkt, wordt factor 2 meegenomen.
Maximaal toegestane twist = 2 x diagonale lengte van de plank x percentage twisttoeslag / 100
Hier ziet u voorbeelden van planken van 10 cm lang en 3 cm breed, met een diagonaal van 5 inch.
Buigtoeslag over de gehele lengte = 4 x 0,75/100 = 0,03 inch
Buigtoeslag in de breedte = 3 x 0,75/100 = 0,0225 inch
Maximaal toegestane vervorming = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 inch
