¿Cuánto sabe sobre el cobre balanceado en PCB? (一)

La fabricación de PCB es el proceso de construir una PCB física a partir de un diseño de PCB de acuerdo con un conjunto de especificaciones. Comprender las especificaciones de diseño es importante, ya que afecta la capacidad de fabricación, el rendimiento y el rendimiento de producción de PCB.

Una de las especificaciones de diseño importantes a seguir es el "cobre balanceado" en la fabricación de PCB. Se debe lograr una cobertura de cobre consistente en cada capa del apilamiento de PCB para evitar problemas eléctricos y mecánicos que puedan obstaculizar el rendimiento del circuito.

Primero, ¿qué significa cobre balanceado de PCB?

El cobre balanceado es un método de trazas de cobre simétricas en cada capa del apilamiento de PCB, lo cual es necesario para evitar torcer, doblar o deformar la placa. Algunos ingenieros de diseño y fabricantes insisten en que la acumulación reflejada de la mitad superior de la capa sea completamente simétrica a la mitad inferior de la PCB.

En segundo lugar, función de cobre de equilibrio de PCB

1. Enrutamiento

La capa de cobre se graba para formar los trazos, y el cobre utilizado como trazos transporta el calor junto con las señales por toda la placa. Esto reduce el daño causado por el calentamiento irregular de la placa que podría causar la rotura de los rieles internos.

2. Radiador

El cobre se utiliza como capa de disipación de calor del circuito de generación de energía, lo que evita el uso de componentes de disipación de calor adicionales y reduce en gran medida el costo de fabricación.

3. Aumente el grosor de los conductores y las almohadillas de superficie.

El cobre utilizado como revestimiento en una placa de circuito impreso aumenta el grosor de los conductores y las superficies planas. Además, se logran conexiones robustas de cobre entre capas a través de orificios pasantes enchapados.

4. Impedancia de tierra y caída de voltaje reducidas

El cobre balanceado de PCB reduce la impedancia a tierra y la caída de voltaje, lo que reduce el ruido y al mismo tiempo aumenta la eficiencia de la fuente de alimentación.

En tercer lugar, efecto de cobre de equilibrio de PCB

En la fabricación de PCB, si la distribución de cobre entre capas no es uniforme, pueden ocurrir los siguientes problemas:

1. Equilibrio de pila incorrecto

Equilibrar una pila significa tener capas simétricas en su diseño, y la idea al hacerlo es evitar las áreas de riesgo que podrían deformarse durante las etapas de ensamblaje y laminación de la pila.

La mejor manera de hacer esto es comenzar el diseño de la casa apilada en el centro del tablero y colocar las capas gruesas allí. A menudo, la estrategia del diseñador de PCB es reflejar la mitad superior de la pila con la mitad inferior.

superposición simétrica

2. Capas de PCB

El problema proviene principalmente del uso de cobre más grueso (50 um o más) en núcleos donde la superficie de cobre está desequilibrada y, lo que es peor, casi no hay relleno de cobre en el patrón.

En este caso, la superficie de cobre debe complementarse con áreas o planos "falsos" para evitar el derrame de preimpregnado en el patrón y la subsiguiente delaminación o cortocircuito entre capas.

Sin delaminación de PCB: el 85 por ciento del cobre se carga en las capas internas, por lo que el relleno con preimpregnado es suficiente sin riesgo de delaminación.

Sin riesgo de delaminación de PCB

Existe el riesgo de delaminación de PCB: el cobre solo se llena en un 45 por ciento, y el preimpregnado de la capa intermedia no está lo suficientemente lleno, y existe el riesgo de delaminación.

3. El espesor de la capa dieléctrica es desigual.

La gestión de la pila de capas de placa es un elemento clave en el diseño de placas de alta velocidad. Para mantener la simetría del diseño, la forma más segura es equilibrar la capa dieléctrica, y el grosor de la capa dieléctrica debe disponerse simétricamente como las capas del techo.

Pero a veces es difícil lograr uniformidad en el espesor dieléctrico. Esto se debe a algunas limitaciones de fabricación. En este caso, el diseñador tendrá que relajar la tolerancia y permitir espesores irregulares y algún grado de deformación.

capa dieléctrica simétrica

4. La sección transversal de la placa de circuito es desigual.

Uno de los problemas comunes de diseño desequilibrado es la sección transversal inadecuada del tablero. Los depósitos de cobre son más grandes en algunas capas que en otras. Este problema surge del hecho de que la consistencia del cobre no se mantiene en las diferentes capas. Como resultado, cuando se ensamblan, algunas capas se vuelven más gruesas, mientras que otras capas con baja deposición de cobre se mantienen más delgadas. Cuando se aplica presión lateralmente a la placa, se deforma. Para evitar esto, la cobertura de cobre debe ser simétrica con respecto a la capa central.

5. Laminación híbrida (material mixto)

A veces, los diseños utilizan materiales mixtos en las capas del techo. Diferentes materiales tienen diferentes coeficientes térmicos (CTC). Este tipo de estructura híbrida aumenta el riesgo de deformación durante el ensamblaje por reflujo.
En cuarto lugar, la influencia del desequilibrio de distribución de cobre.

Las variaciones en la deposición de cobre pueden provocar la deformación de la placa de circuito impreso. Algunas deformaciones y defectos se mencionan a continuación:

1. Alabeo

Warpage no es más que una deformación de la forma del tablero. Durante el horneado y la manipulación del tablero, la lámina de cobre y el sustrato sufrirán diferentes expansiones y compresiones mecánicas. Esto conduce a desviaciones en su coeficiente de expansión. Posteriormente, las tensiones internas desarrolladas en el tablero conducen a la deformación.

Dependiendo de la aplicación, el material de PCB puede ser fibra de vidrio o cualquier otro material compuesto. Durante el proceso de fabricación, las placas de circuitos se someten a múltiples tratamientos térmicos. Si el calor no se distribuye uniformemente y la temperatura supera el coeficiente de expansión térmica (Tg), la placa se deformará.

2. Galvanoplastia deficiente de patrones conductores

Para configurar correctamente el proceso de recubrimiento, el equilibrio de cobre en la capa conductora es muy importante. Si el cobre no está equilibrado en la parte superior e inferior, o incluso en cada capa individual, se puede producir un recubrimiento excesivo y provocar que las conexiones queden trazadas o decapadas. En particular, esto se refiere a pares diferenciales con valores de impedancia medidos. Configurar el proceso de recubrimiento correcto es complejo y, a veces, imposible. Por lo tanto, es importante complementar el balance de cobre con parches "falsos" o cobre completo.

Suplementado con Cobre Equilibrado

sin saldo suplementario de cobre

3. Arco

Si el vertido de cobre está desequilibrado, la capa de PCB exhibirá una curvatura cilíndrica o esférica. En un lenguaje sencillo, puede decir que las cuatro esquinas de una mesa están fijas y la parte superior de la mesa se eleva por encima. Se llamaba el arco y fue el resultado de una falla técnica.

El arco crea tensión en la superficie en la misma dirección que la curva. Además, hace que fluyan corrientes aleatorias a través de la placa.

arco

4. Efecto lazo

1) giro

La distorsión se ve afectada por factores como el material del tablero, el grosor, etc. La torsión ocurre cuando una esquina del tablero no está alineada simétricamente con las otras esquinas. Una superficie en particular sube en diagonal y luego las otras esquinas se tuercen. Muy similar a cuando se tira de un cojín de una esquina de una mesa mientras se tuerce la otra esquina. Consulte la figura a continuación.

efecto de distorsión

2) vacíos de resina

Los vacíos de resina son simplemente el resultado de un revestimiento de cobre inadecuado. Durante la tensión de montaje, la tensión se aplica a la placa de forma asimétrica. Dado que la presión es una fuerza lateral, las superficies con depósitos delgados de cobre sangrarán resina. Esto crea un vacío en esa ubicación.

3) Medida de Arco y Giro

De acuerdo con IPC{{0}}, el valor máximo permitido para doblar y torcer es 0,75 por ciento en tableros con componentes SMT y 1,5 por ciento para otros tableros. Según este estándar, también podemos calcular la curvatura y la torsión para un tamaño de PCB específico.

Margen de arco=largo o ancho de la placa × porcentaje del margen de arco / 100

La medida del giro implica la longitud diagonal de la tabla. Considerando que la placa está restringida por una de las esquinas y el giro actúa en ambas direcciones, se incluye el factor 2.

Torsión máxima permitida=2 x longitud diagonal de la tabla x porcentaje de torsión permitida / 100

Aquí puede ver ejemplos de tablas de 4" de largo y 3" de ancho, con una diagonal de 5".

Medición de torsión de proa

Margen de flexión en toda la longitud {{0}} x 0,75/100=0,03 pulgadas

Margen de flexión en ancho {{0}} x 0,75/100=0,0225 pulgadas

Distorsión máxima permitida {{0}} x 5 x 0,75/100=0,075 pulgadas