Bạn biết bao nhiêu về Đồng cân bằng trong PCB(一)

Sản xuất PCB là quá trình xây dựng PCB vật lý từ thiết kế PCB theo một bộ thông số kỹ thuật. Hiểu các thông số kỹ thuật thiết kế là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến khả năng sản xuất PCB, hiệu suất và năng suất sản xuất.

Một trong những thông số kỹ thuật thiết kế quan trọng cần tuân theo là "Đồng cân bằng" trong sản xuất PCB. Phải đạt được độ bao phủ đồng nhất quán trong từng lớp của bảng mạch PCB để tránh các vấn đề về điện và cơ học có thể cản trở hiệu suất của mạch.

Đầu tiên, đồng cân bằng PCB nghĩa là gì?

Đồng cân bằng là một phương pháp tạo dấu vết đồng đối xứng trong mỗi lớp của bảng mạch PCB, điều này cần thiết để tránh bo mạch bị xoắn, uốn cong hoặc cong vênh. Một số kỹ sư bố trí và nhà sản xuất nhấn mạnh rằng phần chồng lên nhau được nhân đôi của nửa trên của lớp phải hoàn toàn đối xứng với nửa dưới của PCB.

Thứ hai, chức năng đồng cân bằng PCB

1. Định tuyến

Lớp đồng được khắc để tạo thành các dấu vết và đồng được sử dụng làm dấu vết mang nhiệt cùng với các tín hiệu đi khắp bảng. Điều này làm giảm thiệt hại do sự nóng lên không đều của bo mạch có thể khiến đường ray bên trong bị gãy.

2. Bộ tản nhiệt

Đồng được sử dụng làm lớp tản nhiệt của mạch phát điện, giúp tránh sử dụng các bộ phận tản nhiệt bổ sung và giảm đáng kể chi phí sản xuất.

3. Tăng độ dày của dây dẫn và miếng đệm bề mặt

Đồng được sử dụng làm lớp mạ trên PCB làm tăng độ dày của dây dẫn và bề mặt tiếp đất. Ngoài ra, các kết nối đồng giữa các lớp chắc chắn đạt được thông qua các lỗ thông qua mạ.

4. Giảm trở kháng đất và sụt áp

Đồng cân bằng PCB làm giảm trở kháng tiếp đất và sụt áp, do đó giảm tiếng ồn đồng thời tăng hiệu quả của nguồn điện.

Thứ ba, hiệu ứng đồng cân bằng PCB

Trong sản xuất PCB, nếu sự phân bố đồng giữa các lớp không đồng đều, các vấn đề sau có thể xảy ra:

1. Số dư ngăn xếp không hợp lý

Cân bằng ngăn xếp có nghĩa là có các lớp đối xứng trong thiết kế của bạn và ý tưởng khi làm như vậy là loại bỏ các khu vực rủi ro có thể biến dạng trong giai đoạn lắp ráp ngăn xếp và cán màng.

Cách tốt nhất để làm điều này là bắt đầu thiết kế ngôi nhà xếp chồng ở trung tâm của bảng và đặt các lớp dày ở đó. Thông thường, chiến lược của nhà thiết kế PCB là phản chiếu nửa trên của ngăn xếp với nửa dưới.

chồng chất đối xứng

2. Phân lớp PCB

Vấn đề chủ yếu đến từ việc sử dụng đồng dày hơn (50um trở lên) trên các lõi có bề mặt đồng không cân bằng và tệ hơn là hầu như không có đồng lấp đầy trong hoa văn.

Trong trường hợp này, bề mặt đồng cần được bổ sung các khu vực hoặc mặt phẳng "sai" để ngăn chặn sự đổ tràn của chất chuẩn bị vào mẫu và sự phân tách hoặc rút ngắn giữa các lớp sau đó.

Không có sự tách lớp PCB: 85 phần trăm đồng được lấp đầy ở các lớp bên trong, do đó, việc đổ đầy bằng prepreg là đủ mà không có nguy cơ bị tách lớp.

Không có nguy cơ phân tách PCB

Có nguy cơ phân tách PCB: đồng chỉ được lấp đầy 45 phần trăm và lớp chuẩn bị xen kẽ không được lấp đầy đầy đủ và có nguy cơ phân tách.

3. Độ dày của lớp điện môi không đồng đều

Quản lý ngăn xếp lớp bảng là yếu tố chính trong việc thiết kế bảng tốc độ cao. Để duy trì tính đối xứng của bố cục, cách an toàn nhất là cân bằng lớp điện môi, và độ dày của lớp điện môi nên được bố trí đối xứng như các lớp mái.

Nhưng đôi khi rất khó để đạt được sự đồng nhất về độ dày điện môi. Điều này là do một số hạn chế sản xuất. Trong trường hợp này, người thiết kế sẽ phải nới lỏng dung sai và cho phép độ dày không đồng đều và độ cong vênh ở một mức độ nào đó.

lớp điện môi đối xứng

4. Mặt cắt của bảng mạch không đều

Một trong những vấn đề thiết kế không cân bằng phổ biến là mặt cắt ngang của bảng không phù hợp. Tiền gửi đồng lớn hơn ở một số lớp so với các lớp khác. Vấn đề này bắt nguồn từ thực tế là tính nhất quán của đồng không được duy trì trên các lớp khác nhau. Kết quả là khi lắp ráp, một số lớp trở nên dày hơn, trong khi các lớp khác có độ lắng đọng đồng thấp sẽ mỏng hơn. Khi áp lực tác dụng lên tấm, nó sẽ biến dạng. Để tránh điều này, lớp phủ đồng phải đối xứng với lớp trung tâm.

5. Cán màng lai (vật liệu hỗn hợp)

Đôi khi các thiết kế sử dụng vật liệu hỗn hợp trong các lớp mái. Các vật liệu khác nhau có hệ số nhiệt (CTC) khác nhau. Loại cấu trúc hỗn hợp này làm tăng nguy cơ cong vênh trong quá trình lắp ráp chỉnh lại dòng.
Thứ tư, ảnh hưởng của sự mất cân bằng phân phối đồng

Các biến thể trong quá trình lắng đọng đồng có thể gây ra hiện tượng cong vênh PCB. Một số warpages và khiếm khuyết được đề cập dưới đây:

1. Cong vênh

Warpage không là gì ngoài sự biến dạng của hình dạng của bảng. Trong quá trình nướng và xử lý bảng, lá đồng và chất nền sẽ trải qua quá trình giãn nở và nén cơ học khác nhau. Điều này dẫn đến sai lệch trong hệ số giãn nở của chúng. Sau đó, các ứng suất bên trong phát triển trên bảng dẫn đến cong vênh.

Tùy thuộc vào ứng dụng, vật liệu PCB có thể là sợi thủy tinh hoặc bất kỳ vật liệu composite nào khác. Trong quá trình sản xuất, bảng mạch trải qua nhiều lần xử lý nhiệt. Nếu nhiệt không được phân bổ đều và nhiệt độ vượt quá hệ số giãn nở nhiệt (Tg), bảng sẽ bị cong vênh.

2. Mạ điện các mẫu dẫn điện kém

Để thiết lập đúng quy trình mạ, sự cân bằng của đồng trên lớp dẫn điện là rất quan trọng. Nếu đồng không được cân bằng ở mặt trên và mặt dưới, hoặc thậm chí trong từng lớp riêng lẻ, thì việc mạ quá mức có thể xảy ra và dẫn đến vết hoặc ăn mòn các kết nối. Đặc biệt, điều này liên quan đến các cặp vi sai với các giá trị trở kháng đo được. Việc thiết lập quy trình mạ chính xác rất phức tạp và đôi khi là không thể. Do đó, điều quan trọng là phải bổ sung cân bằng đồng bằng các miếng vá "giả" hoặc đồng đầy đủ.

Bổ sung đồng cân bằng

không có số dư bổ sung đồng

3. Vòm

Nếu đổ đồng không cân bằng, lớp PCB sẽ bị cong hình trụ hoặc hình cầu. Nói một cách đơn giản, bạn có thể nói rằng bốn góc của một cái bàn được cố định và mặt trên của cái bàn nhô lên trên nó. Nó được gọi là cây cung và là kết quả của một trục trặc kỹ thuật.

Cung tạo ra sức căng trên bề mặt cùng hướng với đường cong. Ngoài ra, nó gây ra các dòng điện ngẫu nhiên chạy qua bảng.

cây cung

4. Hiệu ứng cung

1) xoắn

Độ méo bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như chất liệu ván, độ dày, v.v. Xoắn xảy ra khi một góc bất kỳ của ván không được căn chỉnh đối xứng với các góc còn lại. Một bề mặt cụ thể đi lên theo đường chéo, và sau đó các góc khác xoắn lại. Rất giống như khi một chiếc đệm được kéo ra khỏi một góc bàn trong khi góc kia bị xoắn lại. Vui lòng tham khảo hình bên dưới.

hiệu ứng méo

2) Khoảng trống nhựa

Khoảng trống nhựa chỉ đơn giản là kết quả của việc mạ đồng không đúng cách. Trong quá trình ứng suất lắp ráp, ứng suất được tác dụng lên tấm một cách không đối xứng. Vì áp lực là một lực bên, các bề mặt có lớp đồng mỏng sẽ làm chảy nhựa. Điều này tạo ra một khoảng trống tại vị trí đó.

3) Đo cung và xoắn

Theo IPC{{0}}, giá trị uốn cong và xoắn tối đa cho phép là 0,75 phần trăm trên các bo mạch có thành phần SMT và 1,5 phần trăm đối với các bo mạch khác. Dựa trên tiêu chuẩn này, chúng ta cũng có thể tính toán độ uốn và xoắn cho một kích thước PCB cụ thể.

Khoảng cho phép cung=chiều dài hoặc chiều rộng của tấm x phần trăm khoảng cho phép của cung / 100

Phép đo độ xoắn liên quan đến chiều dài đường chéo của bảng. Xem xét rằng tấm bị hạn chế bởi một trong các góc và lực xoắn tác động theo cả hai hướng, hệ số 2 được đưa vào.

Độ xoắn tối đa cho phép=2 x chiều dài đường chéo của bảng x phần trăm độ xoắn cho phép / 100

Ở đây bạn có thể xem các ví dụ về bảng dài 4" và rộng 3", với đường chéo 5".

Đo Độ Xoắn Cung

Cho phép uốn trên toàn bộ chiều dài {{0}} x 0,75/100=0,03 inch

Cho phép uốn theo chiều rộng {{0}} x 0,75/100=0.0225 inch

Độ méo tối đa cho phép {{0}} x 5 x 0,75/100=0.075 inch