2023-05-10
Η κατασκευή PCB είναι η διαδικασία κατασκευής ενός φυσικού PCB από ένα σχέδιο PCB σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο σύνολο προδιαγραφών.Η κατανόηση των προδιαγραφών σχεδιασμού είναι πολύ σημαντική, καθώς επηρεάζει την ικανότητα κατασκευής, την απόδοση και την απόδοση παραγωγής του PCB.
Μία από τις σημαντικές προδιαγραφές σχεδιασμού που πρέπει να ακολουθήσετε είναι το "Balanced Copper" στην κατασκευή PCB.Πρέπει να επιτυγχάνεται σταθερή κάλυψη από χαλκό σε κάθε στρώμα της στοίβαξης PCB για να αποφευχθούν ηλεκτρικά και μηχανικά προβλήματα που μπορεί να εμποδίσουν την απόδοση του κυκλώματος.
Ο ισορροπημένος χαλκός είναι μια μέθοδος συμμετρικών ιχνών χαλκού σε κάθε στρώμα της στοίβαξης PCB, η οποία είναι απαραίτητη για την αποφυγή συστροφής, κάμψης ή παραμόρφωσης της σανίδας.Ορισμένοι μηχανικοί διάταξης και κατασκευαστές επιμένουν ότι η αντικατοπτρισμένη στοίβαξη του πάνω μισού του στρώματος είναι εντελώς συμμετρική με το κάτω μισό του PCB.
Το στρώμα χαλκού είναι χαραγμένο για να σχηματιστούν τα ίχνη και ο χαλκός που χρησιμοποιείται ως ίχνη μεταφέρει τη θερμότητα μαζί με τα σήματα σε όλο τον πίνακα.Αυτό μειώνει τη ζημιά από την ακανόνιστη θέρμανση της πλακέτας που θα μπορούσε να προκαλέσει σπάσιμο των εσωτερικών σιδηροτροχιών.
Ο χαλκός χρησιμοποιείται ως στρώμα απαγωγής θερμότητας του κυκλώματος παραγωγής ενέργειας, το οποίο αποφεύγει τη χρήση πρόσθετων εξαρτημάτων απαγωγής θερμότητας και μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής.
Ο χαλκός που χρησιμοποιείται ως επένδυση σε ένα PCB αυξάνει το πάχος των αγωγών και των επιφανειακών μαξιλαριών.Επιπλέον, οι στιβαρές χάλκινες συνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων επιτυγχάνονται μέσω επιμεταλλωμένων διαμπερών οπών.
Ο χαλκός ισορροπημένος με PCB μειώνει την αντίσταση γείωσης και την πτώση τάσης, μειώνοντας έτσι τον θόρυβο και ταυτόχρονα, μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της τροφοδοσίας.
Στην κατασκευή PCB, εάν η κατανομή του χαλκού μεταξύ των στοίβων δεν είναι ομοιόμορφη, ενδέχεται να προκύψουν τα ακόλουθα προβλήματα:
Η εξισορρόπηση μιας στοίβας σημαίνει ότι έχετε συμμετρικά στρώματα στο σχέδιό σας και η ιδέα με αυτόν τον τρόπο είναι να αποφύγετε περιοχές κινδύνου που θα μπορούσαν να παραμορφωθούν κατά τα στάδια συναρμολόγησης στοίβας και πλαστικοποίησης.
Ο καλύτερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να ξεκινήσετε το σχέδιο στοίβας στο κέντρο της σανίδας και να τοποθετήσετε εκεί τα παχιά στρώματα.Συχνά, η στρατηγική του σχεδιαστή PCB είναι να αντικατοπτρίζει το επάνω μισό του stackup με το κάτω μισό.
Το πρόβλημα προέρχεται κυρίως από τη χρήση παχύτερου χαλκού (50um ή περισσότερο) σε πυρήνες όπου η επιφάνεια του χαλκού δεν είναι ισορροπημένη, και χειρότερα, δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου χάλκινο γέμισμα στο σχέδιο.
Σε αυτή την περίπτωση, η επιφάνεια του χαλκού πρέπει να συμπληρωθεί με «ψευδείς» περιοχές ή επίπεδα για να αποφευχθεί η διαρροή του προεμποτισμού στο σχέδιο και η επακόλουθη αποκόλληση ή βραχυκύκλωμα του ενδιάμεσου στρώματος.
Χωρίς αποκόλληση PCB: Το 85% του χαλκού γεμίζεται στην εσωτερική στρώση, επομένως αρκεί η πλήρωση με prepreg, δεν υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης.
Δεν υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης PCB
Υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης των PCB: ο χαλκός γεμίζεται μόνο κατά 45%, και το προεμποτισμένο ενδιάμεσο στρώμα είναι ανεπαρκώς γεμάτο και υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης.
Η διαχείριση στοίβας επιπέδων πλακέτας είναι ένα βασικό στοιχείο στο σχεδιασμό πλακών υψηλής ταχύτητας.Προκειμένου να διατηρηθεί η συμμετρία της διάταξης, ο ασφαλέστερος τρόπος είναι να εξισορροπηθεί η διηλεκτρική στρώση και το πάχος της διηλεκτρικής στρώσης θα πρέπει να διατάσσεται συμμετρικά όπως τα στρώματα της οροφής.
Αλλά μερικές φορές είναι δύσκολο να επιτευχθεί ομοιομορφία στο πάχος του διηλεκτρικού.Αυτό οφείλεται σε ορισμένους κατασκευαστικούς περιορισμούς.Σε αυτή την περίπτωση, ο σχεδιαστής θα πρέπει να χαλαρώσει την ανοχή και να επιτρέψει ανομοιόμορφο πάχος και κάποιο βαθμό παραμόρφωσης.
Ένα από τα κοινά προβλήματα μη ισορροπημένης σχεδίασης είναι η ακατάλληλη διατομή της σανίδας.Τα κοιτάσματα χαλκού είναι μεγαλύτερα σε ορισμένα στρώματα από άλλα.Αυτό το πρόβλημα πηγάζει από το γεγονός ότι η συνοχή του χαλκού δεν διατηρείται στα διάφορα στρώματα.Ως αποτέλεσμα, όταν συναρμολογούνται, ορισμένα στρώματα γίνονται πιο παχιά, ενώ άλλα στρώματα με χαμηλή εναπόθεση χαλκού παραμένουν λεπτότερα.Όταν ασκείται πίεση πλευρικά στην πλάκα, αυτή παραμορφώνεται.Για να αποφευχθεί αυτό, η κάλυψη του χαλκού πρέπει να είναι συμμετρική ως προς το κεντρικό στρώμα.
Μερικές φορές τα σχέδια χρησιμοποιούν ανάμεικτα υλικά στα στρώματα της οροφής.Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικούς θερμικούς συντελεστές (CTC).Αυτός ο τύπος υβριδικής δομής αυξάνει τον κίνδυνο παραμόρφωσης κατά τη συναρμολόγηση επαναροής.
Διακυμάνσεις στην εναπόθεση χαλκού μπορεί να προκαλέσουν παραμόρφωση PCB.Μερικές παραμορφώσεις και ελαττώματα αναφέρονται παρακάτω:
Το Warpage δεν είναι παρά μια παραμόρφωση του σχήματος της σανίδας.Κατά το ψήσιμο και το χειρισμό της σανίδας, το φύλλο χαλκού και το υπόστρωμα θα υποστούν διαφορετική μηχανική διαστολή και συμπίεση.Αυτό οδηγεί σε αποκλίσεις στον συντελεστή διαστολής τους.Στη συνέχεια, οι εσωτερικές τάσεις που αναπτύσσονται στην πλακέτα οδηγούν σε στρέβλωση.
Ανάλογα με την εφαρμογή, το υλικό PCB μπορεί να είναι fiberglass ή οποιοδήποτε άλλο σύνθετο υλικό.Κατά τη διαδικασία κατασκευής, οι πλακέτες κυκλωμάτων υποβάλλονται σε πολλαπλές θερμικές επεξεργασίες.Εάν η θερμότητα δεν κατανέμεται ομοιόμορφα και η θερμοκρασία υπερβαίνει τον συντελεστή θερμικής διαστολής (Tg), η πλακέτα θα παραμορφωθεί.
Για τη σωστή ρύθμιση της διαδικασίας επιμετάλλωσης, η ισορροπία του χαλκού στο αγώγιμο στρώμα είναι πολύ σημαντική.Εάν ο χαλκός δεν είναι ισορροπημένος στο επάνω και στο κάτω μέρος, ή ακόμα και σε κάθε μεμονωμένη στρώση, μπορεί να προκύψει επικάλυψη και να οδηγήσει σε ίχνη ή υποχάραξη των συνδέσεων.Ειδικότερα, αυτό αφορά διαφορικά ζεύγη με μετρημένες τιμές σύνθετης αντίστασης.Η ρύθμιση της σωστής διαδικασίας επιμετάλλωσης είναι περίπλοκη και μερικές φορές αδύνατη.Επομένως, είναι σημαντικό να συμπληρώσετε την ισορροπία χαλκού με «ψεύτικα» μπαλώματα ή πλήρη χαλκό.
Συμπληρώνεται με ισορροπημένο χαλκό
Χωρίς συμπληρωματικό ισοζύγιο χαλκού
Σε απλή γλώσσα, μπορείτε να πείτε ότι οι τέσσερις γωνίες ενός τραπεζιού είναι σταθερές και η κορυφή του τραπεζιού υψώνεται πάνω από αυτό.Ονομάστηκε τόξο και ήταν αποτέλεσμα τεχνικής βλάβης
Το τόξο δημιουργεί τάση στην επιφάνεια στην ίδια κατεύθυνση με την καμπύλη.Επίσης, προκαλεί τυχαία ρεύματα να ρέουν μέσα από την πλακέτα.
Η συστροφή συστροφής επηρεάζεται από παράγοντες όπως το υλικό και το πάχος της πλακέτας κυκλώματος.Το Twist συμβαίνει όταν οποιαδήποτε γωνία της σανίδας δεν είναι ευθυγραμμισμένη συμμετρικά με τις άλλες γωνίες.Μια συγκεκριμένη επιφάνεια ανεβαίνει διαγώνια και μετά οι άλλες γωνίες στρίβουν.Πολύ παρόμοιο με όταν ένα μαξιλάρι τραβιέται από τη μια γωνία ενός τραπεζιού ενώ η άλλη γωνία είναι στριμμένη.Ανατρέξτε στο παρακάτω σχήμα.
Επίδραση παραμόρφωσης
Περιθώριο κάμψης σε όλο το μήκος = 4 x 0,75/100 = 0,03 ίντσες
Επίδομα κάμψης σε πλάτος = 3 x 0,75/100 = 0,0225 ίντσες
Μέγιστη επιτρεπόμενη παραμόρφωση = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 ίντσες
Μέτρηση Bow and Twist Σύμφωνα με το IPC-6012, η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή για τόξο και περιστροφή είναι 0,75% σε πλακέτες με εξαρτήματα SMT και 1,5% για άλλες σανίδες.Με βάση αυτό το πρότυπο, μπορούμε επίσης να υπολογίσουμε την κάμψη και τη συστροφή για ένα συγκεκριμένο μέγεθος PCB.
Επίδομα τόξου = μήκος ή πλάτος πλάκας × ποσοστό επιτρεπόμενου τόξου / 100
Η μέτρηση περιστροφής περιλαμβάνει το διαγώνιο μήκος της σανίδας.Λαμβάνοντας υπόψη ότι η πλάκα περιορίζεται από μία από τις γωνίες και η συστροφή δρα και προς τις δύο κατευθύνσεις, περιλαμβάνεται ο παράγοντας 2.
Μέγιστη επιτρεπόμενη συστροφή = 2 x μήκος διαγώνιου σανίδας x ποσοστό περιστροφής / 100
Εδώ μπορείτε να δείτε παραδείγματα σανίδων που έχουν μήκος 4" και πλάτος 3" με διαγώνιο 5".
Μας ελάτε σε επαφή με ανά πάσα στιγμή
