Bei der PCB-Herstellung handelt es sich um den Prozess des Aufbaus einer physischen PCB aus einem PCB-Design gemäß bestimmten Spezifikationen.Das Verständnis der Designspezifikation ist sehr wichtig, da sie sich auf die Herstellbarkeit, Leistung und Produktionsausbeute der Leiterplatte auswirkt.

 

Eine der wichtigsten Designspezifikationen, die es zu beachten gilt, ist „Balanced Copper“ bei der Leiterplattenherstellung.In jeder Schicht des Leiterplattenaufbaus muss eine gleichmäßige Kupferabdeckung erreicht werden, um elektrische und mechanische Probleme zu vermeiden, die die Leistung der Schaltung beeinträchtigen können.

 

Was bedeutet PCB-Balance-Kupfer?

Symmetrisches Kupfer ist eine Methode für symmetrische Kupferleiterbahnen in jeder Schicht des Leiterplattenaufbaus, die notwendig ist, um ein Verdrehen, Biegen oder Verziehen der Leiterplatte zu vermeiden.Einige Layout-Ingenieure und Hersteller bestehen darauf, dass der gespiegelte Aufbau der oberen Hälfte der Schicht vollständig symmetrisch zur unteren Hälfte der Leiterplatte ist.

 

 

 

PCB-Balance-Kupferfunktion

Routenführung

 

Die Kupferschicht wird geätzt, um die Leiterbahnen zu bilden, und das als Leiterbahnen verwendete Kupfer transportiert die Wärme zusammen mit den Signalen durch die Platine.Dies reduziert Schäden durch unregelmäßige Erwärmung der Platine, die zum Bruch der inneren Schienen führen könnten.

 

Kühler

 

Kupfer wird als Wärmeableitungsschicht des Stromerzeugungskreises verwendet, wodurch der Einsatz zusätzlicher Wärmeableitungskomponenten vermieden und die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden.

 

Erhöhen Sie die Dicke der Leiter und Oberflächenpads

 

Kupfer, das als Beschichtung auf einer Leiterplatte verwendet wird, erhöht die Dicke von Leitern und Oberflächenpads.Darüber hinaus werden robuste Kupferverbindungen zwischen den Schichten durch plattierte Durchgangslöcher erreicht.

 

Reduzierte Erdimpedanz und Spannungsabfall

 

PCB-symmetrisches Kupfer reduziert die Erdimpedanz und den Spannungsabfall, reduziert dadurch das Rauschen und kann gleichzeitig die Effizienz der Stromversorgung verbessern.

 

PCB-Balance-Kupfereffekt

Wenn bei der Leiterplattenherstellung die Kupferverteilung zwischen den Stapeln nicht gleichmäßig ist, können folgende Probleme auftreten:

 

1. Falsche Stapelbalance

 

Um einen Stapel auszubalancieren, müssen Sie symmetrische Schichten in Ihrem Design verwenden. Dabei geht es darum, Risikobereiche zu vermeiden, die sich während der Stapelmontage und der Laminierungsphase verformen könnten.

 

Der beste Weg, dies zu tun, besteht darin, mit der Konstruktion des Stapelhauses in der Mitte des Bretts zu beginnen und dort die dicken Schichten zu platzieren.Oftmals besteht die Strategie des PCB-Designers darin, die obere Hälfte des Aufbaus mit der unteren Hälfte zu spiegeln.

 

2.PCB-Schichtung

 

Das Problem entsteht hauptsächlich durch die Verwendung von dickerem Kupfer (50 µm oder mehr) auf Kernen, deren Kupferoberfläche unausgeglichen ist, und schlimmer noch, es gibt fast keine Kupferfüllung im Muster.

 

In diesem Fall muss die Kupferoberfläche mit „falschen“ Bereichen oder Ebenen ergänzt werden, um ein Verschütten von Prepreg in das Muster und eine anschließende Delaminierung oder einen Kurzschluss zwischen den Schichten zu verhindern.

 

Keine Delaminierung der Leiterplatte: 85 % des Kupfers sind in der Innenschicht gefüllt, daher reicht die Füllung mit Prepreg aus, es besteht keine Gefahr einer Delaminierung.

 

Kein Risiko einer PCB-Delamination

 

Es besteht die Gefahr einer Delaminierung der Leiterplatte: Kupfer ist nur zu 45 % gefüllt, das Zwischenschicht-Prepreg ist unzureichend gefüllt und es besteht die Gefahr einer Delaminierung.

 

3. Die Dicke der dielektrischen Schicht ist ungleichmäßig

 

Die Stapelverwaltung der Platinenschichten ist ein Schlüsselelement beim Entwurf von Hochgeschwindigkeitsplatinen.Um die Symmetrie des Grundrisses aufrechtzuerhalten, ist es am sichersten, die dielektrische Schicht auszubalancieren, und die Dicke der dielektrischen Schicht sollte symmetrisch wie die Dachschichten angeordnet sein.

 

Allerdings ist es manchmal schwierig, eine gleichmäßige Dicke des Dielektrikums zu erreichen.Dies ist auf einige Herstellungsbeschränkungen zurückzuführen.In diesem Fall muss der Konstrukteur die Toleranz lockern und ungleichmäßige Dicke und einen gewissen Grad an Verzug berücksichtigen.

 

 

 

4. Der Querschnitt der Leiterplatte ist uneben

 

Eines der häufigsten unausgewogenen Designprobleme ist der falsche Platinenquerschnitt.In einigen Schichten sind die Kupfervorkommen größer als in anderen.Dieses Problem ist darauf zurückzuführen, dass die Konsistenz des Kupfers über die verschiedenen Schichten hinweg nicht erhalten bleibt.Dadurch werden einige Schichten beim Zusammenbau dicker, während andere Schichten mit geringer Kupferablagerung dünner bleiben.Wenn seitlich Druck auf die Platte ausgeübt wird, verformt sie sich.Um dies zu vermeiden, muss die Kupferabdeckung symmetrisch zur Mittelschicht sein.

 

5.Hybrid-Laminierung (Mischmaterial).

 

Manchmal werden in den Dachschichten gemischte Materialien verwendet.Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Wärmekoeffizienten (CTC).Diese Art von Hybridstruktur erhöht das Risiko eines Verzugs bei der Reflow-Montage.

 

 

Der Einfluss einer unausgeglichenen Kupferverteilung

Schwankungen in der Kupferabscheidung können zu einer Verformung der Leiterplatte führen.Nachfolgend sind einige Verwerfungen und Mängel aufgeführt:

 

Verzug

 

Verzug ist nichts anderes als eine Verformung der Brettform.Während des Backens und der Handhabung der Platine unterliegen die Kupferfolie und das Substrat unterschiedlicher mechanischer Ausdehnung und Kompression.Dies führt zu Abweichungen in ihrem Ausdehnungskoeffizienten.Anschließend entstehen auf der Platine innere Spannungen, die zu Verwerfungen führen.

 

Je nach Anwendung kann das PCB-Material Glasfaser oder ein anderes Verbundmaterial sein.Während des Herstellungsprozesses werden Leiterplatten mehreren Wärmebehandlungen unterzogen.Wenn die Wärme nicht gleichmäßig verteilt wird und die Temperatur den Wärmeausdehnungskoeffizienten (Tg) überschreitet, verzieht sich die Platte.

 

Schlechte Galvanisierung des Leitermusters

 

Um den Galvanisierungsprozess richtig einzurichten, ist das Gleichgewicht des Kupfers auf der leitenden Schicht sehr wichtig.Wenn das Kupfer auf der Ober- und Unterseite oder sogar in jeder einzelnen Schicht nicht ausgeglichen ist, kann es zu Überplattierungen kommen, die zu Spuren oder Unterätzungen von Verbindungen führen.Dies betrifft insbesondere Differenzpaare mit gemessenen Impedanzwerten.Die Einrichtung des richtigen Beschichtungsprozesses ist komplex und manchmal unmöglich.Daher ist es wichtig, den Kupferhaushalt durch „falsche“ Pflaster oder Vollkupfer zu ergänzen.

 

                                                         Ergänzt mit ausgewogenem Kupfer

 

                                                           Kein zusätzliches Balance-Kupfer

 

Wenn die Biegung unausgeglichen ist, weist die Leiterplattenschicht eine zylindrische oder sphärische Krümmung auf

 

Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, dass die vier Ecken eines Tisches feststehen und die Tischplatte darüber ragt.Es hieß Bogen und war das Ergebnis einer technischen Panne

 

Der Bogen erzeugt Spannung auf der Oberfläche in der gleichen Richtung wie die Kurve.Außerdem führt es dazu, dass zufällige Ströme durch die Platine fließen.

                                                                                       

 

Die Verdrehung wird durch Faktoren wie das Material und die Dicke der Leiterplatte beeinflusst.Eine Verdrehung tritt auf, wenn eine Ecke des Bretts nicht symmetrisch zu den anderen Ecken ausgerichtet ist.Eine bestimmte Fläche steigt diagonal an und die anderen Ecken verdrehen sich.Sehr ähnlich, wenn ein Kissen aus einer Ecke eines Tisches gezogen wird, während die andere Ecke gedreht wird.Bitte beachten Sie die Abbildung unten.

 

Verzerrungseffekt