La fabricación de PCB es el proceso de construir una PCB física a partir de un diseño de PCB de acuerdo con un determinado conjunto de especificaciones. Comprender las especificaciones de diseño es muy importante ya que afecta la capacidad de fabricación, el rendimiento y el rendimiento de producción de la PCB.
Una de las especificaciones de diseño importantes a seguir es el "cobre equilibrado" en la fabricación de PCB. Se debe lograr una cobertura de cobre constante en cada capa de la pila de PCB para evitar problemas eléctricos y mecánicos que puedan obstaculizar el rendimiento del circuito.
¿Qué significa cobre de equilibrio de PCB?
El cobre equilibrado es un método de trazas de cobre simétricas en cada capa de la pila de PCB, lo cual es necesario para evitar torceduras, flexiones o deformaciones de la placa. Algunos ingenieros de diseño y fabricantes insisten en que el apilamiento reflejado de la mitad superior de la capa sea completamente simétrico con respecto a la mitad inferior de la PCB.
Función de equilibrio de cobre de PCB
Enrutamiento
La capa de cobre se graba para formar las pistas, y el cobre utilizado como pistas transporta el calor junto con las señales por todo el tablero. Esto reduce el daño causado por el calentamiento irregular del tablero que podría causar la rotura de los rieles internos.
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.
Aumentar el espesor de los conductores y las almohadillas de superficie.
El cobre utilizado como revestimiento en una PCB aumenta el grosor de los conductores y las almohadillas de superficie. Además, se logran conexiones robustas de cobre entre capas a través de orificios pasantes chapados.
Impedancia de tierra y caída de voltaje reducidas
El cobre balanceado de PCB reduce la impedancia de tierra y la caída de voltaje, lo que reduce el ruido y, al mismo tiempo, puede mejorar la eficiencia de la fuente de alimentación.
Efecto cobre de equilibrio de PCB
En la fabricación de PCB, si la distribución del cobre entre las pilas no es uniforme, pueden ocurrir los siguientes problemas:
Equilibrio de pila inadecuado
Equilibrar una pila significa tener capas simétricas en su diseño, y la idea al hacerlo es eliminar áreas de riesgo que podrían deformarse durante las etapas de ensamblaje y laminación de la pila.
La mejor manera de hacerlo es comenzar el diseño de la casa apilada en el centro del tablero y colocar las capas gruesas Todosí. A menudo, la estrategia del diseñador de PCB es reflejar la mitad superior del apilamiento con la mitad inferior.
Superposición simétrica
capas de PCB
El problema proviene principalmente del uso de cobre más grueso (50um 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 posterior delaminación o cortocircuito entre capas.
Sin delaminación de PCB: el 85% del cobre se rellena en la capa interna, por lo que el relleno con preimpregnado es suficiente, no hay riesgo de delaminación.
Sin riesgo de delaminación de PCB
Existe riesgo de delaminación de PCB: el cobre solo se llena en un 45% y la capa intermedia preimpregnada no está suficientemente llena, lo que genera riesgo de delaminación.
El espesor de la capa dieléctrica es desigual.
La gestión de la pila de capas de placas 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 espesor 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 un espesor desigual y cierto grado de deformación.
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 permanecen más delgadas. Cuando se aplica presión lateralmente a la placa, ésta se deforma. Para evitar esto, la cobertura de cobre debe ser simétrica con respecto a la capa central.
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 montaje por reflujo.
La influencia de la distribución desequilibrada del cobre.
Las variaciones en la deposición de cobre pueden provocar deformaciones de la PCB. Algunas deformaciones y defectos se mencionan a continuación.:
Deformación
La deformación no es más que una deformación de la forma del tablero. Durante el horneado y 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 que se desarrollan en la placa provocan deformaciones.
Dependiendo de la aplicación, el material de la PCB puede ser fibra de vidrio o cualquier otro material compuesto. Durante el proceso de fabricación, las placas de circuito se someten a múltiples tratamientos térmicos. Si el calor no se distribuye uniformemente y la temperatura excede el coeficiente de expansión térmica (Tg), el tablero se deformará.
Galvanoplastia deficiente del patrón conductor
Para configurar correctamente el proceso de revestimiento, el equilibrio del 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 rastros o grabados insuficientes de las conexiones. En particular, se trata de pares diferenciales con valores de impedancia medidos. Configurar el proceso de revestimiento correcto es complejo y, a veces, imposible. Por lo tanto, es importante complementar el equilibrio de cobre con parches "falsos" o cobre completo.
Complementado con cobre equilibrado
Sin saldo suplementario Cobre
Si el arco está desequilibrado, la capa de PCB tendrá una curvatura cilíndrica o esférica.
En lenguaje sencillo, se puede decir que las cuatro esquinas de una mesa son fijas y la parte superior de la mesa se eleva por encima de ellas. Se llamó arco y fue resultado de un fTodoso técnico.
El arco crea tensión en la superficie en la misma dirección que la curva. Además, hace que fluyan corrientes aleatorias a través del tablero.
Arco
Efecto arco
1. La torsión se ve afectada por factores como el material y el grosor de la placa de circuito. 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 un cojín de una esquina de una mesa mientras se gira la otra esquina. Consulte la figura siguiente.
Efecto de distorsión
1. Los huecos de resina son simplemente el resultado de un revestimiento de cobre inadecuado. Durante el montaje, la tensión se aplica a la placa de forma asimétrica. Dado que la presión es una fuerza lateral, las superficies con finos depósitos de cobre exudarán resina. Esto crea un vacío en ese lugar.
2. Medición de arco y torsión Según IPC-6012, el valor máximo permitido para arco y torsión es 0,75% en tableros con componentes SMT y 1,5% 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 de torsión implica la longitud diagonal del tablero. Considerando que la placa está constreñida 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 tolerancia de torsión / 100
Aquí puede ver ejemplos de tablas de 4" de largo y 3" de ancho, con una diagonal de 5".
Margen de flexión en toda la longitud = 4 x 0,75/100 = 0,03 pulgadas
Margen de flexión en ancho = 3 x 0,75/100 = 0,0225 pulgadas
Distorsión máxima permitida = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 pulgadas
