Výroba DPS je proces sestavení fyzické DPS z návrhu DPS podle určitého souboru specifikací. Pochopení konstrukční specifikace je velmi důležité, protože ovlivňuje vyrobiTelnost, výkon a výtěžnost výroby DPS.
Jednou z důležitých konstrukčních specifikací, které je třeba dodržovat, je „vyvážená měď“ při výrobě desek plošných spojů. Konzistentní měděné pokrytí musí být dosaženo v každé vrstvě sestavy PCB, aby se zabránilo elektrickým a mechanickým problémům, které mohou bránit výkonu obvodu.
Co zJménoná PCB vyvážení mědi?
Vyvážená měď je metoda symetrických měděných stop v každé vrstvě DPS, což je nutné, aby se zabránilo kroucení, ohýbání nebo deformaci desky. Někteří inženýři a výrobci rozvržení trvají na tom, že zrcadlené uspořádání horní poloviny vrstvy je zcela symetrické ke spodní polovině desky plošných spojů.
Funkce vyvážení PCB mědi
Směrování
Měděná vrstva je vyleptána, aby vytvořila stopy, a měď použitá jako stopy přenáší teplo spolu se signály po celé desce. To snižuje poškození způsobené nepravidelným zahříváním desky, které by mohlo způsobit prasknutí vnitřních kolejnic.
Chladič
Měď se používá jako vrstva pro odvod tepla v obvodu pro výrobu energie, což zabraňuje použití dalších komponent pro odvod tepla a výrazně snižuje výrobní náklady.
Zvětšete tloušťku vodičů a povrchových podložek
Měď použitá jako pokovení na DPS zvyšuje tloušťku vodičů a povrchových podložek. Kromě toho jsou robustní mezivrstvové měděné spoje dosaženy prostřednictvím pokovených průchozích otvorů.
Snížená zemní impedance a pokles napětí
Vyvážená měď plošných spojů snižuje zemní impedanci a pokles napětí, čímž snižuje šum a zároveň může zlepšit účinnost napájecího zdroje.
DPS balanční měděný efekt
Pokud při výrobě desek plošných spojů není rozložení mědi mezi vrstvami rovnoměrné, mohou nastat následující problémy:
Nesprávné vyvážení zásobníku
Vyvážení stohu zJménoná mít ve svém návrhu symetrické vrstvy a myšlenkou při tom je vzdát se rizikových oblastí, které by se mohly deformovat během fází sestavování stohu a laminace.
Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je začít s návrhem zásobníku ve středu desky a umístit tam silné vrstvy. Často je strategií návrháře PCB zrcadlení horní poloviny stacku se spodní polovinou.
Symetrická superpozice
vrstvení DPS
Problém pochází hlavně z použití silnější mědi (50 um nebo více) na jádrech, kde je měděný povrch nevyvážený, a co je horší, ve vzoru není téměř žádná měděná výplň.
V tomto případě je potřeba povrch mědi doplnit o „falešné“ plochy nebo roviny, aby se zabránilo rozlití prepregu do vzoru a následné delaminaci nebo zkratu mezivrstvy.
Bez delaminace DPS: 85% mědi je vyplněno ve vnitřní vrstvě, stačí tedy plnění prepregem, nehrozí delaminace.
Žádné riziko delaminace PCB
Existuje riziko delaminace DPS: měď je vyplněna pouze ze 45 % a mezivrstvový prepreg je nedostatečně vyplněn a existuje riziko delaminace.
Tloušťka dielektrické vrstvy je nerovnoměrná
Správa stohu deskových vrstev je klíčovým prvkem při navrhování vysokorychlostních desek. Pro zachování symetrie dispozice je nejbezpečnějším způsobem vyvážení dielektrické vrstvy a tloušťka dielektrické vrstvy by měla být uspořádána symetricky jako střešní vrstvy.
Někdy je však obtížné dosáhnout jednotnosti tloušťky dielektrika. To je způsobeno některými výrobními omezeními. V tomto případě bude muset konstruktér uvolnit toleranci a počítat s nerovnoměrnou tloušťkou a určitým stupněm deformace.
Průřez obvodové desky je nerovnoměrný
Jedním z běžných nevyvážených konstrukčních problémů je nesprávný průřez desky. Nánosy mědi jsou v některých vrstvách větší než v jiných. Tento problém pramení ze skutečnosti, že konzistence mědi není udržována napříč různými vrstvami. Výsledkem je, že po sestavení některé vrstvy zesílí, zatímco jiné vrstvy s nízkou depozicí mědi zůstanou tenčí. Při bočním tlaku na desku se deformuje. Aby se tomu zabránilo, musí být pokrytí mědí symetrické vzhledem ke střední vrstvě.
Hybridní (směsný materiál) laminace
Někdy návrhy používají ve střešních vrstvách smíšené materiály. Různé materiály mají různé tepelné koeficienty (CTC). Tento typ hybridní struktury zvyšuje riziko deformace během montáže přetavení.
Vliv nevyváženého rozvodu mědi
Změny v nanášení mědi mohou způsobit deformaci PCB. Některé deformace a vady jsou uvedeny níže:
Warpage
Warpage není nic jiného než deformace tvaru desky. Během pečení a manipulace s deskou bude měděná fólie a substrát podléhat různé mechanické roztažnosti a stlačení. To vede k odchylkám v jejich koeficientu roztažnosti. Následně vnitřní napětí vyvinutá na desce vedou k deformaci.
V závislosti na aplikaci může být materiálem PCB sklolaminát nebo jakýkoli jiný kompozitní materiál. Během výrobního procesu procházejí desky plošných spojů několikanásobným tepelným zpracováním. Pokud se teplo nerozloží rovnoměrně a teplota překročí koeficient tepelné roztažnosti (Tg), deska se zkroutí.
Špatné galvanické pokovování vodivého vzoru
Pro správné nastavení procesu pokovování je velmi důležitá rovnováha mědi na vodivé vrstvě. Pokud není měď vyvážena na horní a spodní straně nebo dokonce v každé jednotlivé vrstvě, může dojít k překrytí a vést ke stopám nebo podleptání spojů. Konkrétně se jedná o diferenciální páry s naměřenými hodnotami impedance. Nastavení správného procesu pokovování je složité a někdy nemožné. Proto je důležité doplnit měděnou bilanci „falešnými“ záplatami nebo plnou mědí.
Doplněno vyváženou mědí
Žádná doplňková měď
Pokud je oblouk nevyvážený, vrstva DPS bude mít válcové nebo kulové zakřivení
Jednoduše řečeno, můžete říci, že čtyři rohy stolu jsou pevné a horní část stolu se tyčí nad ním. Říkalo se tomu luk a byl výsledkem technické závady
Luk vytváří napětí na povrchu ve stejném směru jako křivka. Také to způsobuje, že deskou protékají náhodné proudy.
Luk
Efekt luku
1. Zkroucení je ovlivněno faktory, jako je materiál a tloušťka desky plošných spojů. Ke zkroucení dochází, když žádný roh desky není zarovnán symetricky s ostatními rohy. Jeden konkrétní povrch stoupá diagonálně a pak se ostatní rohy stáčejí. Velmi podobné, jako když je polštář vytažen z jednoho rohu stolu, zatímco druhý roh je zkroucený. Viz obrázek níže.
Efekt zkreslení
1. Dutiny v pryskyřici jsou jednoduše důsledkem nesprávného pomědění. Při montážním namáhání působí na desku napětí asymetrickým způsobem. Vzhledem k tomu, že tlak je boční síla, povrchy s tenkými usazeninami mědi budou prosakovat pryskyřici. Tím se v daném místě vytvoří prázdnota.
2. Měření prohnutí a zkroucení Podle IPC-6012 je maximální přípustná hodnota pro prohnutí a zkroucení 0,75 % u desek s SMT součástkami a 1,5 % u ostatních desek. Na základě této normy můžeme vypočítat i ohyb a zkroucení pro konkrétní rozměr DPS.
Přídavek na luk = délka nebo šířka plátu × procento přídavku na luk / 100
Měření kroucení zahrnuje délku úhlopříčky desky. Vzhledem k tomu, že deska je omezena jedním z rohů a zkroucení působí v obou směrech, je zahrnut faktor 2.
Maximální přípustné zkroucení = 2 x délka úhlopříčky desky x procento přípustného zkroucení / 100
Zde můžete vidět příklady desek, které jsou 4" dlouhé a 3" široké, s úhlopříčkou 5".
Přídavek na ohyb po celé délce = 4 x 0,75/100 = 0,03 palce
Přídavek na ohyb na šířku = 3 x 0,75/100 = 0,0225 palce
Maximální přípustné zkreslení = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 palce
