ייצור PCB הוא תהליך של בניית PCB פיזי מתכנון PCB על פי סט מסוים של מפרטים. הבנת מפרט העיצוב חשובה מאוד מכיוון שהיא משפיעה על יכולת הייצור, הביצועים ותפוקת הייצור של ה-PCB.
אחד ממפרטי העיצוב החשובים שיש לעקוב אחריהם הוא "נחושת מאוזנת" בייצור PCB. יש להשיג כיסוי נחושת עקבי בכל שכבה של ערימת ה-PCB כדי למנוע בעיות חשמליות ומכאניות שעלולות להפריע לביצועי המעגל.
מה המשמעות של נחושת מאזן PCB?
נחושת מאוזנת היא שיטה של עקבות נחושת סימטריים בכל שכבה של ערימת ה-PCB, אשר נחוצה כדי למנוע פיתול, כיפוף או עיוות של הלוח. כמה מהנדסי פריסה ויצרנים מתעקשים שהערימה המשתקפת של החצי העליון של השכבה תהיה סימטרית לחלוטין לחצי התחתון של ה-PCB.
PCB איזון פונקציית נחושת
ניתוב
שכבת הנחושת נחרטת כדי ליצור את העקבות, והנחושת המשמשת כעקבות נושאת את החום יחד עם האותות בכל הלוח. זה מפחית נזקים מחימום לא סדיר של הלוח שעלול לגרום לשבירת מסילות פנימיות.
רַדִיאָטוֹר
נחושת משמשת כשכבת פיזור החום של מעגל ייצור החשמל, מה שנמנע משימוש ברכיבי פיזור חום נוספים ומפחית מאוד את עלות הייצור.
הגדל את עובי המוליכים ורפידות המשטח
נחושת המשמשת כציפוי על PCB מגדילה את עובי המוליכים ורפידות פני השטח. בנוסף, חיבורי נחושת בין-שכבתיים חזקים מושגים באמצעות חורים דרך מצופים.
עכבת אדמה מופחתת ונפילת מתח
נחושת מאוזנת PCB מפחיתה את עכבת האדמה ואת ירידת המתח, ובכך מפחיתה את הרעש, ובו בזמן, היא יכולה לשפר את היעילות של ספק הכוח.
איזון PCB אפקט נחושת
בייצור PCB, אם חלוקת הנחושת בין הערימות אינה אחידה, הבעיות הבאות עשויות להתרחש:
איזון מחסנית לא תקין
איזון מחסנית פירושו להחזיק שכבות סימטריות בעיצוב שלך, והרעיון בכך הוא לוותר על אזורי סיכון שעלולים לעוות במהלך שלבי ההרכבה והלמינציה.
הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא להתחיל את עיצוב בית המחסנית במרכז הלוח ולהניח שם את השכבות העבות. לעתים קרובות, האסטרטגיה של מעצב ה-PCB היא לשקף את החצי העליון של המחסנית עם החצי התחתון.
סופרפוזיציה סימטרית
שכבות PCB
הבעיה נובעת בעיקר משימוש בנחושת עבה יותר (50um או יותר) על ליבות בהן משטח הנחושת אינו מאוזן, וחמור מכך, אין כמעט מילוי נחושת בתבנית.
במקרה זה, יש להוסיף למשטח הנחושת אזורים או מישורים "שקריים" כדי למנוע שפיכה של prepreg לתוך התבנית ולאחר מכן דה למינציה או קיצור בין השכבות.
ללא דה-למינציה של PCB: 85% מהנחושת ממולאים בשכבה הפנימית, כך שדי במילוי ב-prepreg, אין סכנת דה-למינציה.
אין סיכון של פירוק PCB
קיים סיכון לדה למינציה של PCB: נחושת מתמלאת רק ב-45%, וה-prepreg הבין-שכבתי אינו מלא מספיק, וקיים סיכון לדלמינציה.
עובי השכבה הדיאלקטרית אינו אחיד
ניהול מחסנית שכבת לוח הוא מרכיב מרכזי בעיצוב לוחות במהירות גבוהה. על מנת לשמור על הסימטריה של הפריסה, הדרך הבטוחה היא לאזן את השכבה הדיאלקטרית, ויש לסדר את עובי השכבה הדיאלקטרית בצורה סימטרית כמו שכבות הגג.
אבל לפעמים קשה להשיג אחידות בעובי הדיאלקטרי. זה נובע מאילוצי ייצור מסוימים. במקרה זה, המעצב יצטרך להרפות את הסובלנות ולאפשר עובי לא אחיד ומידה מסוימת של עיוות.
החתך של המעגל אינו אחיד
אחת מבעיות התכנון הלא מאוזנות הנפוצות היא חתך לא תקין של לוח. מרבצי נחושת גדולים יותר בשכבות מסוימות מאחרות. בעיה זו נובעת מהעובדה שהעקביות של הנחושת אינה נשמרת על פני השכבות השונות. כתוצאה מכך, בעת ההרכבה, חלק מהשכבות נעשות עבות יותר, בעוד שכבות אחרות עם שקיעת נחושת נמוכה נשארות דקות יותר. כאשר מופעל לחץ לרוחב על הצלחת, הוא מתעוות. כדי להימנע מכך, כיסוי הנחושת חייב להיות סימטרי ביחס לשכבה המרכזית.
למינציה היברידית (חומר מעורב).
לפעמים עיצובים משתמשים בחומרים מעורבים בשכבות הגג. לחומרים שונים יש מקדמים תרמיים שונים (CTC). סוג זה של מבנה היברידי מגביר את הסיכון לעיוות במהלך הרכבה מזרימה חוזרת.
השפעת חלוקת נחושת לא מאוזנת
שינויים בתצהיר נחושת עלולים לגרום לעיוות PCB. כמה עיוותים ופגמים מוזכרים להלן:
עיוות
עיוות אינו אלא עיוות של צורת הלוח. במהלך האפייה והטיפול בלוח, רדיד הנחושת והמצע יעברו התרחבות ודחיסה מכנית שונים. זה מוביל לסטיות במקדם ההתפשטות שלהם. לאחר מכן, מתחים פנימיים שפותחו על הלוח מובילים לעיוות.
בהתאם ליישום, חומר ה-PCB יכול להיות פיברגלס או כל חומר מרוכב אחר. במהלך תהליך הייצור, לוחות מעגלים עוברים טיפולי חום מרובים. אם החום אינו מופץ באופן שווה והטמפרטורה עולה על מקדם ההתפשטות התרמית (Tg), הלוח יתעוות.
ציפוי לקוי של תבנית מוליכה
כדי להגדיר נכון את תהליך הציפוי, האיזון של הנחושת על השכבה המוליכה חשוב מאוד. אם הנחושת אינה מאוזנת בחלק העליון והתחתון, או אפילו בכל שכבה בודדת, עלולה להתרחש ציפוי יתר ולהוביל לעקבות או תחריט של חיבורים. בפרט, זה נוגע לזוגות דיפרנציאליים עם ערכי עכבה נמדדים. הגדרת תהליך הציפוי הנכון היא מורכבת ולעיתים בלתי אפשרית. לכן, חשוב להשלים את מאזן הנחושת עם טלאים "מזוייפים" או נחושת מלאה.
בתוספת נחושת מאוזנת
ללא איזון משלים נחושת
אם החרטום אינו מאוזן, לשכבת ה-PCB תהיה עקמומיות גלילית או כדורית
בשפה פשוטה אפשר לומר שארבע פינות השולחן קבועות וראש השולחן מתנשא מעליו. זה נקרא הקשת והיה תוצאה של תקלה טכנית
הקשת יוצרת מתח על פני השטח באותו כיוון של העקומה. כמו כן, הוא גורם לזרמים אקראיים לזרום דרך הלוח.
קֶשֶׁת
אפקט קשת
1. טוויסט מתפתל מושפע מגורמים כמו חומר ועובי המעגלים. טוויסט מתרחש כאשר פינה אחת של הלוח אינה מיושרת באופן סימטרי עם הפינות האחרות. משטח מסוים אחד עולה באלכסון, ואז הפינות האחרות מתפתלות. דומה מאוד לזמן שמושכים כרית מפינה אחת של שולחן בעוד הפינה השנייה מפותלת. אנא עיין באיור למטה.
אפקט עיוות
1. חללים שרף הם פשוט תוצאה של ציפוי נחושת לא תקין. במהלך לחץ ההרכבה, מתח מופעל על הצלחת בצורה א-סימטרית. מכיוון שלחץ הוא כוח רוחבי, משטחים עם משקעי נחושת דקים ידממו שרף. זה יוצר חלל במיקום זה.
2. מדידת קשת וטוויסט לפי IPC-6012, הערך המרבי המותר עבור קשת וטוויסט הוא 0.75% על לוחות עם רכיבי SMT, ו-1.5% עבור לוחות אחרים. בהתבסס על תקן זה, אנו יכולים גם לחשב את העיקול והפיתול עבור גודל PCB ספציפי.
קצבת קשת = אורך או רוחב הצלחת × אחוז מקצבת הקשת / 100
מדידת הטוויסט כוללת את האורך האלכסוני של הלוח. בהתחשב בכך שהצלחת מוגבלת על ידי אחת הפינות והפיתול פועל בשני הכיוונים, גורם 2 כלול.
פיתול מקסימלי מותר = 2 x אורך אלכסוני לוח x קצבת פיתול / 100
כאן תוכלו לראות דוגמאות של לוחות באורך 4 אינץ' ורוחב 3 אינץ', עם אלכסון של 5 אינץ'.
קצבת כיפוף לכל האורך = 4 x 0.75/100 = 0.03 אינץ'
קצבת כיפוף ברוחב = 3 x 0.75/100 = 0.0225 אינץ'
עיוות מקסימלי מותר = 2 x 5 x 0.75/100 = 0.075 אינץ'
