PCB (y)dagi muvozanatli mis haqida qancha bilasiz

PCB ishlab chiqarish - bu bir qator spetsifikatsiyalarga muvofiq PCB dizaynidan jismoniy tenglikni yaratish jarayoni. Dizayn spetsifikatsiyalarini tushunish juda muhim, chunki u PCB ishlab chiqarilishi, ishlashi va ishlab chiqarish rentabelligiga ta'sir qiladi.

Ta'qib qilinishi kerak bo'lgan muhim dizayn xususiyatlaridan biri PCB ishlab chiqarishda "Muvozanatlangan mis" dir. Elektr zanjirining ishlashiga to'sqinlik qiladigan elektr va mexanik muammolarni oldini olish uchun tenglikni yig'ishning har bir qatlamida izchil mis qoplamasiga erishish kerak.

Birinchidan, PCB balansi mis nimani anglatadi?

Balanslangan mis - bu tenglikni yig'ishning har bir qatlamida nosimmetrik mis izlari usuli bo'lib, bu taxtaning burishishi, egilishi yoki burilishiga yo'l qo'ymaslik uchun zarurdir. Ba'zi tartib muhandislari va ishlab chiqaruvchilari qatlamning yuqori yarmining aks ettirilgan to'plami PCBning pastki yarmiga to'liq nosimmetrik bo'lishini ta'kidlaydilar.

Ikkinchidan, PCB balansi mis funktsiyasi

1. Marshrutlash

Mis qatlami izlarni hosil qilish uchun chizilgan va iz sifatida ishlatiladigan mis issiqlikni signallar bilan birga taxta bo'ylab olib yuradi. Bu ichki relslarning sinishiga olib kelishi mumkin bo'lgan taxtaning tartibsiz isishidan kelib chiqadigan zararni kamaytiradi.

2. Radiator

Mis energiya ishlab chiqarish pallasida issiqlik tarqalish qatlami sifatida ishlatiladi, bu qo'shimcha issiqlik tarqalish komponentlarini ishlatishdan qochadi va ishlab chiqarish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.

3. Supero'tkazuvchilar va sirt yostiqlarining qalinligini oshiring

PCBda qoplama sifatida ishlatiladigan mis o'tkazgichlar va sirt erlarining qalinligini oshiradi. Bundan tashqari, mustahkam qatlamlararo mis ulanishlari qoplangan teshiklar orqali amalga oshiriladi.

4. Tuproq empedansi va kuchlanishning pasayishi

PCB muvozanatli mis erning empedansini va kuchlanish pasayishini pasaytiradi, shu bilan shovqinni kamaytiradi va shu bilan birga elektr ta'minoti samaradorligini oshiradi.

Uchinchidan, tenglikni muvozanat mis ta'siri

PCB ishlab chiqarishda, misning qatlamlar orasidagi taqsimoti bir xil bo'lmasa, quyidagi muammolar yuzaga kelishi mumkin:

1. Noto'g'ri stek balansi

Stakni muvozanatlash sizning dizayningizda nosimmetrik qatlamlarga ega bo'lishni anglatadi va buning g'oyasi stekni yig'ish va laminatsiyalash bosqichlarida deformatsiyalanishi mumkin bo'lgan xavf sohalaridan voz kechishdir.

Buning eng yaxshi usuli - taxtaning markazida stack uyi dizaynini boshlash va u erda qalin qatlamlarni joylashtirishdir. Ko'pincha, PCB dizaynerining strategiyasi stackupning yuqori yarmini pastki yarmi bilan aks ettirishdir.

Simmetrik superpozitsiya

2. PCB qatlamlari

Muammo, asosan, mis yuzasi muvozanatsiz bo'lgan yadrolarda qalinroq misni (50um yoki undan ko'p) ishlatishdan kelib chiqadi va bundan ham yomoni, naqshda mis to'ldirish deyarli yo'q.

Bunday holda, prepregning naqshga to'kilmasligi va keyinchalik delaminatsiya yoki qatlamlararo qisqarishning oldini olish uchun mis sirtini "yolg'on" joylar yoki tekisliklar bilan to'ldirish kerak.

PCB delaminatsiyasi yo'q: misning 85 foizi ichki qatlamlarga to'ldirilgan, shuning uchun delaminatsiya xavfisiz prepreg bilan to'ldirish kifoya.

PCB delaminatsiyasi xavfi yo'q

PCB delaminatsiyasi xavfi mavjud: mis faqat 45 foizga to'ldiriladi va interlayer prepreg etarli darajada to'ldirilmagan va delaminatsiya xavfi mavjud.

3. Dielektrik qatlam qalinligi notekis

Kengash qatlami stekini boshqarish yuqori tezlikda ishlaydigan taxtalarni loyihalashda asosiy element hisoblanadi. Tartibning simmetriyasini saqlab qolish uchun, eng xavfsiz usul dielektrik qatlamni muvozanatlashdir va dielektrik qatlamning qalinligi tomning qatlamlari kabi nosimmetrik tarzda joylashtirilishi kerak.

Ammo dielektrik qalinligida bir xillikka erishish ba'zan qiyin. Bu ba'zi ishlab chiqarish cheklovlari bilan bog'liq. Bunday holda, dizayner tolerantlikni bo'shashtirishi va notekis qalinlik va ma'lum darajada burilishlarga yo'l qo'yishi kerak.

nosimmetrik dielektrik qatlam

4. Elektron plataning kesimi notekis

Umumiy muvozanatsiz dizayn muammolaridan biri noto'g'ri taxta kesmasidir. Mis konlari ayrim qatlamlarda boshqalarga qaraganda kattaroqdir. Bu muammo misning mustahkamligi turli qatlamlarda saqlanmasligidan kelib chiqadi. Natijada, yig'ilganda, ba'zi qatlamlar qalinroq bo'ladi, mis cho'kmasi kam bo'lgan boshqa qatlamlar esa ingichka bo'lib qoladi. Plastinaga lateral bosim o'tkazilsa, u deformatsiyalanadi. Bunga yo'l qo'ymaslik uchun mis qoplamasi markaziy qatlamga nisbatan nosimmetrik bo'lishi kerak.

5. Gibrid (aralash material) laminatsiya

Ba'zan dizaynlar tom qatlamlarida aralash materiallardan foydalanadi. Turli materiallar turli xil termal koeffitsientlarga ega (CTC). Ushbu turdagi gibrid tuzilma qayta oqim yig'ish paytida buzilish xavfini oshiradi.
To'rtinchidan, mis taqsimoti muvozanatining ta'siri

Misning cho'kishidagi o'zgarishlar PCB yorilishiga olib kelishi mumkin. Ba'zi buzilishlar va nuqsonlar quyida keltirilgan:

1. Warpage

Warpage - bu taxta shaklining deformatsiyasidan boshqa narsa emas. Pishirish va taxtadan ishlov berish jarayonida mis folga va substrat turli xil mexanik kengayish va siqilishga uchraydi. Bu ularning kengayish koeffitsientida og'ishlarga olib keladi. Keyinchalik, taxtada ishlab chiqilgan ichki stresslar burilishga olib keladi.

Ilovaga qarab, PCB materiali shisha tolali yoki boshqa kompozit material bo'lishi mumkin. Ishlab chiqarish jarayonida elektron platalar bir nechta issiqlik bilan ishlov berishdan o'tadi. Agar issiqlik bir tekis taqsimlanmasa va harorat termal kengayish koeffitsientidan (Tg) oshsa, taxta burishadi.

2. Supero'tkazuvchilar naqshlarni yomon elektrokaplama

Qoplama jarayonini to'g'ri tashkil etish uchun o'tkazuvchi qatlamdagi misning muvozanati juda muhimdir. Agar mis yuqorida va pastda yoki hatto har bir alohida qatlamda muvozanatli bo'lmasa, qoplama paydo bo'lishi mumkin va ulanishlarning izi yoki kam bo'lishiga olib keladi. Xususan, bu o'lchangan empedans qiymatlari bo'lgan differentsial juftliklarga tegishli. To'g'ri qoplama jarayonini o'rnatish murakkab va ba'zan imkonsizdir. Shuning uchun, mis balansini "soxta" yamoqlar yoki to'liq mis bilan to'ldirish muhimdir.

Balanslangan mis bilan to'ldirilgan

qo'shimcha mis balansi yo'q

3. Ark

Agar mis quyish muvozanatsiz bo'lsa, PCB qatlami silindrsimon yoki sharsimon egrilikni namoyon qiladi. Oddiy til bilan aytganda, stolning to'rtta burchagi mahkamlangan va stolning yuqori qismi uning ustida ko'tarilgan deb aytishingiz mumkin. U kamon deb nomlangan va texnik nosozlik natijasi edi.

Yoy, egri chiziq bilan bir xil yo'nalishda sirt ustida kuchlanish hosil qiladi. Bundan tashqari, u tasodifiy oqimlarning taxta orqali oqib ketishiga olib keladi.

ta'zim

4. Kamon effekti

1) burish

Buzilishga taxta materiali, qalinligi va boshqalar kabi omillar ta'sir qiladi. Twist taxtaning biron bir burchagi boshqa burchaklar bilan nosimmetrik tarzda mos kelmaganda sodir bo'ladi. Muayyan sirt diagonal ravishda yuqoriga ko'tariladi, keyin esa boshqa burchaklar buriladi. Stolning bir burchagidan yostiq tortilganda, boshqa burchak burilganda juda o'xshash. Quyidagi rasmga qarang.

buzilish effekti

2) Qatronlar bo'shliqlari

Qatronlar bo'shliqlari shunchaki noto'g'ri mis qoplamasining natijasidir. Yig'ish stressi vaqtida plastinkaga assimetrik tarzda stress qo'llaniladi. Bosim lateral kuch bo'lganligi sababli, yupqa mis konlari bo'lgan sirtlar qatronlarni oqadi. Bu o'sha joyda bo'shliq hosil qiladi.

3) Bow va Twistni o'lchash

IPC{0}} ma'lumotlariga ko'ra, egilish va burish uchun ruxsat etilgan maksimal qiymat SMT komponentlari bo'lgan platalarda 0,75 foizni va boshqa taxtalar uchun 1,5 foizni tashkil qiladi. Ushbu standartga asoslanib, biz ma'lum bir tenglikni o'lchami uchun egilish va burilishni ham hisoblashimiz mumkin.

Kamonning oʻlchami=plastinka uzunligi yoki kengligi × kamon payining ulushi / 100

Burilish o'lchovi taxtaning diagonali uzunligini o'z ichiga oladi. Plitaning burchaklardan biri bilan cheklanganligini va burish har ikki yo'nalishda harakat qilishini hisobga olsak, 2-faktor kiradi.

Ruxsat etilgan maksimal burilish=2 x taxta diagonali uzunligi x burama ruxsati foizi / 100

Bu erda siz 4 dyuym uzunlikdagi va 3 dyuymli kenglikdagi, diagonali 5 dyuymli taxtalar misollarini ko'rishingiz mumkin.

Kamonning buralishini o'lchash

Butun uzunlikdagi egilish imkoniyati {0}} x 0,75/100=0,03 dyuym

Eni {0}} x 0,75/100=0,0225 dyuymdagi egilish imkoniyati

Maksimal ruxsat etilgan buzilish {0}} x 5 x 0,75/100=0,075 dyuym