تولید PCB فرآیند ساخت یک PCB فیزیکی از یک طراحی PCB با توجه به مجموعه خاصی از مشخصات است.درک مشخصات طراحی بسیار مهم است زیرا بر قابلیت ساخت، عملکرد و بازده تولید PCB تأثیر می گذارد.

 

یکی از مشخصات مهم طراحی که باید رعایت شود "مس متعادل" در تولید PCB است.برای جلوگیری از مشکلات الکتریکی و مکانیکی که می تواند عملکرد مدار را مختل کند، باید پوشش مسی ثابتی در هر لایه از استک آپ PCB حاصل شود.

 

مس تعادل PCB به چه معناست؟

مس متوازن روشی برای ردیابی مس متقارن در هر لایه از استک آپ PCB است که برای جلوگیری از پیچش، خم شدن یا تاب برداشتن تخته ضروری است.برخی از مهندسین چیدمان و سازندگان اصرار دارند که لایه آینه‌ای نیمه بالایی لایه کاملاً متقارن با نیمه پایین PCB باشد.

 

 

 

عملکرد مس تعادل PCB

مسیریابی

 

لایه مس برای تشکیل ردیابی ها حک می شود و مسی که به عنوان ردیابی استفاده می شود گرما را همراه با سیگنال ها در سراسر تخته حمل می کند.این امر آسیب ناشی از گرم شدن نامنظم برد را که می تواند باعث شکستن ریل های داخلی شود، کاهش می دهد.

 

رادیاتور

 

مس به عنوان لایه اتلاف گرما در مدار تولید برق استفاده می شود که از استفاده از اجزای اتلاف حرارت اضافی جلوگیری می کند و هزینه ساخت را تا حد زیادی کاهش می دهد.

 

ضخامت هادی ها و لنت های سطحی را افزایش دهید

 

مسی که به عنوان آبکاری روی PCB استفاده می شود ضخامت هادی ها و لنت های سطحی را افزایش می دهد.علاوه بر این، اتصالات مسی بین لایه ای قوی از طریق سوراخ های روکش شده حاصل می شود.

 

کاهش امپدانس زمین و افت ولتاژ

 

مس متعادل کننده PCB امپدانس زمین و افت ولتاژ را کاهش می دهد و در نتیجه نویز را کاهش می دهد و در عین حال می تواند کارایی منبع تغذیه را بهبود بخشد.

 

اثر مس تعادل PCB

در تولید PCB، اگر توزیع مس بین پشته ها یکنواخت نباشد، ممکن است مشکلات زیر رخ دهد:

 

1. تعادل پشته نامناسب

 

متعادل کردن یک پشته به معنای داشتن لایه های متقارن در طراحی شما است، و ایده در انجام این کار این است که از نواحی مخاطره آمیزی که ممکن است در طول مراحل مونتاژ پشته و لمینیت تغییر شکل دهند، چشم پوشی کنید.

 

بهترین راه برای انجام این کار این است که طراحی خانه پشته را در مرکز تخته شروع کنید و لایه های ضخیم را در آنجا قرار دهید.اغلب، استراتژی طراح PCB این است که نیمه بالایی پشته را با نیمه پایینی منعکس کند.

 

2. لایه بندی PCB

 

مشکل عمدتاً ناشی از استفاده از مس ضخیم تر (50 میلی متر یا بیشتر) در هسته هایی است که سطح مس نامتعادل است، و بدتر از آن، تقریباً هیچ پرکننده مسی در الگو وجود ندارد.

 

در این حالت، سطح مس باید با نواحی یا صفحات "کاذب" تکمیل شود تا از ریختن پیش آغشته به الگو و متعاقب آن لایه برداری یا کوتاه شدن بین لایه ها جلوگیری شود.

 

بدون لایه برداری PCB: 85 درصد مس در لایه داخلی پر شده است، بنابراین پر کردن با پیش آغشته کافی است، خطر لایه برداری وجود ندارد.

 

بدون خطر لایه برداری PCB

 

خطر لایه برداری PCB وجود دارد: مس فقط تا 45٪ پر شده است و پیش آغشته بین لایه به اندازه کافی پر نشده است و خطر لایه برداری وجود دارد.

 

3. ضخامت لایه دی الکتریک ناهموار است

 

مدیریت پشته لایه برد یک عنصر کلیدی در طراحی بردهای پرسرعت است.برای حفظ تقارن چیدمان، ایمن ترین راه، متعادل کردن لایه دی الکتریک است و ضخامت لایه دی الکتریک باید به صورت متقارن مانند لایه های سقف چیده شود.

 

اما گاهی اوقات دستیابی به یکنواختی در ضخامت دی الکتریک دشوار است.این به دلیل برخی محدودیت های تولید است.در این حالت، طراح باید تحمل را کاهش دهد و اجازه دهد ضخامت ناهموار و درجاتی از تاب برداشتن وجود داشته باشد.

 

 

 

4. سطح مقطع برد مدار ناهموار است

 

یکی از مشکلات رایج طراحی نامتعادل، سطح مقطع تخته نامناسب است.رسوبات مس در برخی از لایه ها بزرگتر از لایه های دیگر است.این مشکل از این واقعیت ناشی می شود که قوام مس در لایه های مختلف حفظ نمی شود.در نتیجه، هنگام مونتاژ، برخی از لایه‌ها ضخیم‌تر می‌شوند، در حالی که لایه‌های دیگر با رسوب کم مس نازک‌تر می‌مانند.هنگامی که فشار به صورت جانبی به صفحه اعمال می شود، تغییر شکل می دهد.برای جلوگیری از این امر، پوشش مس باید با توجه به لایه مرکزی متقارن باشد.

 

5. لمینیت ترکیبی (مواد مخلوط).

 

گاهی اوقات در طراحی ها از مواد مخلوط در لایه های سقف استفاده می شود.مواد مختلف دارای ضرایب حرارتی (CTC) متفاوتی هستند.این نوع ساختار هیبریدی خطر تاب خوردگی را در هنگام مونتاژ مجدد جریان افزایش می دهد.

 

 

تأثیر توزیع نامتعادل مس

تغییرات در رسوب مس می تواند باعث پیچ خوردگی PCB شود.برخی از انحرافات و عیوب در زیر ذکر شده است:

 

Warpage

 

Warpage چیزی جز تغییر شکل شکل تخته نیست.در طول پخت و جابجایی تخته، فویل مس و زیرلایه تحت انبساط و فشرده سازی مکانیکی متفاوتی قرار می گیرند.این منجر به انحراف در ضریب انبساط آنها می شود.متعاقباً، تنش های داخلی ایجاد شده روی تخته منجر به تاب برداشتن می شود.

 

بسته به کاربرد، ماده PCB می تواند فایبرگلاس یا هر ماده کامپوزیت دیگری باشد.در طول فرآیند تولید، بردهای مدار تحت چندین عملیات حرارتی قرار می گیرند.اگر گرما به طور مساوی توزیع نشود و دما از ضریب انبساط حرارتی (Tg) بیشتر شود، تخته تاب می یابد.

 

آبکاری ضعیف الگوی رسانا

 

برای تنظیم صحیح فرآیند آبکاری، تعادل مس روی لایه رسانا بسیار مهم است.اگر مس در بالا و پایین و یا حتی در هر لایه منفرد متعادل نباشد، روکش کردن ممکن است رخ دهد و منجر به ردیابی یا کم‌ترشدن اتصالات شود.به ویژه، این به جفت های دیفرانسیل با مقادیر امپدانس اندازه گیری شده مربوط می شود.تنظیم فرآیند آبکاری صحیح پیچیده و گاهی غیرممکن است.بنابراین، مهم است که تعادل مس را با تکه های "جعلی" یا مس کامل تکمیل کنید.

 

                                                         مکمل با مس متعادل

 

                                                           بدون تعادل مس مکمل

 

اگر کمان نامتعادل باشد، لایه PCB دارای انحنای استوانه ای یا کروی خواهد بود

 

به زبان ساده می توان گفت که چهار گوشه یک میز ثابت است و بالای میز از آن بالا می رود.این کمان نامیده می شد و نتیجه یک نقص فنی بود

 

کمان در همان جهت منحنی بر روی سطح کشش ایجاد می کند.همچنین باعث عبور جریان های تصادفی از تخته می شود.

                                                                                       

 

پیچش پیچشی تحت تأثیر عواملی مانند مواد و ضخامت صفحه مدار قرار می گیرد.چرخش زمانی اتفاق می‌افتد که هر یک از گوشه‌های تخته به طور متقارن با گوشه‌های دیگر تراز نباشد.یک سطح خاص به صورت مورب بالا می رود و سپس گوشه های دیگر می پیچند.بسیار شبیه زمانی است که یک کوسن از یک گوشه میز کشیده می شود در حالی که گوشه دیگر پیچ خورده است.لطفا به شکل زیر مراجعه کنید.

 

اثر اعوجاج