La fabrication de PCB est le processus de construction d'un PCB physique à partir d'une conception de PCB selon un certain ensemble de spécifications. Comprendre les spécifications de conception est très important car ils affectent la fabricabilité, les performances et le rendement de PRODUITion du PCB.
L'une des spécifications de conception importantes à suivre est le « cuivre équilibré » dans la fabrication des PCB. Une couverture de cuivre cohérente doit être obtenue dans chaque couche de l'empilement de circuits imprimés pour éviter les problèmes électriques et mécaniques susceptibles de nuire aux performances du circuit.
Que signifie le cuivre d'équilibrage des PCB ?
Le cuivre équilibré est une méthode de traces de cuivre symétriques dans chaque couche de l'empilement de PCB, ce qui est nécessaire pour éviter la torsion, la courbure ou la déformation de la carte. Certains ingénieurs d'implantation et fabricants insistent pour que l'empilement en miroir de la moitié supérieure de la couche soit complètement symétrique par rapport à la moitié inférieure du PCB.
Fonction de cuivre d'équilibre de carte PCB
Routage
La couche de cuivre est gravée pour former les traces, et le cuivre utilisé comme traces transporte la chaleur ainsi que les signaux dans toute la carte. Cela réduit les dommages dus à un échauffement irrégulier de la carte qui pourrait provoquer la rupture des rails internes.
Radiateur
Le cuivre est utilisé comme couche de dissipation thermique du circuit de PRODUITion d'énergie, ce qui évite l'utilisation de composants de dissipation thermique supplémentaires et réduit considérablement le coût de fabrication.
Augmenter l'épaisseur des conducteurs et des plots de surface
Le cuivre utilisé comme placage sur un PCB augmente l'épaisseur des conducteurs et des plages de surface. De plus, des connexions intercouches en cuivre robustes sont réalisées grâce à des trous traversants plaqués.
Impédance de terre et chute de tension réduites
Le cuivre équilibré PCB réduit l'impédance de terre et la chute de tension, réduisant ainsi le bruit et en même temps, il peut améliorer l'efficacité de l'alimentation électrique.
Effet cuivre d'équilibre de PCB
Dans la fabrication de PCB, si la répartition du cuivre entre les piles n'est pas uniforme, les problèmes suivants peuvent survenir:
Mauvais équilibre de la pile
Équilibrer une pile signifie avoir des couches symétriques dans votre conception, et l'idée est d'éviter les zones de risque qui pourraient se déformer pendant les étapes d'assemblage et de stratification de la pile.
La meilleure façon de procéder est de commencer la conception de la maison empilée au centre de la planche et d'y placer les couches épaisses. Souvent, la stratégie du concepteur de PCB consiste à refléter la moitié supérieure de l'empilement avec la moitié inférieure.
Superposition symétrique
Superposition de PCB
Le problème vient principalement de l'utilisation de cuivre plus épais (50 µm ou plus) sur des noyaux où la surface du cuivre est déséquilibrée et, pire encore, il n'y a presque pas de remplissage de cuivre dans le motif.
Dans ce cas, la surface du cuivre doit être complétée par de « faux » zones ou plans pour éviter le déversement du préimprégné dans le motif et un délaminage ou un court-circuit intercouche ultérieur.
Pas de délaminage du PCB : 85 % du cuivre est rempli dans la couche interne, donc un remplissage de préimprégné suffit, il n'y a aucun risque de délaminage.
Aucun risque de délaminage des PCB
Il existe un risque de délaminage du PCB : le cuivre n'est rempli qu'à 45 %, et le préimprégné intercalaire est insuffisamment rempli, et il existe un risque de délaminage.
L'épaisseur de la couche diélectrique est inégale
La gestion de la pile de couches de cartes est un élément clé dans la conception de cartes à grande vitesse. Afin de maintenir la symétrie de la disposition, le moyen le plus sûr consiste à équilibrer la couche diélectrique, et l'épaisseur de la couche diélectrique doit être disposée symétriquement comme les couches du toit.
Mais il est parfois difficile d’obtenir une uniformité de l’épaisseur diélectrique. Cela est dû à certaines contraintes de fabrication. Dans ce cas, le concepteur devra assouplir la tolérance et autoriser une épaisseur inégale et un certain degré de gauchissement.
La section transversale du circuit imprimé est inégale
L'un des problèmes de conception déséquilibrés les plus courants est la section transversale inappropriée de la carte. Les gisements de cuivre sont plus importants dans certaines couches que dans d’autres. Ce problème vient du fait que la consistance du cuivre n’est pas maintenue entre les différentes couches. En conséquence, une fois assemblées, certaines couches deviennent plus épaisses, tandis que d’autres couches à faible dépôt de cuivre restent plus fines. Lorsqu’une pression est appliquée latéralement sur la plaque, celle-ci se déforme. Pour éviter cela, la couverture en cuivre doit être symétrique par rapport à la couche centrale.
Stratification hybride (matériau mixte)
Parfois, les conceptions utilisent des matériaux mixtes dans les couches du toit. Différents matériaux ont des coefficients thermiques (CTC) différents. Ce type de structure hybride augmente les risques de déformation lors de l'assemblage par refusion.
L'influence d'une distribution déséquilibrée du cuivre
Les variations dans les dépôts de cuivre peuvent provoquer une déformation des PCB. Certains gauchissements et défauts sont mentionnés ci-dessous:
Déformation
Le gauchissement n'est rien d'autre qu'une déformation de la forme de la planche. Lors de la cuisson et de la manipulation du panneau, la feuille de cuivre et le substrat subiront différentes expansions et compressions mécaniques. Cela entraîne des écarts dans leur coefficient de dilatation. Par la suite, les contraintes internes développées sur la planche conduisent à une déformation.
Selon l'application, le matériau du PCB peut être de la fibre de verre ou tout autre matériau composite. Au cours du processus de fabrication, les circuits imprimés subissent plusieurs traitements thermiques. Si la chaleur n’est pas répartie uniformément et que la température dépasse le coefficient de dilatation thermique (Tg), le panneau se déformera.
Mauvaise galvanoplastie du motif conducteur
Pour mettre en place correctement le processus de placage, l’équilibre du cuivre sur la couche conductrice est très important. Si le cuivre n'est pas équilibré en haut et en bas, ou même dans chaque couche individuelle, un placage excessif peut se produire et conduire à des traces ou à une sous-gravure des connexions. Cela concerne en particulier les paires différentielles avec des valeurs d'impédance mesurées. La mise en place du processus de placage correct est complexe et parfois impossible. Par conséquent, il est important de compléter la balance en cuivre avec des « faux » patchs ou du cuivre complet.
Complété avec du cuivre équilibré
Pas de cuivre d’équilibre supplémentaire
Si l'arc est déséquilibré, la couche PCB aura une courbure cylindrique ou sphérique
En langage simple, on peut dire que les quatre coins d’une table sont fixes et que le dessus de la table s’élève au-dessus. Il s'appelait l'arc et était le résultat d'un problème technique.
L'arc crée une tension en surface dans le même sens que la courbe. En outre, cela provoque la circulation de courants aléatoires à travers la carte.
Arc
Effet arc
1. La torsion est affectée par des facteurs Téléphones que le matériau et l'épaisseur du circuit imprimé. La torsion se produit lorsqu'un coin de la planche n'est pas aligné symétriquement avec les autres coins. Une surface particulière monte en diagonale, puis les autres coins se tordent. C'est très similaire à lorsqu'un coussin est tiré d'un coin d'une table tandis que l'autre coin est tordu. Veuillez vous référer à la figure ci-dessous.
Effet de distorsion
1. Les vides de résine sont simplement le résultat d’un placage de cuivre inapproprié. Lors de la contrainte d'assemblage, la contrainte est appliquée à la plaque de manière asymétrique. Étant donné que la pression est une force latérale, les surfaces présentant de minces dépôts de cuivre saigneront de la résine. Cela crée un vide à cet endroit.
2. Mesure de l'arc et de la torsion Selon IPC-6012, la valeur maximale autorisée pour l'arc et la torsion est de 0,75 % sur les cartes avec des composants SMT et de 1,5 % pour les autres cartes. Sur la base de cette norme, nous pouvons également calculer la courbure et la torsion pour une taille de PCB spécifique.
Surépaisseur d'arc = longueur ou largeur de la plaque × pourcentage de surépaisseur d'arc / 100
La mesure de la torsion implique la longueur diagonale de la planche. Considérant que la plaque est contrainte par l’un des coins et que la torsion agit dans les deux sens, le facteur 2 est inclus.
Torsion maximale autorisée = 2 x longueur diagonale de la planche x pourcentage de torsion / 100
Ici vous pouvez voir des exemples de planches de 4" de long et 3" de large, avec une diagonale de 5".
Tolérance de flexion sur toute la longueur = 4 x 0,75/100 = 0,03 pouces
Tolérance de flexion en largeur = 3 x 0,75/100 = 0,0225 pouces
Distorsion maximale admissible = 2 x 5 x 0,75/100 = 0,075 pouces
