การผลิต PCB คือกระบวนการสร้าง PCB จริงจากการออกแบบ PCB ตามข้อกำหนดเฉพาะการทำความเข้าใจข้อกำหนดการออกแบบมีความสำคัญมากเนื่องจากส่งผลต่อความสามารถในการผลิต ประสิทธิภาพ และผลผลิตของ PCB

 

หนึ่งในข้อกำหนดการออกแบบที่สำคัญที่ต้องปฏิบัติตามคือ "Balanced Copper" ในการผลิต PCBต้องครอบคลุมทองแดงที่สม่ำเสมอในแต่ละชั้นของ PCB stackup เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาทางไฟฟ้าและทางกลที่สามารถขัดขวางประสิทธิภาพของวงจร

 

PCB สมดุลทองแดงหมายถึงอะไร

ทองแดงที่สมดุลเป็นวิธีการติดตามทองแดงแบบสมมาตรในแต่ละชั้นของ PCB stackup ซึ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการบิด งอ หรือบิดเบี้ยวของบอร์ดวิศวกรและผู้ผลิตโครงร่างบางรายยืนยันว่าการเรียงซ้อนกันแบบมิเรอร์ของครึ่งบนของเลเยอร์นั้นสมมาตรกับครึ่งล่างของ PCB อย่างสมบูรณ์

 

 

 

ฟังก์ชัน PCB สมดุลทองแดง

การกำหนดเส้นทาง

 

ชั้นทองแดงถูกสลักเพื่อสร้างร่องรอย และทองแดงที่ใช้เป็นร่องรอยจะนำความร้อนไปพร้อมกับสัญญาณทั่วทั้งกระดานสิ่งนี้ช่วยลดความเสียหายจากความร้อนที่ผิดปกติของบอร์ดซึ่งอาจทำให้รางภายในแตกได้

 

หม้อน้ำ

 

ทองแดงถูกใช้เป็นชั้นกระจายความร้อนของวงจรผลิตไฟฟ้า ซึ่งหลีกเลี่ยงการใช้ส่วนประกอบการกระจายความร้อนเพิ่มเติม และช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก

 

เพิ่มความหนาของตัวนำและแผ่นพื้นผิว

 

ทองแดงที่ใช้ชุบบน PCB จะเพิ่มความหนาของตัวนำและแผ่นพื้นผิวนอกจากนี้ การเชื่อมต่อทองแดงระหว่างชั้นที่แข็งแกร่งสามารถทำได้ผ่านรูทะลุชุบ

 

ลดอิมพีแดนซ์ของกราวด์และแรงดันตกคร่อม

 

ทองแดงบาลานซ์ PCB ช่วยลดอิมพีแดนซ์ของกราวด์และแรงดันตก จึงช่วยลดสัญญาณรบกวน และในขณะเดียวกันก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟได้

 

เอฟเฟกต์ทองแดงสมดุล PCB

ในการผลิต PCB หากการกระจายของทองแดงระหว่างกองไม่เท่ากัน ปัญหาต่อไปนี้อาจเกิดขึ้น:

 

1.ยอดสแต็คไม่เหมาะสม

 

การสร้างสมดุลให้กับสแต็คหมายถึงการมีเลเยอร์ที่สมมาตรในการออกแบบของคุณ และแนวคิดในการทำเช่นนั้นคือการละทิ้งพื้นที่เสี่ยงที่อาจเสียรูปทรงระหว่างการประกอบสแต็คและขั้นตอนการเคลือบ

 

วิธีที่ดีที่สุดในการทำเช่นนี้คือเริ่มการออกแบบสแต็คเฮาส์ตรงกลางกระดานและวางชั้นหนาไว้ที่นั่นบ่อยครั้ง กลยุทธ์ของนักออกแบบ PCB คือการสะท้อนครึ่งบนของ stackup กับครึ่งล่าง

 

2.PCB ชั้น

 

ปัญหาส่วนใหญ่มาจากการใช้ทองแดงที่หนาขึ้น (50um หรือมากกว่า) บนแกนที่พื้นผิวทองแดงไม่สมดุล และที่แย่กว่านั้นคือแทบไม่มีทองแดงเติมในลวดลายเลย

 

ในกรณีนี้ พื้นผิวทองแดงจำเป็นต้องเสริมด้วยพื้นที่หรือระนาบ "เท็จ" เพื่อป้องกันการรั่วไหลของพรีเพกในรูปแบบ และเกิดการหลุดร่อนหรือการลัดวงจรระหว่างชั้นตามมา

 

ไม่มีการหลุดลอกของ PCB: 85% ของทองแดงถูกเติมในชั้นใน ดังนั้นการเติมพรีเพกก็เพียงพอแล้ว จึงไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการหลุดร่อน

 

ไม่มีความเสี่ยงของการหลุดลอกของ PCB

 

มีความเสี่ยงต่อการหลุดร่อนของ PCB: ทองแดงถูกเติมเพียง 45% และพรีเพกระหว่างชั้นถูกเติมไม่เพียงพอ และมีความเสี่ยงที่จะเกิดการหลุดร่อน

 

3. ความหนาของชั้นอิเล็กทริกไม่สม่ำเสมอ

 

การจัดการเลเยอร์ของบอร์ดเป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบบอร์ดความเร็วสูงเพื่อรักษาความสมมาตรของเค้าโครง วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือการรักษาสมดุลของชั้นอิเล็กทริก และความหนาของชั้นอิเล็กทริกควรจัดให้สมมาตรเหมือนชั้นหลังคา

 

แต่บางครั้งก็ยากที่จะบรรลุความสม่ำเสมอในความหนาของอิเล็กทริกนี่เป็นเพราะข้อจำกัดในการผลิตบางประการในกรณีนี้ ผู้ออกแบบจะต้องผ่อนคลายค่าความคลาดเคลื่อนและเผื่อความหนาที่ไม่สม่ำเสมอและการบิดงอในระดับหนึ่ง

 

 

 

4.หน้าตัดของแผงวงจรไม่เท่ากัน

 

หนึ่งในปัญหาการออกแบบที่ไม่สมดุลที่พบได้บ่อยคือหน้าตัดบอร์ดที่ไม่เหมาะสมการสะสมของทองแดงจะมีขนาดใหญ่กว่าในบางชั้นปัญหานี้เกิดจากการที่ทองแดงไม่คงความสม่ำเสมอในชั้นต่างๆเป็นผลให้เมื่อประกอบเข้าด้วยกัน บางชั้นจะหนาขึ้น ในขณะที่ชั้นอื่นๆ ที่มีการสะสมของทองแดงต่ำจะบางลงเมื่อใช้แรงกดด้านข้างกับจาน จะทำให้เสียรูปเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ การเคลือบทองแดงจะต้องสมมาตรเมื่อเทียบกับชั้นกลาง

 

5. การเคลือบแบบไฮบริด (วัสดุผสม)

 

บางครั้งการออกแบบใช้วัสดุผสมในชั้นหลังคาวัสดุต่างๆ มีค่าสัมประสิทธิ์ความร้อน (CTC) ต่างกันโครงสร้างแบบไฮบริดประเภทนี้จะเพิ่มความเสี่ยงของการบิดงอระหว่างการประกอบ reflow

 

 

อิทธิพลของการกระจายทองแดงที่ไม่สมดุล

การเปลี่ยนแปลงของการสะสมของทองแดงอาจทำให้ PCB บิดงอได้มีการกล่าวถึงการบิดงอและข้อบกพร่องบางประการไว้ด้านล่าง:

 

วาร์ปเพจ

 

Warpage เป็นเพียงการเปลี่ยนรูปร่างของกระดานในระหว่างการอบและการจัดการบอร์ด ฟอยล์ทองแดงและวัสดุพิมพ์จะได้รับการขยายตัวและการบีบอัดทางกลที่แตกต่างกันสิ่งนี้นำไปสู่การเบี่ยงเบนในค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่อจากนั้น ความเค้นภายในที่พัฒนาบนกระดานนำไปสู่การบิดงอ

 

วัสดุ PCB สามารถเป็นไฟเบอร์กลาสหรือวัสดุผสมอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับการใช้งานในระหว่างกระบวนการผลิต แผงวงจรจะผ่านการอบชุบด้วยความร้อนหลายครั้งหากความร้อนไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอและอุณหภูมิเกินค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (Tg) บอร์ดจะบิดงอ

 

การชุบด้วยไฟฟ้าไม่ดีของรูปแบบการนำไฟฟ้า

 

ในการตั้งค่ากระบวนการชุบอย่างเหมาะสม ความสมดุลของทองแดงบนชั้นนำไฟฟ้ามีความสำคัญมากหากทองแดงไม่สมดุลที่ด้านบนและด้านล่าง หรือแม้กระทั่งในแต่ละชั้น การชุบทับอาจเกิดขึ้นและนำไปสู่การติดตามหรือการกัดขาดของการเชื่อมต่อโดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับคู่ดิฟเฟอเรนเชียลที่มีค่าอิมพีแดนซ์ที่วัดได้การตั้งค่ากระบวนการชุบที่ถูกต้องนั้นซับซ้อนและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเสริมความสมดุลของทองแดงด้วยแพทช์ "ปลอม" หรือทองแดงแบบเต็ม

 

                                                         เสริมด้วยทองแดงที่สมดุล

 

                                                           ไม่มีทองแดงสมดุลเพิ่มเติม

 

หากคันชักไม่สมดุล เลเยอร์ PCB จะมีความโค้งเป็นทรงกระบอกหรือทรงกลม

 

ในภาษาง่ายๆ คุณสามารถพูดได้ว่ามุมทั้งสี่ของโต๊ะได้รับการแก้ไขและส่วนบนของโต๊ะอยู่เหนือมุมนั้นมันถูกเรียกว่าธนูและเป็นผลมาจากความผิดพลาดทางเทคนิค

 

คันธนูสร้างแรงดึงบนพื้นผิวในทิศทางเดียวกับเส้นโค้งนอกจากนี้ยังทำให้กระแสสุ่มไหลผ่านกระดาน

                                                                                       

 

การบิดเกลียวได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุแผงวงจรและความหนาการบิดเกิดขึ้นเมื่อมุมใดมุมหนึ่งของกระดานไม่อยู่ในแนวเดียวกันกับมุมอื่นๆพื้นผิวด้านหนึ่งขึ้นไปในแนวทแยงมุม แล้วมุมอื่นๆ ก็บิดเบี้ยวคล้ายกับการดึงเบาะจากมุมหนึ่งของโต๊ะขณะที่อีกมุมบิดโปรดดูรูปด้านล่าง

 

ผลการบิดเบือน