การขโมยทองแดงกับการสมดุลทองแดงในการผลิต PCB

ในการผลิต PCB มีเทคนิคสําคัญสองอย่าง รางทองแดงและการสมดุลทองแดงการขโมยทองแดงเพิ่มรูปร่างทองแดงที่ไม่ใช้งานไปยังพื้นที่ PCB ที่ว่างเปล่า เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลือบแบบคงที่, ขณะที่การสมดุลทองแดงกระจายทองแดงเป็นเท่าเทียมกันในทุกชั้นเพื่อให้กระดานเรียบและแข็งแรง ทั้งคู่มีความจําเป็นสําหรับ PCB คุณภาพสูง: การขโมยเพิ่มผลผลิตการผลิตถึง 10%และการปรับสมดุลลดการผสมผสานด้วย 15%คู่มือนี้แยกความแตกต่างระหว่างสองเทคนิค, กรณีการใช้ของพวกเขา, และวิธีการดําเนินการของพวกเขาเพื่อหลีกเลี่ยงความบกพร่องที่แพง เช่น ความหนาทองแดงไม่เท่าเทียมกันหรือแผ่นบิด.

ประเด็นสําคัญ
1การขโมยทองแดงแก้ไขปัญหาเรื่องการเคลือบ: เพิ่มรูปแบบทองแดงที่ไม่นํา (จุด, เครือข่าย) ไปยังพื้นที่ว่าง, รับประกันความหนาของทองแดงที่เท่าเทียมกันและลดการฉลากเกิน / ต่ํา
2.การปรับสมดุลทองแดงป้องกันการบิด: แจกทองแดงในทุกชั้นอย่างเท่าเทียมกัน ทําให้แผ่นไม่บิดระหว่างการผลิต (ตัวอย่างเช่น การผสมผสาน การผสมผสาน) และการใช้งาน
3.ใช้ทั้งสองเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด: การขโมยแก้ไขคุณภาพการเคลือบ, ในขณะที่การสมดุลรับประกันความมั่นคงโครงสร้าง
4กติกาการออกแบบสําคัญ: ให้การขโมยห่างจากร่องรอยสัญญาณ ≥0.2 มิลลิเมตร; ตรวจสอบความสมดุลของทองแดงในทุกชั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการล้างแผ่น
5.ร่วมมือกับผู้ผลิต: การเข้าถึงในระยะแรกจากผู้ผลิต PCB รับประกันว่ารูปแบบการขโมย / การสมดุลสอดคล้องกับศักยภาพการผลิต (เช่น ขนาดถังเคลือบ, ความดันการเคลือบ)

การ ขโมย ทองแดง ใน บอร์ด แผ่น พิมพ์
การขโมยทองแดงเป็นเทคนิคที่เน้นการผลิตที่เพิ่มรูปร่างทองแดงที่ไม่ทํางานไปยังพื้นที่ PCB ที่ว่างเปล่า รูปร่างเหล่านี้ (วงกลม, สี่เหลี่ยมเครือข่ายไฟฟ้า) ไม่ส่งสัญญาณหรือพลังงานเป็นขั้นตอนสําคัญในการผลิต PCB

การ ขโมย ทองแดง คือ อะไร?
การขโมยทองแดง เติม "บริเวณตาย" บน PCB ช่องว่างใหญ่ ไม่มีร่องรอย, แพ๊ด, หรือเครื่องบินพีซีบีที่มีส่วนว่างใหญ่ระหว่างไมโครคอนเทรลเลอร์และคอนเนคเตอร์ จะได้จุดขโมยในช่องว่างนั้นรูปแบบนี้

1.อย่าเชื่อมต่อกับวงจรใด ๆ (แยกจากรอย / แพด)
2ปกติมีขนาด 0.5-2 มิลลิเมตร โดยมีระยะห่างกัน 0.2-2.5 มิลลิเมตร
3สามารถเป็นรูปแบบตามต้องการ (จุด, สี่เหลี่ยม, กล่อง) แต่จุดที่พบได้มากที่สุด (ง่ายที่จะออกแบบและแผ่น)

เหตุ ใด การ ขโมย ทองแดง จึง เป็น สิ่ง จําเป็น
การเคลือบ PCB (การเคลือบทองแดงบนบอร์ด) ใช้การกระจายกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแสกระแส)

1ความหนาของทองแดงไม่เท่าเทียมกัน: พื้นที่ว่างจะได้รับกระแสไฟฟ้ามากเกินไป ส่งผลให้มีทองแดงหนากว่า (การเคลือบเกิน) ในขณะที่พื้นที่ร่องรอยหนาจะน้อยเกินไป (การเคลือบต่ํากว่า)
2ความบกพร่องในการถัก: พื้นที่เคลือบเกินจะยากที่จะถัก โดยทิ้งทองแดงเกินที่ทําให้สั้น; พื้นที่เคลือบต่ําจะถักเร็วเกินไป ทําให้รอยบางและเสี่ยงการเปิดวงจร

การขโมยทองแดงแก้ปัญหานี้โดย "กระจาย" กระแสเคลือบพื้นที่ว่างที่มีรูปร่างขโมยตอนนี้มีกระแสกระแสที่เหมือนกัน, ตรงกับความหนาแน่นของภูมิภาคที่รวยด้วยร่องรอย

วิธี การ ขโมย ทองแดง (ขั้นตอน ต่อ ขั้นตอน)
1การระบุพื้นที่ว่าง: ใช้โปรแกรมการออกแบบ PCB (เช่น Altium Designer) เพื่อระบุพื้นที่ที่ใหญ่กว่า 5 mm × 5 mm โดยไม่มีส่วนประกอบหรือรอย
2.เพิ่มรูปแบบการขโมย: วางรูปร่างทองแดงที่ไม่นําในพื้นที่เหล่านี้
จุด: กว้าง 1 มิลลิเมตร ระยะห่าง 0.3 มิลลิเมตร (หลากหลายที่สุด)
เครือข่าย: สี่เหลี่ยม 1 mm × 1 mm กับช่องว่าง 0.2 mm (ดีสําหรับพื้นที่ว่างขนาดใหญ่)
บล็อกแข็ง: เติมทองแดงขนาดเล็ก (2 มม × 2 มม) สําหรับช่องว่างแคบระหว่างรอย
3.แยกรูปแบบ: ให้แน่ใจว่ารูปร่างของขโมยที่ ≥ 0.2 มม. จากร่องรอยสัญญาณ, แพ๊ด, และเครื่องบิน
4.ตรวจสอบ DFM: ใช้เครื่องมือการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) เพื่อยืนยันว่ารูปแบบการขโมยไม่ละเมิดกฎการเคลือบ (เช่น ระยะว่างขั้นต่ํา, ขนาดรูปร่าง)

ข้อดีและข้อเสียของการขโมยทองแดง

กรณี ที่ เหมาะสม สําหรับ การ ขโมย ทองแดง
1.PCB ที่มีพื้นที่ว่างใหญ่: ตัวอย่างเช่น PCB แหล่งไฟฟ้าที่มีช่องว่างใหญ่ระหว่างส่วนเข้า AC และส่วนออก DC
2ความต้องการการเคลือบความแม่นยําสูง: ตัวอย่างเช่น PCB HDI ที่มีร่องรอยความละเอียด (0.1 มมความกว้าง) ที่ต้องการความหนาของทองแดงอย่างแม่นยํา (18μm ± 1μm)
3.PCB ชั้นเดียว / หลายชั้น: การขโมยมีประสิทธิภาพเท่ากันสําหรับบอร์ด 2 ชั้นง่าย ๆ และ HDI 16 ชั้นที่ซับซ้อน

Cการสมดุล: คํานิยามและเป้าหมาย
การสมดุลทองแดงเป็นเทคนิคโครงสร้างที่ให้ความมั่นคงถึงการกระจายทองแดงในทุกชั้น PCB ไม่เหมือนกับการขโมย (ที่เน้นจุดว่าง)การปรับความสมดุลดูแผ่นทั้งหมด จากชั้นบนไปชั้นล่าง เพื่อป้องกันการบิด, delamination และความล้มเหลวทางกล

การ ประสาน ทองแดง คือ อะไร?
การสมดุลทองแดงทําให้ปริมาณทองแดงในแต่ละชั้นประมาณเท่ากัน (ความแตกต่าง ± 10%)PCB 4 ชั้นที่มีการครอบคลุมทองแดง 30% บนชั้น 1 (สัญญาณด้านบน) จะต้องครอบคลุม ~ 27 ‰ 33% บนชั้น 2 (พื้น), 3 (พลังงาน) และ 4 (สัญญาณด้านล่าง) ความสมดุลนี้ป้องกัน "ความเครียดทางอุณหภูมิ" เมื่อชั้นต่าง ๆ เติบโต / ลดตัวในอัตราที่แตกต่างกันระหว่างการผลิต

เหตุ ใด การ ปกติ ทองแดง จึง จําเป็น
PCBs ผลิตจากชั้นหมุนเวียนของทองแดงและ dielectric (ตัวอย่างเช่น FR-4) ทองแดงและ dielectric มีอัตราการขยายความร้อนที่แตกต่างกัน: ทองแดงขยาย ~ 17ppm / ° C, ในขณะที่ FR-4 ขยาย ~ 13ppm / ° C.ถ้าชั้นหนึ่งมีทองแดง 50% และอีกชั้นหนึ่งมี 10%, การขยายที่ไม่เท่าเทียมกันทําให้เกิด:

1การบิด: กระดานบิดหรือบิดระหว่างการผสมผสาน (ความร้อน + ความดัน) หรือการผสมผสาน (250 °C reflow)
2.การล้างแผ่น: ชั้นแยก (เปลือกแยกกัน) เพราะความเครียดระหว่างชั้นที่รวยทองแดงและชั้นที่ยากจนทองแดงเกินความแข็งแรงของ dielectric
3ความบกพร่องทางเครื่องจักรกล: กระดานบิดไม่เข้ากับกระเป๋า; กระดานบิดเสียความสมบูรณ์ของสัญญาณและสามารถสั้น

การสมดุลทองแดงกําจัดปัญหาเหล่านี้โดยการรับรองว่าชั้นทั้งหมดขยาย / ลดลงอย่างเท่าเทียมกัน

วิธี การ ปรับ ทองแดง ให้ สมดุล
การสมดุลทองแดงใช้เทคนิคผสมผสานเพื่อทําให้ความครอบคลุมทองแดงในชั้นต่างๆ มีความเท่าเทียมกัน

1.หลั่งทองแดง: เติมพื้นที่ว่างขนาดใหญ่ด้วยทองแดงแบบแข็งแรงหรือกระจกข้าม (เชื่อมต่อกับพื้นดิน / ระบบพลังงาน) เพื่อเพิ่มการครอบคลุมในชั้นแคบ
2รูปแบบกระจก: สําเนารูปร่างทองแดงจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง (ตัวอย่างเช่น กระจกระดับพื้นที่จากชั้น 2 ไปชั้น 3) เพื่อความสมดุล
3.การขโมยยุทธศาสตร์: ใช้การขโมยเป็นเครื่องมือที่สอง ใส่ทองแดงที่ไม่ใช้งานกับชั้นที่มีการครอบคลุมต่ํา เพื่อให้ตรงกับชั้นที่มีการครอบคลุมสูง
4.การปรับปรุงการสะสมชั้น: สําหรับ PCB หลายชั้น จัดชั้นให้สลับกันสูง / น้อยทองแดง (เช่น ชั้น 1: 30% → ชั้น 2: 25% → ชั้น 3: 28% → ชั้น 4: 32%) เพื่อกระจายความเครียดอย่างเท่าเทียมกัน

ข้อดีและข้อเสียของการสมดุลทองแดง

กรณีการใช้ที่เหมาะสมสําหรับการสมดุลทองแดง
1.PCB หลายชั้น (4+ ชั้น): การผสมผสานหลายชั้นขยายความเครียด
2การประยุกต์ใช้ในอุณหภูมิสูง: PCB สําหรับเครื่องยนต์ (~ 40 °C ถึง 125 °C) หรือเตาอบอุตสาหกรรมต้องการการสมดุลเพื่อรับมือกับวงจรความร้อนที่รุนแรง
3PCB ที่มีความสําคัญทางโครงสร้าง: อุปกรณ์ทางการแพทย์ (เช่น PCB ที่ทําให้หัวใจเต้น) หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อากาศไม่สามารถทนต่อการบิด

การ ขโมย ทองแดง กับ การ ประหยัด ทองแดง ความแตกต่าง ที่ สําคัญ
ขณะที่เทคนิคทั้งสองแบบมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเพิ่มทองแดง แต่เป้าหมาย วิธีการ และผลลัพธ์ต่างกัน

ตัวอย่างจากโลกจริง: เมื่อใช้อะไร
สถานการณ์ที่ 1: PCB เซ็นเซอร์ IoT 2 ชั้นที่มีพื้นที่ว่างขนาดใหญ่ระหว่างแอนเทนน์และตัวเชื่อมแบตเตอรี่
ใช้ทองแดงขโมยเพื่อเติมช่องว่าง ป้องกันการเคลือบที่ไม่เท่าเทียมกันบนร่องรอยแอนเทนเนีย (สําคัญสําหรับความแข็งแรงของสัญญาณ)

สถานการณ์ที่ 2: PCB ECU รถยนต์ 6 ชั้นที่มีระดับแรงในชั้น 2 และ 5
ใช้ทองแดงสมดุล: เพิ่มทองแดงถวายไปยังชั้น 1, 3, 4 และ 6 เพื่อให้ตรงกับการครอบคลุมของชั้น 2 และ 5

สถานการณ์ที่ 3: PCB HDI 8 ชั้นสําหรับสมาร์ทโฟน (ความหนาแน่นสูง + ความต้องการโครงสร้าง)
ใช้ทั้ง 2 อย่าง: การขโมยบดช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่าง BGA ที่มีเสียงละเอียด (รับประกันคุณภาพการเคลือบ) ในขณะที่การสมดุลกระจายทองแดงไปทั่วทุกชั้น (ป้องกันการบิดระหว่างการผสม)

การ ปฏิบัติ อย่าง ปราสิต: แนวทาง การ ออกแบบ และ ความผิดพลาด ที่ บ่อย
เพื่อให้ได้ประโยชน์มากที่สุด จากการขโมยทองแดงและการสมดุล ใช้กฎการออกแบบเหล่านี้ และหลีกเลี่ยงอุปสรรคที่พบกันบ่อย

การขโมยทองแดง: ออกแบบแนวทางที่ดีที่สุด
1ขนาดรูปแบบและระยะ
ใช้รูปร่าง 0.5 ∼ 2 มิลลิเมตร (จุดทํางานดีที่สุดสําหรับการออกแบบส่วนใหญ่)
ให้มีความห่างระหว่างรูปร่าง ≥0.2 มิลลิเมตร เพื่อหลีกเลี่ยงการเคลือบสะพาน
ให้แน่ใจว่ารูปร่างที่อยู่ห่างจากร่องรอยสัญญาณ/พัด ≥0.2 มม.
2หลีกเลี่ยงการขโมยเกินขั้น
อย่าเติมทุกช่องว่างเล็ก ๆ เพียงพื้นที่เป้าหมาย ≥5mm × 5mm การขโมยเกินจะเพิ่มความจุ PCB ซึ่งสามารถชะลอสัญญาณความถี่สูง
3.สอดคล้องกับความสามารถ Plating
ตรวจสอบกับผู้ผลิตของคุณเกี่ยวกับขอบเขตของถัง plating: บางถังไม่สามารถรับมือรูปแบบที่เล็กกว่า 0.5mm (ความเสี่ยงของ plating ไม่เท่าเทียมกัน)

การสมดุลทองแดง: การออกแบบแนวทางที่ดีที่สุด
1.คํานวณความครอบคลุมของทองแดง
ใช้โปรแกรมการออกแบบ PCB (เช่น Altium's Copper Area Calculator) เพื่อวัดความครอบคลุมในแต่ละชั้น. ตั้งเป้าให้มีความสม่ําเสมอ ± 10% (เช่น ความครอบคลุม 28 ٪ 32% ทั่วทุกชั้น)
2.ให้ความสําคัญกับทองแดงที่ใช้งานได้
ใช้ระดับพลังงาน / ดิน (ทองแดงที่มีประสิทธิภาพ) เพื่อสมดุลการครอบคลุม ก่อนที่จะเพิ่มการขโมยที่ไม่ใช้งาน
3การทดสอบความเครียดทางความร้อน
วิ่งการจําลองความร้อน (เช่น Ansys Icepak) เพื่อตรวจสอบว่าชั้นที่สมดุลขยาย uniformly ปรับการกระจายทองแดงถ้าจุดร้อนหรือจุดเครียดปรากฏ

ข้อผิดพลาด ที่ ควร หลีกเลี่ยง

วิธีการร่วมมือกับผู้ผลิต PCB
การทํางานร่วมกันในระยะแรกกับผู้ผลิต PCB จะทําให้การออกแบบการขโมย / การสมดุลของคุณสอดคล้องกับศักยภาพการผลิตของพวกเขา

1.แบ่งปันไฟล์การออกแบบในตอนแรก
a. ส่งร่างการวางแผน PCB (ไฟล์ Gerber) ไปยังผู้ผลิตของคุณเพื่อ "การตรวจสอบล่วงหน้า" พวกเขาจะระบุปัญหาเช่น:
รูปแบบที่ขโมยเล็กเกินไป สําหรับถังปูนของพวกเขา
ช่องว่างในชั้นภายในที่ทําให้เกิดการบิด

2.ขอคําแนะนําการเคลือบ
a.ผู้ผลิตมีกฎเฉพาะสําหรับการขโมย (ตัวอย่างเช่น "ขนาดรูปร่างขั้นต่ํา: 0.8 มิลลิเมตร") ตามอุปกรณ์การเคลือบ

3.ตรวจสอบปารามิเตอร์การละเมิด
a.สําหรับการสมดุล ยืนยันความดันการละเมิดของผู้ผลิต (โดยทั่วไป 20 ~ 30 กิโลกรัม / ซม 2) และอุณหภูมิ (170 ~ 190 ° C) ปรับการกระจายทองแดงถ้ากระบวนการของพวกเขาต้องการสมดุลที่แน่น (เช่น± 5% การครอบคลุมสําหรับ PCB ในอากาศ).

4ขอตัวอย่าง
a.สําหรับการออกแบบที่สําคัญ (เช่น อุปกรณ์การแพทย์) สั่งชุดเล็ก ๆ (1020 PCB) เพื่อทดสอบการขโมย / การสมดุล
ความหนาของทองแดงแบบเดียวกัน (ใช้ไมโครเมตรในการวัดความกว้างของร่องรอย)
ความเรียบของบอร์ด (ใช้อัตราขัดเพื่อตรวจสอบการบิด)

FAQ
1การขโมยทองแดงส่งผลต่อความสมบูรณ์แบบของสัญญาณหรือไม่
ไม่ หากนําไปใช้อย่างถูกต้อง ใส่รูปร่างขโมยที่ห่างจากร่องรอยสัญญาณ ≥0.2 มิลลิเมตร และมันจะไม่ขัดขวางอุปสรรคหรือเสียงข้ามเสียง สําหรับสัญญาณความเร็วสูง (> 1 GHz) ใช้รูปร่างขโมยที่เล็กกว่า.5 มม) ด้วยระยะห่างที่กว้างกว่า (0.5 มม) เพื่อลดความจุให้น้อยที่สุด

2การสมดุลทองแดงสามารถใช้ได้บน PCB ชั้นเดียวหรือไม่
ใช่ แต่มันไม่สําคัญเท่าไหร่ PCB แบบชั้นเดียวมีเพียงชั้นทองแดงเดียว ดังนั้นความเสี่ยงของการบิดเบือนจะต่ํากว่าการสมดุล (เพิ่มทองแดงหลั่งไปยังพื้นที่ว่าง) ยังช่วยในการจัดการความร้อนและความแข็งแรงทางกล.

3วิธีการคํานวณความครอบคลุมทองแดงสําหรับการสมดุล
ใช้โปรแกรมออกแบบ PCB:

a.Altium Designer: ใช้เครื่องมือ "บริเวณทองแดง" (Tools → Reports → Copper Area)
b.Cadence Allegro: วิ่งสคริปต์ "Copper Coverage" (การตั้งค่า → รายงาน → Copper Coverage)
c.สําหรับการตรวจสอบด้วยมือ: คํานวณพื้นที่ของทองแดง (รอย + เครื่องบิน + การขโมย) หารด้วยพื้นที่ PCB ทั้งหมด

4การขโมยทองแดงจําเป็นสําหรับ HDI PCBs ไหม?
ใช่ PCB HDI มีรอยที่ละเอียด (≤0.1 มม.) และแผ่นเล็ก ๆ การเคลือบที่ไม่เรียบร้อยสามารถลดรอยให้ <0.08 มม ทําให้เกิดการสูญเสียสัญญาณ การขโมยทําให้การเคลือบที่เรียบร้อยเป็นสิ่งสําคัญต่อผลงาน HDI

5ผลกระทบในราคาของการขโมยทองแดง / การสมดุล
ขั้นต่ํา. การขโมยใช้ชั้นทองแดงที่มีอยู่ (ไม่มีค่าใช้จ่ายวัสดุเพิ่มเติม) การสมดุลสามารถเพิ่มเวลาออกแบบได้ 5 ~ 10% แต่ลดค่าใช้จ่ายในการทํางานใหม่ (บอร์ด delaminated ค่าใช้จ่าย $ 50 ~ $ 200 แต่ละตัวในการเปลี่ยน)

สรุป
การขโมยทองแดงและการสมดุลทองแดงไม่ใช่ตัวเลือก พวกเขาจําเป็นในการผลิต PCB ที่น่าเชื่อถือและมีคุณภาพสูง การขโมยทองแดงทําให้การเคลือบทองแดงของบอร์ดของคุณเป็นแบบเดียวกันเพิ่มผลผลิตและป้องกันความบกพร่องในการถักการปรับสมดุลทําให้บอร์ดของคุณราบและแข็งแรง หลีกเลี่ยงการบิดเบือนและการบิดเบือนที่สามารถทําลายวงจรที่ดีที่สุด

คีย์ของความสําเร็จคือการเข้าใจเมื่อการใช้เทคนิคแต่ละอย่าง: การขโมยเพื่อคุณภาพการเคลือบ, การสมดุลเพื่อความมั่นคงของโครงสร้าง สําหรับ PCBs ส่วนใหญ่หรือการออกแบบความหนาแน่นสูงโดยการปฏิบัติตามแนวทางการออกแบบ (เช่น การป้องกันการขโมยจากร่องรอย) และการร่วมมือกับผู้ผลิตตั้งแต่แรกคุณจะหลีกเลี่ยงความบกพร่องที่แพงและผลิต PCB ที่ตรงกับมาตรฐานการทํางานและความน่าเชื่อถือ.

ในขณะที่ PCBs กลายเป็นเล็กลง (เช่น เครื่องสวมใส่) และซับซ้อนมากขึ้น (เช่น โมดูล 5G) การขโมยและการสมดุลจะเพิ่มขึ้นในความสําคัญการเรียนรู้เทคนิคเหล่านี้ จะทําให้การออกแบบของคุณสินค้าที่ทนทาน ไม่ว่าคุณจะสร้างเซ็นเซอร์ง่ายๆ หรือ ECU ของรถยนต์ที่สําคัญ