2023-05-10
PCB 제조는 특정 사양 세트에 따라 PCB 설계에서 물리적 PCB를 구축하는 프로세스입니다.설계 사양을 이해하는 것은 PCB의 제조 가능성, 성능 및 생산 수율에 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
따라야 할 중요한 설계 사양 중 하나는 PCB 제조의 "Balanced Copper"입니다.회로 성능을 방해할 수 있는 전기적 및 기계적 문제를 방지하려면 PCB 스택업의 각 레이어에서 일관된 구리 커버리지를 달성해야 합니다.
균형 잡힌 구리는 PCB 스택업의 각 레이어에서 대칭적인 구리 트레이스 방법으로, 보드의 뒤틀림, 굽힘 또는 뒤틀림을 방지하는 데 필요합니다.일부 레이아웃 엔지니어와 제조업체는 레이어 상단 절반의 미러링된 스택업이 PCB 하단 절반과 완전히 대칭이 되어야 한다고 주장합니다.
트레이스를 형성하기 위해 구리 레이어를 에칭하고, 트레이스로 사용된 구리는 기판 전체에 신호와 함께 열을 전달합니다.이렇게 하면 내부 레일이 파손될 수 있는 보드의 불규칙한 가열로 인한 손상이 줄어듭니다.
구리는 발전 회로의 방열층으로 사용되어 추가 방열 구성 요소의 사용을 피하고 제조 비용을 크게 줄입니다.
PCB에 도금으로 사용되는 구리는 전도체와 표면 패드의 두께를 증가시킵니다.또한 도금된 관통 구멍을 통해 견고한 층간 구리 연결이 이루어집니다.
PCB 평형 구리는 접지 임피던스와 전압 강하를 줄여 노이즈를 줄이는 동시에 전원 공급 장치의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
PCB 제조에서 스택 사이의 구리 분포가 균일하지 않으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
스택의 균형을 맞추는 것은 디자인에 대칭 레이어를 갖는 것을 의미하며 그렇게 하는 아이디어는 스택 조립 및 라미네이션 단계 중에 변형될 수 있는 위험 영역을 피하는 것입니다.
이를 수행하는 가장 좋은 방법은 보드 중앙에서 스택 하우스 디자인을 시작하고 거기에 두꺼운 레이어를 배치하는 것입니다.종종 PCB 설계자의 전략은 스택업의 상단 절반을 하단 절반과 미러링하는 것입니다.
문제는 주로 구리 표면이 불균형한 코어에 더 두꺼운 구리(50um 이상)를 사용하고 더 나쁜 것은 패턴에 구리 채우기가 거의 없다는 것입니다.
이 경우, 프리프레그가 패턴으로 유출되고 후속 박리 또는 층간 단락을 방지하기 위해 구리 표면을 "잘못된" 영역 또는 평면으로 보완해야 합니다.
PCB 박리 없음: 구리의 85%가 내층에 채워져 있으므로 프리프레그로 충분히 채워져 박리의 위험이 없습니다.
PCB 박리 위험 없음
PCB 박리 위험이 있습니다. 구리가 45%만 채워지고 중간층 프리프레그가 충분히 채워지지 않아 박리 위험이 있습니다.
보드 레이어 스택 관리는 고속 보드 설계의 핵심 요소입니다.레이아웃의 대칭성을 유지하기 위해서는 유전체층의 균형을 맞추는 것이 가장 안전한 방법이며, 유전체층의 두께는 지붕층과 같이 대칭적으로 배열되어야 합니다.
그러나 때때로 유전체 두께의 균일성을 달성하기가 어렵습니다.이는 일부 제조상의 제약 때문입니다.이 경우 설계자는 공차를 완화하고 고르지 않은 두께와 어느 정도의 뒤틀림을 허용해야 합니다.
일반적인 불균형 설계 문제 중 하나는 부적절한 보드 단면입니다.구리 침전물은 다른 층보다 일부 층에서 더 큽니다.이 문제는 구리의 일관성이 여러 레이어에서 유지되지 않는다는 사실에서 비롯됩니다.결과적으로 조립 시 일부 레이어는 더 두꺼워지는 반면 구리 증착이 적은 다른 레이어는 더 얇게 유지됩니다.플레이트에 측면으로 압력이 가해지면 변형됩니다.이를 방지하려면 구리 커버리지가 중앙 레이어에 대해 대칭이어야 합니다.
때때로 디자인은 지붕 레이어에 혼합 재료를 사용합니다.재료마다 열 계수(CTC)가 다릅니다.이러한 유형의 하이브리드 구조는 리플로우 조립 중에 뒤틀림의 위험을 증가시킵니다.
구리 증착의 변화는 PCB 뒤틀림을 유발할 수 있습니다.일부 뒤틀림 및 결함은 다음과 같습니다.
뒤틀림은 보드 모양의 변형에 지나지 않습니다.기판을 굽고 취급하는 동안 동박과 기판은 서로 다른 기계적 팽창과 압축을 겪게 됩니다.이로 인해 팽창 계수의 편차가 발생합니다.결과적으로 기판에 내부 응력이 발생하여 뒤틀림이 발생합니다.
애플리케이션에 따라 PCB 재료는 유리 섬유 또는 기타 복합 재료가 될 수 있습니다.제조 공정 중에 회로 기판은 여러 번의 열처리를 거칩니다.열이 고르게 분포되지 않고 온도가 열팽창 계수(Tg)를 초과하면 기판이 휘게 됩니다.
도금 공정을 적절하게 설정하려면 전도성 레이어의 구리 균형이 매우 중요합니다.구리가 상단과 하단 또는 각 개별 레이어에서 균형을 이루지 않으면 과도금이 발생하여 연결 트레이스 또는 언더에칭이 발생할 수 있습니다.특히 이것은 측정된 임피던스 값을 가진 차동 쌍에 관한 것입니다.올바른 도금 공정을 설정하는 것은 복잡하고 때로는 불가능합니다.따라서 "가짜" 패치 또는 전체 구리로 구리 균형을 보완하는 것이 중요합니다.
균형 잡힌 구리 보충
보충 균형 구리 없음
쉽게 말해서 테이블의 네 귀퉁이가 고정되어 있고 그 위로 테이블의 상판이 올라간다고 할 수 있습니다.그것은 활이라고 불렸고 기술적 결함의 결과였습니다.
활은 곡선과 같은 방향으로 표면에 장력을 만듭니다.또한 보드를 통해 임의의 전류가 흐르게 합니다.
꼬임 꼬임은 회로 기판 재질 및 두께와 같은 요인의 영향을 받습니다.트위스트는 보드의 한 모서리가 다른 모서리와 대칭으로 정렬되지 않을 때 발생합니다.하나의 특정 표면이 대각선으로 올라가고 다른 모서리가 뒤틀립니다.테이블의 한 귀퉁이에서 쿠션을 잡아당기고 다른 귀퉁이를 비틀 때와 매우 유사합니다.아래 그림을 참조하십시오.
왜곡 효과
전체 길이에 대한 굽힘 허용량 = 4 x 0.75/100 = 0.03인치
굽힘 허용 폭 = 3 x 0.75/100 = 0.0225인치
최대 허용 왜곡 = 2 x 5 x 0.75/100 = 0.075인치
휨 및 비틀림 측정 IPC-6012에 따르면 휨 및 비틀림에 대한 최대 허용 값은 SMT 구성 요소가 있는 보드의 경우 0.75%이고 기타 보드의 경우 1.5%입니다.이 표준을 기반으로 특정 PCB 크기에 대한 굽힘 및 비틀림도 계산할 수 있습니다.
활 허용량 = 플레이트 길이 또는 폭 × 활 허용량의 백분율 / 100
트위스트 측정에는 보드의 대각선 길이가 포함됩니다.플레이트가 모서리 중 하나에 의해 구속되고 비틀림이 양방향으로 작용한다는 점을 고려하면 요소 2가 포함됩니다.
최대 허용 비틀림 = 2 x 보드 대각선 길이 x 비틀림 허용 비율 / 100
여기에서 길이 4", 너비 3", 대각선 길이 5"인 보드의 예를 볼 수 있습니다.
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