Ăn cắp đồng so với Cân bằng đồng trong Sản xuất PCB

Trong sản xuất PCB, hai kỹ thuật quan trọng - trộm đồng và cân bằng đồng - giải quyết các vấn đề khác nhau nhưng liên quan đến nhau: mạ không đồng đều và cong tấm.Trộm đồng thêm các hình dạng đồng không chức năng vào các vùng PCB trống để đảm bảo mạ phù hợp, trong khi cân bằng đồng phân phối đồng đồng đều trên tất cả các lớp để giữ cho bảng phẳng và mạnh mẽ. cả hai đều rất cần thiết cho PCB chất lượng cao: ăn cắp cải thiện năng suất sản xuất lên đến 10%,và cân bằng làm giảm 15% delaminationHướng dẫn này phân tích sự khác biệt giữa hai kỹ thuật, trường hợp sử dụng của chúng và cách thực hiện chúng để tránh các khiếm khuyết tốn kém như độ dày đồng không đồng đều hoặc các tấm xoắn.

Những điểm quan trọng
1.Coi cướp đồng khắc phục các vấn đề mạ: Thêm hình dạng đồng không dẫn (điểm, lưới) vào các khu vực trống, đảm bảo độ dày đồng đồng đều và giảm quá / dưới khắc.
2.Cái cân bằng đồng ngăn ngừa biến dạng: Phân phối đồng đồng đều trên tất cả các lớp, ngăn chặn các tấm bị uốn cong trong quá trình sản xuất (ví dụ: sơn, hàn) và sử dụng.
3Sử dụng cả hai để có kết quả tốt nhất: Trộm cắp giải quyết chất lượng mạ, trong khi cân bằng đảm bảo sự ổn định cấu trúc quan trọng đối với PCB đa lớp (4 + lớp).
4Các quy tắc thiết kế quan trọng: Giữ các mô hình trộm cắp cách xa dấu hiệu tín hiệu ≥ 0,2mm; kiểm tra cân bằng đồng trên mỗi lớp để tránh phân lớp.
5Hợp tác với các nhà sản xuất: Lưu ý sớm từ các nhà sản xuất PCB đảm bảo các mô hình đánh cắp / cân bằng phù hợp với khả năng sản xuất (ví dụ: kích thước bể mạ, áp suất mạ).

Việc trộm đồng trong bảng mạch in: Định nghĩa và Mục đích
Cướp đồng là một kỹ thuật sản xuất tập trung vào việc thêm các hình dạng đồng không chức năng vào các vùng PCB trống.lưới) không vận chuyển tín hiệu hoặc điện ở công việc duy nhất của họ là để cải thiện sự đồng nhất của mạ, một bước quan trọng trong sản xuất PCB.

Trộm đồng là gì?
Việc trộm đồng lấp đầy "vùng chết" trên PCB ốp không gian trống không có dấu vết, đệm hoặc máy bay ốp với các tính năng đồng nhỏ, cách xa nhau.một PCB với một phần trống lớn giữa một bộ điều khiển vi mô và một đầu nối sẽ có điểm trộm cắp trong khoảng trống đóNhững hình dạng này:

1Không kết nối với bất kỳ mạch nào (độc lập khỏi dấu vết / pads).
2Thông thường có kích thước 0,5 ∼ 2 mm, với khoảng cách 0,2 ∼ 0,5 mm giữa chúng.
3Có thể có hình dạng tùy chỉnh (điểm, vuông, lưới) nhưng điểm là phổ biến nhất (dễ dàng thiết kế và tấm).

Tại sao ăn cắp đồng là cần thiết
PCB plating dựa trên sự phân phối dòng điện đồng nhất. Các khu vực trống hoạt động như "con đường kháng cự thấp" cho dòng điện plating, dẫn đến hai vấn đề chính:

1Độ dày đồng không bằng nhau: Các khu vực trống nhận được quá nhiều dòng điện, dẫn đến đồng dày hơn (bề mặt), trong khi các khu vực theo dõi dày đặc nhận được quá ít (bề mặt).
2Các khiếm khuyết khắc: Các khu vực được phủ trên khó khắc hơn, để lại lượng đồng dư thừa gây ra ngắn; các khu vực được phủ dưới khắc quá nhanh, làm mỏng dấu vết và có nguy cơ mạch mở.

Cướp đồng giải quyết vấn đề này bằng cách "lây lan" dòng mạ ốp trống với hình dạng ăn cắp bây giờ có dòng chảy đồng đều, phù hợp với mật độ của các vùng giàu dấu vết.

Làm thế nào để ăn cắp đồng (Bước từng bước)
1Xác định các khu vực trống: Sử dụng phần mềm thiết kế PCB (ví dụ: Altium Designer) để đánh dấu các khu vực lớn hơn 5 mm × 5 mm mà không có thành phần hoặc dấu vết.
2Thêm các mô hình trộm cắp: Đặt các hình dạng đồng không dẫn trong các khu vực này. Các lựa chọn phổ biến bao gồm:
Các chấm: đường kính 1mm, khoảng cách 0,3mm (hơn khả dụng).
Các lưới: hình vuông 1 mm × 1 mm với khoảng cách 0,2 mm (tốt cho các không gian trống lớn).
Các khối rắn: Lấp đầy đồng nhỏ (2mm × 2mm) cho các khoảng trống hẹp giữa các dấu vết.
3.Hãy cô lập các mô hình: Đảm bảo các hình dạng trộm cắp cách xa các dấu vết tín hiệu, tấm và máy bay ≥ 0,2 mm. Điều này ngăn ngừa mạch ngắn và nhiễu tín hiệu ngẫu nhiên.
4Xác minh bằng kiểm tra DFM: Sử dụng các công cụ Thiết kế cho khả năng sản xuất (DFM) để xác nhận các mô hình trộm cắp không vi phạm các quy tắc mạ (ví dụ: khoảng cách tối thiểu, kích thước hình dạng).

Ưu điểm và nhược điểm của việc trộm đồng

Các trường hợp sử dụng lý tưởng để trộm đồng
1.PCB với khu vực trống lớn: ví dụ, một PCB nguồn điện với một khoảng cách lớn giữa các phần đầu vào AC và đầu ra DC.
2Nhu cầu mạ chính xác cao: ví dụ, PCB HDI với các dấu vết mỏng (0,1mm chiều rộng) đòi hỏi độ dày đồng chính xác (18μm ±1μm).
3. PCB đơn / đa lớp: Trộm cắp cũng hiệu quả cho các bảng 2 lớp đơn giản và HDI 16 lớp phức tạp.

CTăng cân đối: Định nghĩa và Mục đích
Cân bằng đồng là một kỹ thuật cấu trúc đảm bảo phân phối đồng trên tất cả các lớp PCB.cân bằng nhìn vào toàn bộ bảng từ trên xuống dưới lớp để ngăn chặn cong, delamination, và thất bại cơ học.

Phân bằng đồng là gì?
Sự cân bằng đồng đảm bảo lượng đồng trên mỗi lớp gần như bằng nhau (sự khác biệt ± 10%).một PCB 4 lớp với 30% phủ đồng trên Lớp 1 ( tín hiệu trên cùng) sẽ cần ~ 27 ∼33% phủ trên Lớp 2 (đất)Sự cân bằng này chống lại "căng thẳng nhiệt" khi các lớp khác nhau mở rộng / co lại với tốc độ khác nhau trong quá trình sản xuất (ví dụ: mảng, hàn dòng).

Tại sao cần cân bằng đồng
PCB được làm từ các lớp xen kẽ đồng và dielectric (ví dụ, FR-4). Đồng và dielectric có tốc độ mở rộng nhiệt khác nhau: đồng mở rộng ~ 17ppm / °C, trong khi FR-4 mở rộng ~ 13ppm / °C.Nếu một lớp có 50% đồng và một lớp khác có 10%, sự mở rộng không đồng đều gây ra:

1.Cập: Bảng uốn cong hoặc xoắn trong quá trình dán (nhiệt + áp suất) hoặc hàn (250 ° C dòng chảy lại).
2.Delamination: Các lớp tách biệt (đánh vỏ) bởi vì căng thẳng giữa các lớp giàu đồng và nghèo đồng vượt quá sức bám của dielectric.
3- Thất bại cơ học: Bảng cong không phù hợp với vỏ; các tấm delaminated mất sự toàn vẹn tín hiệu và có thể ngắn.

Sự cân bằng đồng loại bỏ các vấn đề này bằng cách đảm bảo tất cả các lớp mở rộng / co lại đồng đều.

Làm thế nào để thực hiện cân bằng đồng
Cân bằng đồng sử dụng một sự pha trộn các kỹ thuật để cân bằng phủ đồng trên các lớp:

1.Vàng đổ: Lấp đầy các khu vực trống lớn với đồng rắn hoặc chéo (được kết nối với mặt đất / máy tính) để tăng bảo hiểm trên các lớp thưa thớt.
2Mô hình phản chiếu: Sao chép hình dạng đồng từ lớp này sang lớp khác (ví dụ, phản chiếu một mặt phẳng mặt đất từ Lớp 2 đến Lớp 3) để cân bằng.
3.Lộ cắp chiến lược: Sử dụng trộm cắp như một công cụ thứ cấp
4Tối ưu hóa xếp chồng lớp: Đối với PCB đa lớp, sắp xếp các lớp để xen kẽ đồng cao / thấp (ví dụ: Lớp 1: 30% → Lớp 2: 25% → Lớp 3: 28% → Lớp 4: 32%) để phân phối căng thẳng đồng đều.

Ưu điểm và nhược điểm của cân bằng đồng

Các trường hợp sử dụng lý tưởng cho cân bằng đồng
1.Multilayer PCB (4 + lớp): Lamination của nhiều lớp tăng cường căng thẳng
2Ứng dụng nhiệt độ cao: PCB cho bộ phận dưới ô tô (~ 40 °C đến 125 °C) hoặc lò công nghiệp cần cân bằng để xử lý chu kỳ nhiệt cực đoan.
3PCB quan trọng về cấu trúc: Các thiết bị y tế (ví dụ như PCB bộ tạo nhịp tim) hoặc điện tử hàng không không vũ trụ không thể dung nạp biến dạng

Trộm đồng so với cân bằng đồng: Sự khác biệt chính
Mặc dù cả hai kỹ thuật đều liên quan đến việc thêm đồng, nhưng mục tiêu, phương pháp và kết quả của chúng khác nhau.

Ví dụ thực tế: Khi nào nên sử dụng cái nào
Kịch bản 1: PCB cảm biến IoT 2 lớp với một khu vực trống lớn giữa ăng-ten và đầu nối pin.
Sử dụng đồng trộm để lấp đầy khoảng trống ngăn chặn lớp phủ không đồng đều trên dấu vết ăng-ten (cần thiết cho sức mạnh tín hiệu).

Kịch bản 2: Một PCB ECU ô tô 6 lớp với mặt phẳng động lực trên Lớp 2 và 5.
Sử dụng cân bằng đồng: Thêm đun đun đồng vào Lớp 1, 3, 4 và 6 để phù hợp với mức phủ của Lớp 2 và 5 ngăn chặn bảng bị cong trong nhiệt của động cơ.

Kịch bản 3: PCB HDI 8 lớp cho điện thoại thông minh (thật độ cao + yêu cầu về cấu trúc).
Sử dụng cả hai: Lắp đặt lấp đầy các khoảng trống nhỏ giữa các BGA sắc nét (đảm bảo chất lượng mạ), trong khi cân bằng phân phối đồng trên tất cả các lớp (ngăn ngừa xoắn trong quá trình hàn).

Thực hiện thực tế: Hướng dẫn thiết kế và sai lầm phổ biến
Để tận dụng tối đa việc đánh cắp và cân bằng đồng, hãy làm theo các quy tắc thiết kế và tránh những cạm bẫy phổ biến.

Việc trộm đồng: Xây dựng các phương pháp tốt nhất
1.Châu mô hình kích thước & khoảng cách
Sử dụng hình dạng 0,5 ∼ 2 mm (điểm hoạt động tốt nhất cho hầu hết các thiết kế).
Giữ khoảng cách giữa các hình dạng ≥ 0,2 mm để tránh các cầu mạ.
Đảm bảo hình dạng cách dấu vết tín hiệu ≥ 0,2mm/pads 防止信号交声 (cần thiết cho tín hiệu tốc độ cao như USB 4).
2Tránh ăn trộm quá mức
Đừng lấp đầy mọi khoảng trống nhỏ chỉ các khu vực mục tiêu ≥ 5mm × 5mm.
3.Align với Capacities Plating
Kiểm tra với nhà sản xuất của bạn về giới hạn bể mạ: một số bể không thể xử lý hình dạng nhỏ hơn 0,5 mm (nguy cơ mạ không đồng đều).

Cân bằng đồng: Thiết kế thực hành tốt nhất
1- Tính toán phủ đồng
Sử dụng phần mềm thiết kế PCB (ví dụ: Máy tính diện tích đồng của Altium) để đo độ phủ trên mỗi lớp.
2Ưu tiên đồng chức năng
Sử dụng các mặt phẳng sức mạnh / đất (thùng đồng chức năng) để cân bằng phạm vi bảo hiểm trước khi thêm trộm cắp không chức năng.
3. Thử nghiệm áp lực nhiệt
Chạy mô phỏng nhiệt (ví dụ, Ansys Icepak) để kiểm tra xem các lớp cân bằng mở rộng đồng đều hay không. Điều chỉnh sự phân bố đồng nếu các điểm nóng hoặc điểm căng xuất hiện.

Những sai lầm thường gặp cần tránh

Làm thế nào để hợp tác với các nhà sản xuất PCB
Hợp tác sớm với các nhà sản xuất PCB đảm bảo thiết kế đánh cắp / cân bằng của bạn phù hợp với khả năng sản xuất của họ.

1Chia sẻ các tập tin thiết kế sớm
a.Gửi bản thảo bố cục PCB (tệp Gerber) đến nhà sản xuất của bạn để "kiểm tra trước". Họ sẽ đánh dấu các vấn đề như:
Những kẻ trộm hình dạng quá nhỏ cho thùng bọc của họ.
Các lỗ hổng bao phủ đồng trên các lớp bên trong sẽ gây ra biến dạng.

2.Hãy hỏi hướng dẫn mạ
a.Các nhà sản xuất có các quy tắc cụ thể về trộm cắp (ví dụ: "kích thước hình dạng tối thiểu: 0,8mm") dựa trên thiết bị mạ của họ.

3- Xác minh các thông số lớp phủ
a.Để cân bằng, hãy xác nhận áp suất sơn của nhà sản xuất (thường là 20-30 kg / cm2) và nhiệt độ (170-190 ° C). Điều chỉnh sự phân bố đồng nếu quá trình của họ đòi hỏi cân bằng chặt chẽ hơn (ví dụ:± 5% phủ sóng cho PCB hàng không vũ trụ.

4- Yêu cầu chạy mẫu.
a. Đối với các thiết kế quan trọng (ví dụ: thiết bị y tế), đặt hàng một lô nhỏ (10 ¢ 20 PCB) để kiểm tra sự trộm cắp / cân bằng. Kiểm tra:
Độ dày đồng nhất của đồng (sử dụng micrometer để đo chiều rộng dấu vết).
Độ phẳng của bảng (sử dụng đường thẳng để kiểm tra độ cong).

Câu hỏi thường gặp
1Việc trộm đồng có ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu không?
Không nếu được thực hiện chính xác. Giữ hình dạng trộm ≥ 0,2mm xa các dấu vết tín hiệu, và chúng sẽ không can thiệp vào trở kháng hoặc giao tiếp qua lại. Đối với tín hiệu tốc độ cao (> 1 GHz), hãy sử dụng hình dạng trộm nhỏ hơn (0.5mm) với khoảng cách rộng hơn (0,5mm) để giảm tối thiểu dung lượng.

2Có thể cân bằng đồng được sử dụng trên PCB một lớp?
Vâng, nhưng nó ít quan trọng hơn. do đó nguy cơ biến dạng thấp hơn.cân bằng (bổ sung đồng đổ vào khu vực trống) vẫn giúp quản lý nhiệt và sức mạnh cơ học.

3Làm thế nào tôi tính toán bao phủ đồng cho cân bằng?
Sử dụng phần mềm thiết kế PCB:

a.Altium Designer: Sử dụng công cụ "Vùng đồng" (Tools → Reports → Copper Area).
b.Cadence Allegro: Chạy kịch bản "Copper Coverage" (Setup → Reports → Copper Coverage).
c. Đối với kiểm tra bằng tay: Tính diện tích đồng (dấu vết + máy bay + trộm cắp) chia cho tổng diện tích PCB.

4Có phải trộm đồng là cần thiết cho HDI PCB?
PCB HDI có dấu vết độ cao mỏng (≤0,1mm) và các tấm nhỏ. Bọc không đồng đều có thể thu hẹp dấu vết xuống <0,08mm, gây mất tín hiệu.

5. Tác động chi phí của trộm đồng / cân bằng là gì?
Tối thiểu. Lộm cắp sử dụng các lớp đồng hiện có (không có chi phí vật liệu bổ sung). cân bằng có thể thêm 5~10% vào thời gian thiết kế nhưng giảm chi phí tái chế (bảng delaminated có giá $ 50~ $ 200 mỗi thay thế).

Kết luận
Lấy đồng và cân bằng đồng không phải là tùy chọn, chúng rất cần thiết để sản xuất PCB đáng tin cậy, chất lượng cao.tăng năng suất và ngăn ngừa các khiếm khuyết khắcSự cân bằng giữ cho bảng của bạn bằng phẳng và mạnh mẽ, tránh cong và delamination có thể phá hủy ngay cả các mạch được thiết kế tốt nhất.

Chìa khóa thành công là hiểu khi nào nên sử dụng mỗi kỹ thuật: trộm cắp cho chất lượng lớp phủ, cân bằng cho sự ổn định cấu trúc.hoặc thiết kế mật độ cao ✓ sử dụng cả hai sẽ mang lại kết quả tốt nhấtBằng cách tuân thủ các hướng dẫn thiết kế (ví dụ: giữ cho trộm cắp tránh khỏi dấu vết) và hợp tác sớm với các nhà sản xuất,bạn sẽ tránh các khiếm khuyết tốn kém và sản xuất PCB đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất và độ tin cậy.

Khi PCB trở nên nhỏ hơn (ví dụ: thiết bị đeo) và phức tạp hơn (ví dụ: mô-đun 5G), việc ăn cắp và cân bằng sẽ chỉ tăng tầm quan trọng.Làm chủ các kỹ thuật này đảm bảo thiết kế của bạn dịch thành chức năng, các sản phẩm bền bỉ cho dù bạn đang xây dựng một cảm biến đơn giản hoặc một ECU ô tô quan trọng.