Воровство меди против балансировки меди в производстве печатных плат

В производстве печатных пластин две критически важные методы - кража меди и балансировка меди - решают различные, но взаимосвязанные проблемы: неравномерное покрытие и изгиб доски.Кража меди добавляет нефункциональные формы меди на пустые области ПКБ, чтобы обеспечить последовательное покрытиеДля высококачественных ПХБ обоим необходимы: кража повышает производительность производства до 10%,и балансировка уменьшает деламинацию на 15%В этом руководстве приведены различия между этими двумя методами, их применение и способы их применения, чтобы избежать дорогостоящих дефектов, таких как неравномерная толщина меди или извилины досок.

Ключевые выводы
1.Похищение меди устраняет проблемы с покрытием: добавляет непроводящие формы меди (точки, сетки) на пустые участки, обеспечивая равномерную толщину меди и уменьшая избыточный / недостаточный гравирование.
2Балансировка меди предотвращает искривление: равномерно распределяет медь по всем слоям, предотвращая изгиб досок во время изготовления (например, ламинирования, сварки) и использования.
3Для достижения наилучших результатов используйте оба: кража уменьшает качество покрытия, а балансирование обеспечивает структурную стабильность, что имеет решающее значение для многослойных ПХБ (4+ слоев).
4Правила проектирования имеют значение: держите кражи на расстоянии ≥ 0,2 мм от сигнальных следов; проверяйте баланс меди на каждом слое, чтобы избежать деламинирования.
5.Сотрудничать с производителями: ранний вклад производителей печатных плат обеспечивает соответствие моделей кражи/балансировки производственным возможностям (например, размер резервуара для покрытия, давление ламинации).

Кража меди в печатных платах: определение и цель
Похищение меди - это метод, основанный на производстве, который добавляет нефункциональные формы меди к пустым поверхностям ПКБ.Они не переносят сигналы или энергию. Их единственная задача - улучшить однородность медного покрытия., критический шаг в производстве ПХБ.

Что такое кража меди?
Похищение меди заполняет "мертвые зоны" на ПКБ — большие пустые участки без следов, подложки или плоскости — с небольшими, расстояниями между собой чертами меди.ПКЖ с большой пустой секцией между микроконтроллером и разъемом получит кража точки в этом разрывеЭти формы:

1Не подключайте к никакой схеме (изолированной от следов/подложки).
2Обычно они имеют размер 0,5 - 2 мм, с расстоянием между ними 0,2 - 0,5 мм.
3.Может иметь индивидуальную форму (точки, квадраты, сетки), но точки наиболее распространены (легко проектировать и пластинку).

Почему воровство меди необходимо
ПХБ-пластировка (электропластировка меди на доске) основана на равномерном распределении тока. Пустые области действуют как "пути с низким сопротивлением" для пластинки тока, что приводит к двум основным проблемам:

1Неравномерная толщина меди: пустые области получают слишком много тока, что приводит к более толстой меди (надпластика), в то время как плотные следы областей получают слишком мало (подпластика).
2Дефекты гравировки: поверхности с покрытием сложнее гравировать, оставляя избыток меди, что вызывает короткие шорты; подпокрытые области гравируются слишком быстро, истончивая следы и рискуя открытыми цепями.

Медное кража решает эту проблему путем "распространения" пластинки тока. Пустые области с формой кражи теперь имеют равномерный поток тока, соответствующий плотности областей, богатых следами.

Как работает кража меди (шаг за шагом)
1.Определить пустые области: Используйте программное обеспечение для проектирования печатных плат (например, Altium Designer) для выявления областей размером более 5 мм × 5 мм без компонентов или следов.
2Добавьте воровские модели: разместите непроводящие медные формы в этих областях.
Точки: диаметр 1 мм, расстояние 0,3 мм (самый универсальный).
Решетки: 1 мм × 1 мм квадраты с разрывами 0,2 мм (хорошо для больших пустых пространств).
Твердые блоки: мелкие медные наполнители (2 мм × 2 мм) для узких промежутков между следами.
3.Изолируйте схемы: убедитесь, что формы кражи находятся на расстоянии ≥ 0,2 мм от следов сигнала, прокладок и плоскостей. Это предотвращает случайные короткие замыкания и помехи сигнала.
4Проверка DFM: Используйте инструменты проектирования для изготовления (DFM), чтобы подтвердить, что модели кражи не нарушают правила покрытия (например, минимальное расстояние, размер формы).

Плюсы и минусы кражи меди

Идеальные случаи кражи меди
1ПКБ с большими пустыми площадями: например, ПКБ питания с большим разрывом между входными и выходными секциями переменного тока.
2Требования к высокоточной покрытию: например, ПХД с мелкозаметными отпечатками (0,1 мм в ширину), для которых требуется точная толщина меди (18μm ±1μm).
3Однослойные/многослойные печатные платы: кража одинаково эффективна для простых двухслойных платок и сложных 16-слойных HDI.

ВВерхний баланс: определение и цель
Балансировка меди - это структурный метод, который обеспечивает равномерное распределение меди по всем слоям ПКБ.Балансировка смотрит на всю доску от верхнего до нижнего слоев, чтобы предотвратить искривление, деламинирование и механические сбои.

Что такое медный балансировщик?
Балансировка меди обеспечивает примерно равное количество меди на каждом слое (разница ± 10%).4-слойный ПКБ с 30% покрытием меди на слое 1 (верхний сигнал) нуждается в ~27 ∼33% покрытии на слоях 2 (земля)Это равновесие противодействует "тепловому напряжению", когда различные слои расширяются/сокращаются с разной скоростью во время производства (например, ламинирование, повторная сварка).

Почему необходимо уравновешивать медь
ПХБ состоят из чередующихся слоев меди и диэлектриков (например, FR-4). Медь и диэлектрик имеют разные скорости теплового расширения: медь расширяется ~ 17ppm/°C, в то время как FR-4 расширяется ~ 13ppm/°C.Если один слой содержит 50% меди, а другой - 10%, неравномерное расширение вызывает:

1.Укривление: доски изгибаются или скручиваются во время ламинирования (тепло + давление) или сварки (250 °C повторный поток).
2Деламинирование: слои отделяются (отделились), потому что напряжение между богатыми медью и бедными медью слоями превышает крепкость диэлектрика.
3Механические сбои: извращенные доски не помещаются в корпусы; деламинированные доски теряют целостность сигнала и могут быть короткими.

Балансировка меди устраняет эти проблемы, обеспечивая равномерное расширение/сокращение всех слоев.

Как применять балансировку меди
Балансировка меди использует сочетание методов для выравнивания покрытия меди между слоями:

1Медная насыпка: заполнение больших пустых участков твердой или скрещенной медью (подключенной к земле/силовым плоскостям), чтобы увеличить покрытие на мелких слоях.
2.Узоры зеркала: копируйте медные формы из одного слоя в другой (например, зеркало наземной плоскости от слоя 2 до слоя 3) для сбалансированного покрытия.
3.Стратегическая кража: Использовать кражу в качестве вторичного инструмента. Добавить нефункциональную медь к слоям с низким покрытием, чтобы соответствовать высоким.
4.Оптимизация наложения слоев: для многослойных печатных плат размещайте слои, чтобы чередовать высокий / низкий уровень меди (например, слой 1: 30% → слой 2: 25% → слой 3: 28% → слой 4: 32%) для равномерного распределения напряжения.

Плюсы и минусы балансировки меди

Идеальные варианты использования для балансировки меди
1.Многослойные печатные платы (4+ слоя): ламинирование нескольких слоев усиливает напряжение.
2Применение при высоких температурах: ПХБ для автомобильных подшипников (от 40°C до 125°C) или промышленных печей нуждаются в балансировке, чтобы справиться с экстремальными тепловыми циклами.
3Структурно критические ПХБ: медицинские устройства (например, пейсмейкеры ПХБ) или аэрокосмическая электроника не могут переносить деформацию.

Кража меди и балансировка меди: ключевые различия
Хотя оба метода включают добавление меди, их цели, методы и результаты отличаются.

Пример из реального мира: когда использовать какую
Сценарий 1: двухслойная печатная плата для датчиков IoT с большой пустой зоной между антенной и разъемом батареи.
Использование медной кражи для заполнения пробела предотвращает неравномерное покрытие на антенной трассе (критически важно для силы сигнала).

Сценарий 2: 6-слойный автомобильный ПКУ с силовыми плоскостями на слоях 2 и 5.
Использование медного балансировки: добавление медных литей в слои 1, 3, 4 и 6, чтобы соответствовать покрытию слоев 2 и 5, предотвращает искривление доски при нагревании двигателя.

Сценарий 3: 8-слойный HDI PCB для смартфона (высокая плотность + структурные требования).
Используйте и то, и другое: кража заполняет небольшие пробелы между тонкозвуковыми BGA (обеспечивает качество покрытия), а балансировка распределяет медь по всем слоям (предотвращает изгиб во время сварки).

Практическое применение: руководящие принципы проектирования и распространенные ошибки
Чтобы извлечь максимальную пользу из кражи и балансировки меди, следуйте этим правилам проектирования и избегайте распространенных ловушек.

Кража меди: разработать лучшие методы
1Размер и расстояние между образцами
Используйте формы 0,5 ∼ 2 мм (точки лучше всего подходят для большинства конструкций).
Сохраняйте расстояние между формами ≥ 0,2 мм, чтобы избежать перекрытия мостов.
Убедитесь, что формы находятся на расстоянии ≥ 0,2 мм от сигнальных следов/подложки, что предотвращает перекрестный переговорный сигнал (критически важен для высокоскоростных сигналов, таких как USB 4).
2. Избегайте кражи.
Не заполняйте каждое небольшое пробелое пространство, только целевые участки ≥5 мм × 5 мм. Чрезмерное поглощение увеличивает емкость печатных плат, что может замедлить высокочастотные сигналы.
3.Сравните с возможностями покрытия
Проверьте у производителя пределы резервуара для покрытия: некоторые резервуары не могут обрабатывать формы меньше 0,5 мм (риск неравномерного покрытия).

Балансировка меди: разработать лучшие практики
1.Вычислить покрытие меди
Используйте программное обеспечение для проектирования печатных плат (например, Калькулятор площади меди Altium) для измерения покрытия на каждом слое.
2.Приоритизировать функциональную медь
Используйте планы питания / заземления (функциональная медь) для сбалансирования покрытия, прежде чем добавлять нефункциональные кражи.
3Испытание на тепловое напряжение
Запустите тепловое моделирование (например, Ansys Icepak), чтобы проверить, равномерно ли расширяются сбалансированные слои.

Частые ошибки, которых следует избегать

Как сотрудничать с производителями ПХБ
Раннее сотрудничество с производителями печатных пластин гарантирует, что ваши проекты кражи/балансировки соответствуют их производственным возможностям.

1.Поделиться файлами дизайна раньше
Отправьте проект схемы PCB (файлы Gerber) производителю для "предварительной проверки".
Крадя формы, слишком маленькие для своих резервуаров.
Медные пробелы на внутренних слоях, которые вызовут искривление.

2.Попросите указания по нанесению покрытия
a.У производителей есть конкретные правила для кражи (например, "минимальный размер формы: 0,8 мм") на основе их оборудования для покрытия.

3. Подтвердить параметры ламинирования
a.Для балансировки подтвердить давление ламинации (обычно 20-30 кг/см2) и температуру (170-190°C) производителя.±5% охвата для ПХБ в аэрокосмической отрасли).

4. Запросить пробные пробеги
a.Для критически важных конструкций (например, медицинских изделий) заказывайте небольшую партию (10-20 ПКБ) для тестирования кражи/балансировки.
Однородная толщина меди (для измерения ширины следов используется микрометр).
Плоскость доски (используйте пряжу, чтобы проверить искривление).

Частые вопросы
1Удается ли краже меди сохранить целостность сигналов?
Не, если правильно реализовано. Держите кража формы ≥ 0,2 мм от сигнальных следов, и они не будут мешать импиденции или перекрестной связи. Для высокоскоростных сигналов (> 1 ГГц), используйте меньшие кража формы (0.5 мм) с более широким расстоянием (0,5 мм) для минимизации емкости.

2Можно ли использовать балансировку меди на однослойных ПХБ?
Да, но это менее критично, однослойные ПХБ имеют только один слой меди, поэтому риск деформации ниже.балансирование (добавление меди насыпает пустые области) все еще помогает с тепловым управлением и механической прочности.

3Как я рассчитываю медное покрытие для балансировки?
Используйте программное обеспечение для проектирования печатных плат:

a.Altium Designer: Используйте инструмент "Зона меди" (Инструменты → Отчеты → Зона меди).
b.Cadence Allegro: Запустите скрипт "Copper Coverage" (Установка → Отчеты → Copper Coverage).
c. Для ручной проверки: рассчитывать площадь меди (следы + самолеты + кражи) деленную на общую площадь ПКБ.

4Необходимо ли кража меди для ПХД?
Да, ПКЖ с высоким диаметром диагонали имеют тонкие отпечатки (≤0,1 мм) и небольшие прокладки. Неравномерное покрытие может сузить отпечатки до <0,08 мм, что приводит к потере сигнала.

5Какие затраты возникают из-за кражи/балансирования меди?
Минимальный. Кража использует существующие слои меди (без дополнительных затрат на материалы). Балансирование может добавить 5~10% времени на проектирование, но снижает затраты на переработку (деламинированные доски стоят $50~$200 каждый для замены).

Заключение
Удаление меди и балансировка меди не являются необязательными, они необходимы для производства надежных высококачественных печатных плат.Удаление обеспечивает равномерность медных покрытий вашей платы.повышение урожайности и предотвращение дефектов гравировкиБалансировка держит вашу доску плоской и прочной, избегая изгиба и деламинации, которые могут разрушить даже самые хорошо спроектированные схемы.

Ключом к успеху является понимание того, когда использовать каждый метод: кража для качества покрытия, балансирование для стабильности конструкции.или высокой плотности ≈ использование обоих даст лучшие результаты. Следуя рекомендациям по проектированию (например, не оставляя следов воровства) и сотрудничая с производителями на ранней стадии,Вы избежите дорогостоящих дефектов и будете производить ПХБ, соответствующие стандартам производительности и надежности.

По мере того, как ПХБ становятся меньше (например, носимые устройства) и сложнее (например, модули 5G), кража и балансирование будут только расти в важности.Овладение этими методами гарантирует, что ваши проекты переводятся в функциональные, прочные продукты, будь то простой датчик или критически важный автомобильный ЭКУ.