印刷電路板銅分布均勻的兩種方法

2021-06-23

印刷電路板銅分布均勻的兩種方法

首先，它是什么，為什么我們要在 PCB 上均勻分布銅？查看材料堆疊，因為它在導體和電介質材料之間交替。目標是在您從中心線向外工作時構建銅配重的鏡像。

除了指定交替的形狀和布線層之外，“最環保”的 PC 板將涉及最少的蝕刻。很直觀的是，去除更少的材料將需要更少的時間在溶劑罐中。時間就是金錢，因此應該有足夠的理由讓所有層都偏向銅填充。

除了在設備上更容易之外，銅偏置設計將有助于保持整個電路板的均勻厚度。雖然我們通常會從供應商那里獲得 +/- 10% 的厚度公差，但在涉及實際 PCB 厚度時，我們通常需要更緊密的分布。

我們基本上必須允許 10% 的厚度公差，同時旨在通過提供充分利用原材料的藝術品來獲得 5% 的差異。我們設計的電路板越均勻，結果就越一致。

這適用于翹曲（扭曲和彎曲）占板總長度的百分比。順便說一句，0.75% 是新的 1%，因為我們繼續推動制造商提供支持高引腳數表面貼裝設備的更平坦的電路板。

最后，目標是最終得到厚度和薄餅一樣平坦的印刷電路板。我們正在尋找的最終結果是組裝過程中的高產量和低缺陷率，同時在制造過程中節省資源。好的，讓我們一起做。

高清互連 (HDI) 策略

與傳統的通孔技術相比，使用 HDI 有更多的自由度。我的建議是在信號層完全連接后在走線周圍添加接地填充物。一旦銅線泛濫到位，跟蹤推擠會話將有利于路由層的地方將更加明顯。

我們希望在他們自己的法拉第籠中隔離差分對。出于不同的原因，時鐘網和傳感網也布線在各自的通道中。時鐘是侵略者，而您知道，許多傳感線對外部影響很敏感，尤其是來自時鐘和高速連接的影響。

圖 1. 圖片來源

一旦將走線分組以最大化銅泛濫，同時保持理想的走線間距，在逐層基礎上圍繞形狀周邊放樣接地通孔將相對容易。HDI 構造中使用的微通孔將適合小空間，并且僅跨越將局部地平面縫合到其專用層上的通用地平面所需的層。

PCB 使用 HDI 技術總是有原因的?？偸?，一個或多個組件是技術驅動因素，而電路板上的其他電路則被這種細間距幾何結構過度服務。微通孔仍然可以用作典型穩壓器上較大的電源和接地引腳的焊盤中通孔解決方案，即使它們適用于更主流的解決方案。 

一旦有了微通孔，您不妨充分利用它們。制作微通孔總是比制作通孔要快得多。是的，當它們一次一層地通過電路板時，它們的數量更多，但這個過程很好理解并且眾所周知是相當可靠的。

具有電鍍通孔策略的電路板

在 PCB 結構方面，預算限制常常迫使我們保持低技術水平。當然，有時只需要老派的制造。電鍍通孔 (PTH) 工藝是使用中最可靠的技術。我們經常發現它在我們的車輛引擎蓋下或在火箭上被射入太空。無論我們談論的是成本規模的低端還是高端，PTH 板仍有很長的路要走。

問題是每個過孔都穿過每一層，所以當我們嘗試使用過孔來創建熱路徑或法拉第籠時，很容易得到太多好的東西?？p合通孔的密度會在電源層和布線層上形成障礙，從而減少流量。

圖 2. 圖片來源：在過多過孔會造成破壞的位置加載金屬。

通常，HDI 板用于管理電流密度和高速傳輸線的程度比其 PTH 表親更大。在中低密度設計中，引腳之間的空間會更加寬松，因此布線解決方案可能會更簡單。

我們仍然會看到電源、接地和信號層之間的金屬負載存在很大差異。為了防止 PCB 像薯片，我們要使銅分布均勻。所有層，無論其功能如何，都應具有相似的金屬化覆蓋百分比。

您可以通過在所有未使用區域上淹沒銅接地層來到達那里。然后問題就變成了用過孔固定每個形狀的周長。如果讓它們“漂浮”，那么形狀更有可能成為將噪音從一個地方傳輸到另一個地方的管道。

當接地層無論走到哪里都沒有良好連接時，地彈、紋波和其他信號完整性影響更為常見。組件、布線總線和電源平面可能使添加每層覆銅所需的過孔變得困難。

出于這個原因，我傾向于在不建議接地的地方添加非功能性銅?？梢杂幸粋€制造說明，說明非功能性銅的尺寸、形狀和間距。在沒有關于該主題的注釋的情況下將不平衡的電路板貼出會觸發晶圓廠要求允許添加“竊取”。

制造商自愿這樣做是為了滿足 IPC 對平整度和厚度的要求，但我相信如果您帶頭，他們會更高興。我不想把它留給他們，所以我繼續將竊取作為藝術品的一部分而不是依賴于晶圓廠筆記。

關于實施盜銅的最后思考

你聽說過黃金比例嗎？它是在自然界中發現的東西，例如鸚鵡螺殼或颶風的腔室。它也受到建筑師和平面設計師的青睞。這是我在創建盜賊區域時喜歡使用的幾何圖形。制作一排排偏移的矩形以類似于磚墻是我最喜歡的方法，但一堆小點也可以用于金屬裝載。我喜歡認為板從磚墻方法中獲得了更多的剛度，盡管沒有證據。

圖 3. 圖片來源：在小矩形中可以看到黃金比例的幾何形狀。數值上接近1:1.6

的間距規則將驅動空氣間隙和待填充將通知磚的尺寸的區域的大小。這種填充方法可用于任何層，但最常見于組件和布線層。底線：不要等待被要求平衡金屬負載，只需通過設計說明或對布局工具感到滿意即可。