電路設計 - 印刷電路板電源平面處理和表面塗層的分類

PCB circuit board power plane 過程ing

The processing of the power plane has a key influence in the design of the PCB circuit board. 在詳細設計項目中, 電源的處理通常可以决定項目的成功率30%-50%. 這一次，我將向您詳細介紹 PCB電路板設計 process. 基本要素.

載流能力

電源線寬度或銅線間距是否足够。 有必要充分考慮電源線寬度。 前提是瞭解功率信號處理層的銅厚度。 常規工藝下PCB電路板外層（頂層/底層）的銅厚度為1OZ（35um），內層的銅厚度將根據其實際使用情况為1OZ或0.5OZ。 對於1OZ銅厚度，在正常情况下，20mil可以攜帶約1A的電流； 厚度為0.5OZ的銅，在正常情况下，40mil可以承載約1A的電流。

換層時孔的尺寸和數量是否滿足電源電流容量。

電源路徑

電源路徑應盡可能短。 如果時間過長，電力損失將更加嚴重，並將導致項目失敗。

電源平面的劃分應盡可能規則，不允許出現細長和啞鈴形的劃分。

功率分配

劃分電源時，將電源和電源板之間的間隔距離盡可能接近20密耳左右。 假設在BGA的某些區域，可以局部保持10密耳的分離距離。 如果電源平面和平面之間的距離太近，則存在短路風險。

如果在相鄰平面上處理電源，則盡可能避免銅皮或並行處理痕迹。 其主要目的是减少不同電源之間的干擾，尤其是電壓非常不同的電源之間的干擾。 必須盡可能避免電源平面的重疊。 如果不可避免，可以充分考慮中間接地。

在進行功率分割時，盡可能避免相鄰訊號線的交叉分割。 由於交叉分割位置處基準面的不連續性，該訊號將導致阻抗突變，這將導致電磁干擾和串擾問題。 訊號質量有很大的影響。

印刷電路板表面塗層的分類

1、按加工工藝（塗層或電鍍）分類

按加工方法可分為兩類：表面塗層和金屬表面塗層。

–PCB表面塗層

表面塗層是指在最新銅焊盤表面上的一薄層耐熱可焊塗層的物理塗層。 例如，從一開始就選擇天然松香，各種人工松香物質（包括各種助焊劑）到OSP（有機可焊性防腐劑）。 這些主要功能是保護和生產最新（無污染和無氧化）的銅表面，在焊接前和整個焊接過程中提供焊接直接連接。 熱風焊料流平（HASL）也有塗層，但在整個HASL過程中開始產生“臨時穩態”CuxSny金屬間化合物（IMC）。 焊料焊接到CuxSny IMC上。

-PCB金屬表面鍍層

金屬表面塗層是指通過化學鍍或電鍍在最新銅連接板表面上的一薄層耐熱可焊金屬塗層，例如電鍍金、化學鍍錫、化學鍍銀和化學鍍鎳-金、化學鍍鎳鈀金、化學鍍鎳鈀、化學鍍鈀、， 等。這些主要功能是在焊接前和整個焊接過程中保護和生產最新（無污染和無氧化）的銅表面或金屬阻擋層，以確保焊料可以焊接在銅表面或阻擋層表面。

2、按應用效果分類

根據應用（焊接）結果，這些表面塗層（電鍍）可分為3類：（1）在非電阻阻擋層上焊接的表面塗層（電鍍）塗層； （2）將金屬表面電鍍層鋪展在該層上的焊錫； （3）焊接在阻擋層上的金屬表面鍍層。

通過焊接在非電阻阻擋層上的表面塗層（電鍍）

這種表面塗層（電鍍）的主要特點是，在整個高溫焊接過程中，它被熔化的焊料從銅表面擠壓出來，浮在焊料表面上或熱分解或兩者都被去除，但焊點的連接介面將被去除。 產生暫態穩定的金屬間化合物（IMC），導致整個應用過程中的潜在故障，如天然松香、人造松香（包括各種助焊劑）、OSP（有機可焊性防腐劑））、化學鍍錫、化學鍍銀等。

擴散層上的焊料表面鍍層

為了去除瞬態穩定金屬間化合物（IMC），最初使用厚鍍金銅作為表面塗層。 然而，實踐和應用表明：（1）金-銅之間容易相互擴散，即金原子會擴散到銅晶體結構中，銅原子也會擴散到金晶體結構中。 這也是因為金和銅都是面心立方晶體，它們的熔點和原子半徑非常相似，所以容易發生擴散； （2）金-銅介面之間的擴散層容易產生內應力。 這也是因為銅的熱膨脹係數大於金的熱膨脹係數。 擴散金-銅介面的晶體結構必然會因相互擠壓而產生內應力。 它會變得鬆散、易碎等問題，導致PCB電路故障。

焊接在阻擋層上的焊接材料的表面金屬鍍層

該表面塗層的具體特徵是：在高溫焊接過程中, 焊接材料焊接在金屬阻擋層的表面上, 而不是立即 PCB焊接 在銅表面上. 因此, 不可能在焊點的連接介面上產生. 不穩定金屬間化合物, 而且它不可能在金屬之間擴散：例如電鍍鎳金, 化學鍍鎳金, 化學鍍鎳鈀金, 化學鍍鎳鈀, 化學鍍鈀, 等. 因為阻擋層是金屬，全部由化學鍍或電鍍產生, 它也可以稱為金屬表面鍍層.