Thieving trong PCB là gì và tại sao lại thực hiện nó?

Trong các khóa học thiết kế tốc độ cao của chúng tôi, chúng tôi trao đổi mẫu PCB để sinh viên có thể thấy được hình thức vật lý của những gì chúng tôi mô tả trong lớp học. Một câu hỏi mà chúng tôi thường xuyên nhận được liên quan đến việc sử dụng thieving và lợi ích mà nó mang lại. Bài viết này mô tả về thieving (đôi khi được gọi là copper thieving), phần nào của bảng mạch được áp dụng; thieving được thực hiện vào thời điểm nào trong quá trình sản xuất, nó liên quan như thế nào đến các hoạt động mạ; ai là người chịu trách nhiệm thêm thieving vào nghệ thuật lớp ngoài cùng và nhược điểm cũng như lợi ích của nó.

Mô tả và Hình ảnh

Các câu hỏi phát sinh liên quan đến thieving bao gồm:

• Thieving là gì?
• Tại sao nó được thêm vào các lớp ngoài cùng?
• Tại sao các chấm thieving lại có kích thước khác nhau?
• Ai là người chịu trách nhiệm đặt các chấm lên nghệ thuật lớp ngoài cùng của PCB?

Các câu trả lời cho những câu hỏi này được cung cấp trong bình luận sau đây. Đầu tiên, việc thêm "đệm giả" trên bề mặt được mạ cùng với các đặc điểm được thiết kế trên các lớp ngoài. Mục đích của quá trình này là để cung cấp sự phân bố đồng nhất của đồng trên các lớp ngoài để làm cho dòng mạ và việc mạ trong các lỗ trở nên đồng đều hơn. Những đệm giả này được kết nối với nhau cùng với tất cả các đặc điểm khác sẽ được mạ bởi lớp đồng laminated lên trên chồng PCB. Sau khi mạ, đồng giữa các đệm giả được ăn mòn đi, để lại chúng cô lập với nhau cùng với các đặc điểm khác trên các lớp bề mặt.

Hình 1 và 2 cho thấy hai ví dụ về việc lấy đồng. Như có thể thấy trong Hình 1, có những chấm tròn xung quanh một BGA. Ở đây, việc lấy đồng phải được thực hiện để làm cho đồng có cùng chiều cao trên toàn bảng mạch và linh kiện. Hình 2 cho thấy việc lấy đồng xung quanh một kết nối press-fit. Điều này đảm bảo rằng việc mạ trong các lỗ có độ dày đồng đều.

Để hiểu rõ hơn về việc lấy cắp đồng trên PCB, việc xem xét các quy trình mạ như được mô tả dưới đây là hữu ích. Lưu ý: Việc lấy cắp không cần thiết ở các lớp bên trong vì chúng chỉ tiếp xúc với quá trình ăn mòn và không cần mạ.

Quy Trình Mạ

Mạ Lớp Ngoài

Mạ lớp ngoài được thực hiện để đặt đồng vào các lỗ vias và lỗ chân linh kiện sao cho tạo thành kết nối từ một mặt của PCB sang mặt khác. Việc này cũng được thực hiện để tạo kết nối với các tín hiệu và mặt phẳng ở các lớp bên trong. Hai lớp ngoài cùng của PCB được giữ làm đồng rắn cho đến khi quá trình khoan và mạ đã hoàn thành để cung cấp đường dẫn cho dòng mạ cần thiết để mạ đồng vào các lỗ.

Mạ Toàn Bảng

Trong những ngày đầu của sản xuất PCB, toàn bộ bảng mạch nơi PCB được hình thành sẽ được nhúng vào bể mạ sau khi đã khoan lỗ và làm sạch bavia và mảnh vụn. Điều này được gọi là mạ toàn bảng. Thách thức với mạ toàn bảng là đồng được mạ khắp bề mặt kể cả những khu vực không có dấu vết hoặc pad sẽ được đặt sau quá trình ăn mòn. Điều này dẫn đến hai vấn đề:

• Việc ăn mòn đồng không mong muốn phải đi qua lớp đồng phủ bên ngoài cũng như lớp đồng gốc trên lớp ngoài. Điều này đòi hỏi phải sử dụng nhiều hóa chất hơn và cũng mất nhiều thời gian hơn.
• Khi ăn mòn đi xuống qua lớp đồng, nó cũng ăn mòn sang hai bên, dẫn đến việc kiểm soát chiều rộng dấu vết kém chính xác hơn. Điều này đã dẫn đến quy trình mạ mẫu được mô tả dưới đây.

Mạ Mẫu

Mạ mẫu là quy trình mà đồng chỉ được mạ lên những đặc điểm sẽ còn lại sau khi các lớp ngoài cùng cuối cùng được ăn mòn. Thông thường, các đặc điểm bao gồm tất cả các lỗ thông qua mạ, các dấu vết và các pad lắp linh kiện. Quy trình này được thực hiện bằng cách áp dụng một lớp chống mạ lên hai lớp ngoài sau khi khoan đã hoàn tất. Lớp chống mạ này nhạy cảm với ánh sáng và được chiếu sáng để làm cứng lớp chống mạ ở những khu vực không được mạ. Lớp chống mạ không tiếp xúc được rửa đi, và những khu vực cần phải mạ được để lộ. Mạ là bước tiếp theo diễn ra.

Vấn đề với việc mạ mẫu là nếu các đặc điểm trên các lớp ngoài không được phân bố đều trên bề mặt. Dòng mạ cũng sẽ không được phân bố đều và một số đặc điểm, như vias và lỗ kết nối, sẽ được mạ ít hơn hoặc không đồng đều so với những cái khác được cách xa hơn. Khi cần mạ đồng đều, như trong các lỗ của một kết nối press-fit, như được hiển thị trong Hình 2, cần phải có biện pháp để phân bố dòng mạ đều khắp bề mặt. Đây là lúc đồng trộm vào cuộc.

Ai thêm Đồng Trộm vào Nghệ thuật Lớp Ngoài và tại sao các Dấu chấm lại Có Hình dạng và Kích thước Khác nhau?

Mỗi nhà sản xuất có các thuật toán để xem xét sự phân bố đồng trong nghệ thuật như được cung cấp bởi khách hàng. Đội ngũ kỹ sư sản xuất tại nhà sản xuất sẽ xác định xem cần thêm bao nhiêu đồng để đạt được mạ đồng đều. Đồng thêm vào dưới dạng các chấm hoặc hình vuông. Như có thể thấy trong các hình được đính kèm với bài viết này, mỗi nhà sản xuất có hình dạng và kích thước khác nhau cho các đặc điểm đồng trộm của PCB.

Một Lưu ý về Đồng Trộm

Nếu có các đường mạch ở các lớp ngay dưới nơi đã thêm việc lấy trộm đồng, trở kháng của các đường mạch này có thể bị ảnh hưởng tiêu cực nếu việc lấy trộm được áp dụng trên chúng. Để đảm bảo điều này không xảy ra, cần phải thêm một ghi chú vào bản vẽ chế tạo hướng dẫn liệu việc lấy trộm được phép và nơi nào được phép. Dưới đây là một cách để chỉ định điều này trên bản vẽ chế tạo:

• “Việc lấy trộm được phép trên các lớp ngoài để đảm bảo mạ đồng đều. Việc lấy trộm không được gần hơn 0.100” (2.5 mm) so với bất kỳ đặc điểm đồng nào khác trên các lớp ngoài. Nó không được nằm trong phạm vi 0.100” (2.5 mm) so với các đường mạch trên lớp tín hiệu chôn đầu tiên dưới các lớp ngoài. Mẫu lấy trộm sẽ tùy thuộc vào quyết định của nhà cung cấp và không được bao gồm đồng rắn.”

Hậu quả của việc không thêm việc lấy trộm vào các lớp ngoài

Nếu việc lấy trộm đồng không được thêm vào lớp ngoài của PCB mà có sự phân bố không đều các đặc điểm cần mạ như đường mạch với trở kháng kiểm soát, lỗ cho các kết nối press-fit, và miếng đệm lắp linh kiện, các đặc điểm bị cô lập sẽ được mạ đồng nhiều hơn nhiều so với những cái được đóng gói dày đặc.

Tham số kiểm soát khi mạ lớp ngoài của một PCB là đảm bảo có đủ lượng đồng được mạ vào các lỗ via và lỗ gắn linh kiện để đảm bảo kết nối chắc chắn. Trong hầu hết các trường hợp, các lỗ quan trọng nhất là những lỗ sẽ nhận chân cắm press-fit của các bộ kết nối. Sự kiểm soát đối với chúng thường là +/- 2 mils hoặc 0.05 mm. Các nhà mạ sẽ cho phép quá trình mạ tiếp tục cho đến khi đạt được thông số kỹ thuật này. Nếu không có thieving, hầu hết các tính năng khác sẽ được mạ với lượng đồng quá mức đến mức kích thước lỗ hoàn thiện quá nhỏ hoặc ảnh hưởng đến trở kháng dấu vết.

Tóm tắt

Thieving là phương pháp được các nhà sản xuất sử dụng để đảm bảo việc mạ đồng đồng đều trong các lỗ khoan xuyên qua PCB. Để thực hiện điều này, dòng mạ phải được phân phối đồng đều trên bề mặt lớp ngoài của PCB. Thieving đảm bảo rằng đồng sẽ được phân tán đều khi phân bố các lỗ cần được mạ không đồng đều.

Bạn có muốn tìm hiểu thêm về cách Altium có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của mình không? Hãy nói chuyện với một chuyên gia tại Altium.