PCB 制造是根据一组特定规格从 PCB 设计构建物理 PCB 的过程。了解设计规范非常重要，因为它影响 PCB 的可制造性、性能和产量。
需要遵循的重要设计规范之一是 PCB 制造中的“平衡铜”。 PCB 叠层的每一层都必须实现一致的铜覆盖，以避免影响电路性能的电气和机械问题。
PCB平衡铜是什么意思？
平衡铜是一种在 PCB 叠层的每一层中采用对称铜迹线的方法，这是避免电路板扭曲、弯曲或翘曲所必需的。一些布局工程师和制造商坚持认为层的上半部分的镜像堆叠与 PCB 的下半部分完全对称。
PCB平衡铜功能
路由
铜层被蚀刻以形成迹线，用作迹线的铜将热量连同信号一起传送到整个电路板。这减少了电路板不规则加热造成的损坏，这种加热可能导致内部导轨断裂。
散热器
采用铜作为发电电路的散热层，避免了使用额外的散热元件，大大降低了制造成本。
增加导体和表面焊盘的厚度
PCB 上用作电镀层的铜会增加导体和表面焊盘的厚度。此外，通过电镀通孔实现了坚固的层间铜连接。
降低接地阻抗和电压降
PCB平衡铜降低了接地阻抗和压降，从而降低了噪声，同时可以提高电源的效率。
PCB平衡铜效应
在PCB制造中，如果叠层之间的铜分布不均匀，可能会出现以下问题:
堆栈平衡不当
平衡堆栈意味着在设计中具有对称的层，这样做的想法是放弃在堆栈组装和层压阶段可能变形的风险区域。
最好的方法是在板的中心开始堆栈室设计，并将厚层放置在那里。通常，PCB 设计人员的策略是使叠层的上半部分与下半部分形成镜像。
对称叠加
PCB分层
问题主要来自于在核心上使用较厚的铜（50um或以上），铜表面不平衡，更糟糕的是，图案中几乎没有铜填充。
在这种情况下，铜表面需要补充“假”区域或平面，以防止预浸料溢出到图案中以及随后的分层或层间短路。
无PCB分层：85%的铜填充在内层，所以用半固化片填充就足够了，不存在分层风险。
无 PCB 分层风险
PCB存在分层风险：铜仅填充45%，层间半固化片填充不足，存在分层风险。
介质层厚度不均匀
板层堆栈管理是设计高速板的关键要素。为了保持布局的对称性，最安全的方法是平衡介电层，并且介电层的厚度应该像屋顶层一样对称布置。
但有时很难实现电介质厚度的均匀性。这是由于一些制造限制造成的。在这种情况下，设计者将不得不放宽公差并允许厚度不均匀和一定程度的翘曲。
线路板截面不平整
常见的不平衡设计问题之一是电路板横截面不当。某些层中的铜矿床比其他层中的铜矿床更大。这个问题源于不同层之间铜的一致性无法保持。因此，组装时，某些层会变厚，而其他铜沉积量较低的层则保持较薄。当压力横向施加到板时，它会变形。为了避免这种情况，铜覆盖层必须相对于中心层对称。
混合（混合材料）层压
有时设计在屋顶层中使用混合材料。不同的材料有不同的热系数（CTC）。这种类型的混合结构增加了回流组装期间翘曲的风险。
铜分布不平衡的影响
铜沉积的变化可能会导致 PCB 翘曲。下面提到了一些翘曲和缺陷:
翘曲
翘曲只不过是电路板形状的变形。在电路板的烘烤和处理过程中，铜箔和基板会经历不同的机械膨胀和压缩。这导致它们的膨胀系数出现偏差。随后，板上产生的内应力导致翘曲。
根据应用的不同，PCB 材料可以是玻璃纤维或任何其他复合材料。在制造过程中，电路板要经过多次热处理。如果热量分布不均匀，温度超过热膨胀系数（Tg），电路板就会翘曲。
导电图形电镀不良
为了正确设置电镀工艺，导电层上铜的平衡非常重要。如果铜在顶部和底部不平衡，甚至在每个单独的层中不平衡，则可能发生过度电镀并导致连接的痕迹或蚀刻不足。特别是，这涉及具有测量阻抗值的差分对。设置正确的电镀工艺非常复杂，有时甚至是不可能的。因此，用“假”贴片或全铜来补充铜平衡非常重要。
补充均衡铜
无补充平衡铜
如果弓不平衡，PCB层将出现圆柱或球面曲率
用简单的语言来说，你可以说桌子的四个角是固定的，桌子的顶部高于它。它被称为弓，是技术故障的结果
弓形在表面上产生与曲线相同方向的张力。此外，它还会导致随机电流流过电路板。
弓
弓效应
1. 捻度捻度受电路板材质、厚度等因素影响。当板的任何一个角与其他角不对称对齐时，就会发生扭曲。一个特定的表面沿对角线上升，然后其他角扭曲。非常类似于从桌子的一个角拉出一个垫子，同时扭曲另一个角。请参考下图。
失真效果
1. 树脂空隙只是镀铜不当造成的。在装配应力过程中，应力以不对称的方式施加到板上。由于压力是横向力，具有薄铜沉积物的表面会渗出树脂。这会在该位置产生一个空隙。
2. 弯曲和扭曲的测量 根据IPC-6012，弯曲和扭曲的最大允许值在带有SMT元件的板上为0.75%，对于其他板为1.5%。根据这个标准，我们还可以计算出特定PCB尺寸的弯曲和扭曲。
弓形余量=板长或宽度×弓形余量百分比/100
扭曲测量涉及板的对角线长度。考虑到板受到其中一个角的约束并且扭转作用在两个方向上，因此包括因子 2。
最大允许扭曲=2×板对角线长度×扭曲余量百分比/100
在这里您可以看到长 4 英寸、宽 3 英寸、对角线 5 英寸的木板示例。
整个长度上的弯曲余量 = 4 x 0.75/100 = 0.03 英寸
宽度弯曲余量 = 3 x 0.75/100 = 0.0225 英寸
最大允许变形 = 2 x 5 x 0.75/100 = 0.075 英寸
