[PCB Panel] Metal Balancing 이란? (IPC-600A), 메탈 벨런싱

 

PCB Panel 을 생성하면 이점은 아래 나와있다.

https://ansan-survivor.tistory.com/1978

[PCB Panel] PCB Panelizing / PCB 패널라이징 / PCB 패널 이란?

 

 

그러면 이를 위해 효율적인 PCB Panel을 만들기 위해서는 Metal Balancing을 하여 도금박을 골구로 낭비되지 않게 자원을 효율적으로 사용해야 한다.

 

이점.

 

1. 경제적이고 효과적인 화학 처리: 금속 밸런싱은 경제적이고 효과적인 화학 처리를 지원합니다.
2. 얇은 내부 코어의 안정성 향상: 금속 밸런싱은 얇은 내부 코어의 안정성을 향상시키며, 구리 관련 폐기물 처리 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
3. 구리 도금의 균일성 보장: 외부 층을 밸런스를 맞추어 구리 도금의 균일성을 보장합니다.
4. 제품 휘어짐 감소: 제품의 휘어짐(볼록 또는 비틀림)을 크게 감소시킵니다.

 

Copper Balancing을 아래와 같이 해야 합니다.

아래를 참고.

https://www.multi-circuit-boards.eu/en/pcb-design-aid/copper-balance.html

Copper balance

 

회로 기판의 대칭 구리 분포(구리 균형)는 매우 중요합니다.

비대칭 구리는 휘어짐(Bow)과 비틀림(Twist) 효과를 유발하기 때문입니다.

 

이러한 형태의 뒤틀림은 HAL 제조 공정(열풍 레벨링)이나 나중에 조립 공정(리플로우의 열 발생, 웨이브 솔더링 등)에서 발생하는 것과 같은 회로 기판의 열 부하로 인해 발생합니다. 비대칭으로 배열된 구리 표면이 존재합니다.

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"Bow"은 회로 기판의 네 모서리가 단일 평면에 놓이는 원통형 또는 구형 변형을 의미합니다.
"Twist" 변형은 대각선으로 발생합니다. 회로 기판의 네 모서리 중 하나는 나머지 세 모서리를 포함하는 평면 외부에 놓입니다.

 

(HAL 제조 공정이란?)

출처: https://m.blog.naver.com/hrkim5246/221297003500

 

IPC-600A(Rev. G)의 엄격한 표준에 따라 제조가 필요하다.

그러나 회로 기판 휘어짐 및 비틀림과 관련된 요소는 다양하며 기술적 특성(기판 재료의 두께 및 유형, 표면 유형 등 포함)에 따라 달라집니다.
구리 균형에 대한 다음 규칙을 준수하면 회로 기판이 구부러지거나 뒤틀리는 것을 방지하는 데 적극적으로 기여하게 됩니다.

1. "구리 쏠림"(Copper nests)가 생성되지 않도록 도체 트레이스가 보드 전체에 최대한 균일하게 분포되어 있는지 확인. 이는 각 레이어 내에서뿐만 아니라 두 개 이상의 레이어 사이의 대칭 축에도 적용됩니다.

2. 대규모 영역이 필요한 경우 대칭 반대쪽 레이어에 "구리 충전"을 통해 균형을 맞춰야 합니다. 즉, Open Area(Copper fill이 없는 영역)이 구리로 채워져 있음을 의미합니다. 이는 반대쪽 층의 구리에 대한 "Counter balance"을 형성합니다.

 

 

 

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제조를 고려한 설계시 주의할 점.DFM설계 시 Panelization, Panelizing 주의점.

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1.  회로 기판의 큰 Copper 영역은 가능하면 항상 그리드여야 합니다.

 

이는 일반적으로 레이아웃 프로그램에서 설정할 수 있습니다. 예를 들어, Eagle 프로그램에서는 그리드 영역을 "Hatch"라고 부릅니다.

물론 이는 민감한 고주파의 배선(Trace)이 없는 경우에만 가능합니다. "Grid"는 특히 단 하나의 레이어(one layer)만 있는 회로 기판의 경우 "뒤틀림" 및 "휨" 효과를 방지하는 데 큰 도움이 됩니다.

구리가 없는 영역은 ( Grid ) 구리로 채워야 합니다.

장점: Plated Through-Hole 벽의 균일성이 향상됩니다. 회로 기판의 비틀림 및 휘어짐을 방지합니다.

https://www.multi-circuit-boards.eu/en/pcb-design-aid/copper-balance.html

 

 

2. 구리가 Layer (층) 간에서도 상하대칭이 되어야 한다.

 

큰 구리 영역은 반대쪽 레이어의 "copper filling"으로 균형을 맞춰야 합니다.
또한 가능한 Copper Trace를 보드 전체에 최대한 균일하게 분포시키십시오. (고주파 설계와 관계 없다면)
다층 회로 기판(Multi layer board)의 경우 반대쪽 레이어와 Copper가 대칭하도록 "Copper Filling (구리 채우기)"을 합니다.

 

 

3. Copper foil(동박)의 두께는 상하 Layer에 대해 항상 대칭적으로 분포

회로 기판의 레이어 빌드업에서 Copper foil(동박)의 두께는 항상 대칭적으로 분포되어야 합니다. 
물론 비대칭 레이어 빌드업을 제작할 수 있지만, 변형 가능성 때문에 이러한 설계는 지양하는 것이 좋습니다.