Меню
Продукция

Руководство по проектированию печатных плат с толстой медью

Что меняется при разработке плат с толстой медью перед выдачей файла Gerber: ширина проводников, зазоры, термобарьеры, баланс меди и обработка переходных отверстий.

Шестислойная печатная плата из толстой меди с широкими силовыми дорожками.

Сертифицировано по

  • ISO 9001:2015
  • IATF 16949:2016
  • UL No. E354070
  • IPC-6012B & IPC-A-600H

Травление толстого слоя меди — это не то же самое, что травление слоя толщиной 1 унция, и правила проектирования, которые подходят для сигнальной платы, к ней не применяются. Различия проявляются сначала в ширине и расстоянии между линиями, затем в зазорах между проводниками, в тепловом выравнивании каждой контактной площадки и, наконец, в том, остается ли готовая панель ровной.

Ширина и расстояние между линиями в зависимости от толщины меди

Одна унция меди составляет около 35 мкм, поэтому слой толщиной 3 унции примерно в три раза толще стандартного слоя, а слой толщиной 20 унций — примерно в двадцать раз. Травление удаляет медь с боковой стороны каждой дорожки, а также с поверхности, поэтому толстый слой теряет больше ширины, в то время как зазор рядом с ним закрывается быстрее, чем это видно на схеме. Поэтому минимальная ширина и расстояние между линиями указываются относительно веса меди, а не как единое число: 0,06 мм доступно для тонких слоев, в то время как предел для толстого слоя определяется его толщиной и согласовывается в ходе проверки DFM. В наиболее безопасных схемах с толстым слоем меди медь используется для проведения тока по широким каналам, а тонкая геометрия сохраняется для слоев, которые могут его удерживать.

Зазор и утечка

Толстый проводник открывает более высокую боковую стенку, и напряжение должно удерживаться как на этой боковой стенке, так и на расстоянии между двумя дорожками. Утечка и зазор увеличиваются с увеличением веса меди, и защитная пленка паяльной маски между двумя толстыми дорожками должна оставаться достаточно широкой, чтобы выдержать как травление, которое ее формирует, так и температуры сборки, которым она будет подвергаться позже. Там, где толстый слой также проводит высокое напряжение, зазор определяется рабочим напряжением, а не минимальным значением технологического процесса — и это вопрос для проектирования, а не для производителя.

Теплоотвод и сборка

Тяжелая контактная площадка удерживает тепло. Размеры теплоотводящих элементов подобраны таким образом, чтобы площадка по-прежнему достигала температуры пайки. Вместо того чтобы действовать как радиатор, отверстия в паяльной маске расширяются, чтобы соответствовать более толстому слою меди, а обработка переходных отверстий — наложение защитного слоя, заглушка или заполнение — выбирается таким образом, чтобы толстый слой можно было надежно обработать после ламинирования. Профили оплавления удлиняются для дополнительной тепловой массы, что является одной из причин, по которой конструкции с толстым слоем меди проверяются как для сборки, так и для изготовления.

Баланс и плоскостность меди

Несбалансированная структура слоев изгибается во время ламинирования и снова во время оплавления, поэтому медь сбалансирована по всей панели и по толщине многослойной структуры: тяжелые участки зеркально отображаются там, где это позволяет конструкция, а оставшийся дисбаланс устраняется в процессе, а не оставляется на усмотрение заказчика. Изгиб и скручивание ограничены максимумом в 0,7 %, а плата, сочетающая толстый силовой слой с сигнальным слоем с контролируемым импедансом, сохраняет соотношение сторон 15:1 и допуск по импедансу ±10 %, характерный для стандартной линии.

Металлизированные отверстия и размер панели

Два размера определяются процессом нанесения покрытия, а не графическим оформлением. В конструкции с толстым слоем меди металлизированное сквозное отверстие должно иметь диаметр 0,3 мм или больше, с кольцевым зазором 0,15 мм, и тот же минимальный диаметр 0,3 мм применяется к самому маленькому переходному отверстию. Толщина меди в этих цилиндрических отверстиях составляет 20–25 мкм в обычном случае и 50–100 мкм (2–5 унций) там, где само отверстие должно пропускать ток, поэтому для конструкции с толстым слоем требуется более крупная контактная площадка и более широкое отверстие в защитной маске, чем для сигнальной платы.

Размер панели определяется стоимостью, а не ее функциональностью: 550 × 350 мм — наиболее экономичная панель для данного процесса, а панель размером 550 × 500 мм также может быть изготовлена, но обойдется значительно дороже. Сама плата может быть больше — опубликованный предел составляет 580 × 1900 мм — поэтому, если конструкция это позволяет, панельная компоновка должна соответствовать экономичной панели, а не максимальному размеру.

Где проверяются правила

Каждый запрос на печатные платы с большим количеством меди проходит этапы проектирования с учетом технологичности производства (DFM), проектирования с учетом конструктивных особенностей (DFA) и проектирования с учетом конструктивных особенностей (DFT) до утверждения цены, поэтому ширина линий, зазоры и панельная компоновка определяются, пока еще можно внести изменения в компоновку. Сама плата описывается на страница печатной платы с толстым слоем меди, ограничения процесса, стоящие за ним на страница возможностей — включая источник питания, привод двигателя, сварочное и гальваническое оборудование. оборудование, описанное в страница промышленного управления Сборка и поставка материалов для представленных здесь конструкций осуществляются с одного и того же завода; Китайская сборка печатных плат На этой странице перечислены этапы процесса, следующие за изготовлением.

Технические характеристики

Внешний слой меди
0,5–20 унций (около 700 мкм) · большое количество меди обычно означает 3 унции и более
Внутренний слой меди
0,5–10 унций
Количество слоев
1–38 слоев
толщина доски
0,1–6,0 мм
Максимальный размер доски
580 × 1900 мм
Минимальное количество строк/пробелов
0,06 мм на слоях с мелкими деталями · устанавливается за счет веса меди на толстых слоях
Минимальное количество готовых отверстий
0,15 мм механический · 0,1 мм лазерный
Соотношение сторон
15:1
контроль импеданса
±10 % в случаях, когда слои с контролируемым импедансом имеют общую структуру.
Поклониться и повернуться
Максимум 0,7 %.
Базовый материал
FR-4, высокотемпературный FR-4, без галогенов, CEM1, FR-1, Rogers, Arlon, Taconic, Nelco
Отделка поверхности
HASL, бессвинцовый HASL, ENIG, иммерсионное серебро/олово, золотое напыление, золотой палец, OSP, угольные чернила
Обзор дизайна
Перед утверждением цены необходимо провести расчеты DFM, DFA и DFT.

Часто задаваемые вопросы

  • Каким образом вес меди ограничивает ширину и расстояние между линиями?

    Травление удаляет медь с поверхности и краев дорожки, поэтому толстый слой теряет больше ширины, чем тонкий, а зазор между двумя толстыми дорожками сужается быстрее, чем это показано на чертеже. Одна унция составляет примерно 35 мкм, поэтому слой толщиной 3 унции примерно в три раза толще стандартного слоя. Ширина и расстояние между линиями устанавливаются с учетом веса меди и подтверждаются при проверке DFM (проектирование для производства).

  • Почему на толстой медной дорожке необходимо увеличивать зазоры?

    Толстый проводник обнажает более высокую боковую стенку, и напряжение должно удерживаться как на этой боковой стенке, так и на всей поверхности. Следовательно, утечка и зазор увеличиваются с увеличением толщины меди, и защитная пленка между двумя толстыми дорожками должна быть достаточно широкой, чтобы выдерживать как температуру травления, так и температуру сборки, с которыми она будет сталкиваться.

  • Что нужно изменить в отношении теплоизоляционных подушек и термореле?

    Толстая контактная площадка удерживает тепло, поэтому размеры термореленых элементов подбираются таким образом, чтобы площадка достигала температуры пайки без превращения соединения в теплоотвод; отверстия в паяльной маске расширяются в соответствии с более толстой медью, а способ обработки — нанесение защитного слоя, заглушка или заполнение — выбирается таким образом, чтобы толстый слой можно было надежно обработать после ламинирования.

  • Можно ли управлять импедансом даже толстой медной платы?

    Да, с допуском ±10 % на тех слоях, где это необходимо: многослойная структура может одновременно содержать толстый силовой слой и сигнальный слой с контролируемым импедансом, с шагом линий и зазором 0,06 мм на слоях с мелкими деталями. Изгиб и скручивание поддерживаются на уровне 0,7 %, а баланс меди по всей панели проверяется, поскольку несбалансированная многослойная структура изгибается во время ламинирования и оплавления.

Ещё в этом разделе

Запросите расчёт для вашего проекта печатной платы

Бесплатная инженерная проверка и расчёт для производства печатных плат, монтажа, закупки компонентов и сборки готовых изделий.