Menu
Sản phẩm

Hướng dẫn thiết kế PCB đồng dày

Những thay đổi trong thiết kế PCB đồng dày trước khi phát hành file Gerber — chiều rộng đường mạch, khoảng cách, tản nhiệt, cân bằng đồng và xử lý via.

Bo mạch in sáu lớp bằng đồng dày với các đường dẫn nguồn rộng

Được chứng nhận theo

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

Khắc một lớp đồng dày không giống như khắc một lớp đồng 1 oz, và các quy tắc thiết kế phù hợp với bo mạch tín hiệu không áp dụng được cho nó. Sự khác biệt thể hiện rõ nhất ở độ rộng và khoảng cách đường kẻ, sau đó là khoảng cách giữa các dây dẫn, khả năng tản nhiệt trên mỗi chân tiếp xúc, và cuối cùng là liệu bo mạch hoàn thiện có giữ được độ phẳng hay không.

Độ rộng và khoảng cách đường kẻ so với trọng lượng đồng

Một ounce đồng tương đương khoảng 35 µm, nên lớp 3 oz dày gấp ba lần lớp tiêu chuẩn và lớp 20 oz gấp khoảng hai mươi lần. Khắc loại đồng khỏi cạnh mỗi đường dẫn cũng như khỏi bề mặt, nên lớp dày mất nhiều độ rộng hơn trong khi khoảng trống bên cạnh thu hẹp nhanh hơn hình vẽ. Vì vậy độ rộng và khoảng cách tối thiểu được tính theo trọng lượng đồng chứ không phải một con số chung: 0,06 mm có trên các lớp chi tiết nhỏ, còn giới hạn của lớp dày do độ dày của nó quyết định và được thống nhất trong xem xét DFM. Bố cục đồng dày an toàn nhất dùng đồng dẫn dòng theo hình khối rộng và giữ chi tiết nhỏ ở lớp chịu được dòng đó.

Khoảng cách và rò rỉ điện

Một dây dẫn dày sẽ để lộ thành bên cao hơn, và điện áp phải được giữ ổn định trên thành bên đó cũng như trên khoảng cách bề mặt giữa hai đường dẫn. Rò rỉ điện và khoảng cách tăng lên theo trọng lượng đồng, và lớp mặt nạ hàn giữa hai đường dẫn dày phải đủ rộng để chịu được cả quá trình khắc tạo ra nó và nhiệt độ lắp ráp mà nó sẽ gặp phải sau này. Khi một lớp dày cũng mang điện áp cao, khoảng cách được xác định bởi điện áp làm việc chứ không phải bởi mức tối thiểu của quy trình — và đó là vấn đề của thiết kế, chứ không phải của nhà sản xuất.

Giảm nhiệt và lắp ráp

Một miếng đệm dày giữ nhiệt. Các nan tản nhiệt được thiết kế sao cho miếng đệm vẫn đạt đến nhiệt độ hàn thay vì hoạt động như một bộ tản nhiệt, các lỗ mặt nạ hàn được mở rộng để phù hợp với lớp đồng dày hơn, và phương pháp xử lý via — tạo lều, bịt kín hoặc lấp đầy — được lựa chọn sao cho lớp dày vẫn có thể được xử lý đáng tin cậy sau khi cán màng. Hồ sơ nung chảy được kéo dài cho khối lượng nhiệt bổ sung, đó là một lý do tại sao các thiết kế đồng dày được xem xét lại cho cả khâu lắp ráp và chế tạo.

Cân bằng và độ phẳng của đồng

Một lớp đồng không cân bằng sẽ bị cong trong quá trình cán màng và một lần nữa trong quá trình nung chảy, vì vậy đồng được cân bằng trên toàn bộ bảng mạch và xuyên suốt độ dày của lớp xếp chồng: các vùng dày được phản chiếu ở những nơi thiết kế cho phép, và sự mất cân bằng còn lại được xử lý trong quá trình chứ không phải để khách hàng tự xử lý. Độ cong và xoắn được giữ ở mức tối đa 0,7%, và một bo mạch kết hợp lớp nguồn dày với lớp tín hiệu trở kháng được kiểm soát sẽ giữ nguyên tỷ lệ khung hình 15:1 và dung sai trở kháng ±10% của dòng sản phẩm tiêu chuẩn.

Lỗ mạ và kích thước bảng mạch

Hai kích thước được xác định bởi quy trình mạ chứ không phải bởi bản vẽ. Trong cấu trúc đồng dày, một lỗ xuyên mạ cần có đường kính hoàn thiện từ 0,3 mm trở lên, với vòng ngoài 0,15 mm, và cùng độ dày 0,3 mm này áp dụng cho lỗ xuyên nhỏ nhất. Lớp đồng thành trong các ống này có độ dày 20–25 µm trong trường hợp bình thường và 50–100 µm (2–5 oz) khi chính ống phải dẫn dòng điện, đó là lý do tại sao thiết kế dày cần một miếng đệm lớn hơn và một khe hở mặt nạ hàn rộng hơn so với bảng mạch tín hiệu.

Kích thước bảng mạch là quyết định về chi phí trước khi là quyết định về khả năng: 550 × 350 mm là kích thước bảng mạch kinh tế nhất cho quy trình này, và 550 × 500 mm cũng có thể được chế tạo nhưng chi phí cao hơn đáng kể. Bản thân bo mạch có thể lớn hơn — giới hạn được công bố là 580 × 1900 mm — vì vậy, nếu thiết kế cho phép, việc chia thành các tấm nên tuân theo kích thước tấm kinh tế hơn là kích thước tối đa.

Nơi các quy tắc được kiểm tra

Mọi yêu cầu về bo mạch đồng dày đều qua DFM, DFA và DFT trước khi chốt báo giá, nên chiều rộng đường mạch, khoảng cách và cách chia tấm được quyết định khi bố cục còn sửa được. Bản thân bo mạch được mô tả trên trang PCB đồng dày, các giới hạn quy trình đằng sau nó trên trang năng lực — gồm nguồn điện, bộ điều khiển động cơ, thiết bị hàn và mạ được đề cập trên trang điều khiển công nghiệp.

Lắp ráp và tìm nguồn cung ứng cho các thiết kế ở đây được báo giá từ cùng một nhà máy; trang lắp ráp PCB Trung Quốc liệt kê các bước tiếp theo sau khi chế tạo.

Thông số kỹ thuật

Lớp ngoài bằng đồng
0,5–20 oz (khoảng 700 µm) · đồng nặng thường có nghĩa là từ 3 oz trở lên
Lớp đồng bên trong
0,5–10 oz
Số lớp
1–38 lớp
Độ dày bo mạch
0,1–6,0 mm
Kích thước bảng tối đa
580 × 1900 mm
Đường mạch / khoảng cách tối thiểu
0,06 mm trên các lớp có chi tiết nhỏ · được xác định bởi trọng lượng đồng trên các lớp dày
Lỗ hoàn thiện tối thiểu
Cơ khí 0,15 mm · Laser 0,1 mm
Tỷ lệ khung
15:1
Điều khiển trở kháng
±10% khi các lớp trở kháng điều khiển cùng nằm trong cấu trúc xếp chồng.
Cúi và xoay
Tối đa 0,7%
Vật liệu cơ bản
FR-4, FR-4 có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh cao (high-Tg), không chứa halogen, CEM1, FR-1, Rogers, Arlon, Taconic, Nelco
Hoàn thiện bề mặt
HASL, HASL không chì, ENIG, bạc nhúng, thiếc nhúng, vàng mỏng, ngón tay vàng, OSP, mực carbon
Đánh giá thiết kế
DFM, DFA và DFT được thực hiện trước khi báo giá được ấn định.

Câu hỏi thường gặp

  • Trọng lượng của đồng ảnh hưởng như thế nào đến độ rộng và khoảng cách của đường kẻ?

    Quá trình khắc axit loại bỏ đồng khỏi bề mặt và các cạnh của đường dẫn, do đó lớp dày sẽ mất chiều rộng nhiều hơn lớp mỏng và khoảng cách giữa hai đường dẫn dày sẽ thu hẹp nhanh hơn so với dự kiến trong bản vẽ. Một ounce tương đương khoảng 35 µm, vì vậy lớp 3 ounce dày gấp khoảng ba lần so với lớp tiêu chuẩn. Chiều rộng và khoảng cách giữa các đường dẫn được thiết lập dựa trên trọng lượng đồng và được xác nhận trong quá trình xem xét DFM.

  • Tại sao khoảng cách an toàn lại phải tăng lên khi có nhiều đồng?

    Dây dẫn dày hơn sẽ có thành bên cao hơn, và điện áp phải được duy trì trên cả thành bên đó cũng như trên khoảng cách bề mặt. Do đó, hiện tượng rò rỉ điện và khe hở tăng lên theo trọng lượng của đồng, và lớp chắn chống hàn giữa hai đường dẫn dày phải đủ rộng để chịu được cả nhiệt độ khắc và nhiệt độ lắp ráp mà nó sẽ gặp phải.

  • Cần phải thay đổi những gì về miếng đệm và các tấm tản nhiệt?

    Một miếng đệm dày giữ nhiệt tốt, vì vậy các nan tản nhiệt được thiết kế sao cho miếng đệm đạt đến nhiệt độ hàn mà không khiến mối nối hoạt động như một bộ tản nhiệt; các lỗ mặt nạ hàn được mở rộng để phù hợp với lớp đồng dày hơn, và phương pháp xử lý lỗ xuyên mạch — tạo mái che, bịt kín hoặc lấp đầy — được lựa chọn sao cho lớp dày vẫn có thể được xử lý một cách đáng tin cậy sau khi cán màng.

  • Liệu một tấm mạch đồng dày vẫn có thể được kiểm soát trở kháng?

    Đúng vậy, với độ chính xác ±10% trên các lớp cần thiết: một cấu trúc xếp chồng có thể chứa đồng thời một lớp nguồn nặng và một lớp tín hiệu trở kháng được kiểm soát, với khoảng cách đường dẫn và khoảng trống 0,06 mm trên các lớp có chi tiết nhỏ. Độ cong vênh được giữ ở mức 0,7% và sự cân bằng đồng trên toàn bộ tấm được kiểm tra, vì một cấu trúc xếp chồng không cân bằng sẽ bị cong vênh trong quá trình cán màng và hàn chảy.

Các trang khác trong mục này

Yêu cầu báo giá cho dự án PCB của bạn

Đánh giá kỹ thuật và báo giá miễn phí cho gia công PCB, lắp ráp PCB, cung ứng linh kiện và lắp ráp thành phẩm.