1 унция меди толщина

Большая толщина меди на печатной плате: какие подводные камни?

Нам нужно нести большие токи на печатной плате (

30 А), поэтому мы, скорее всего, закажем наши печатные платы с большой толщиной меди. До сих пор мы использовали только 35 микрон (1 унция) в наших проектах, поэтому «высокая толщина» для нас означает 70 (2 унции) или 105 (3 унции).

Мы не знаем, на что следует обращать внимание при толщине меди. Мы будем благодарны за любой опыт. Поскольку это очень широкая тема, я буду задавать конкретные вопросы:

Похоже, что для многих производственных цехов 105 микрон это столько, сколько он получает. Это правильно или возможна более высокая толщина?

Может ли медь во внутренних слоях быть такой же толстой, как медь сверху и снизу платы?

Если я проталкиваю ток через несколько слоев платы, необходимо или предпочтительно (или даже возможно) распределить ток как можно более равномерно по всем слоям?

О правилах IPC, касающихся ширины трасс: они сохраняются в реальной жизни? Для 30 А и 10-градусного повышения температуры, если я правильно читаю графики, мне нужно около 11 мм ширины трассы в верхнем или нижнем слое.

При подключении нескольких слоев сильноточных трасс, что лучше: размещать массив или сетку переходных отверстий рядом с текущим источником или размещать переходы по сильнотоковой трассе?

Я опаздываю на игру, но попробую:

1. Похоже, что для многих производственных предприятий 105 микрон — это столько, сколько он получает Это правильно или возможна более высокая толщина?

Некоторые потрясающие магазины могут покрывать внутренние слои. Компромисс обычно заключается в большем допуске на общую толщину доски, например, 20% вместо 10%, более высокую стоимость и более поздние даты отгрузки.

2- Может ли медь во внутренних слоях быть такой же толстой, как медь сверху и снизу платы?

Да, хотя внутренние слои не рассеивают тепло так же, как внешние слои, и если вы используете контроль импеданса, они, скорее всего, будут полосковыми, а не микрополосковыми (т. Е. Используют две опорные плоскости вместо одной). Полоски сложнее получить целевое сопротивление; микрополоски на внешних слоях можно просто нанести до тех пор, пока импеданс не станет достаточно близким, но вы не можете сделать это с внутренними слоями после того, как слои ламинированы вместе.

3. Если я проталкиваю ток через несколько слоев платы, необходимо или предпочтительнее (или даже возможно?) Распределить ток как можно более равномерно по всем слоям?

Да, это предпочтительнее, но это также сложно. Обычно это делается только с помощью базовых плоскостей, путем сшивания переходных отверстий и предписания, чтобы отверстия и переходные отверстия соединялись со всеми плоскостями одной и той же сети.

4- О правилах IPC, касающихся ширины трасс: они сохраняются в реальной жизни? Для 30 А и 10-градусного повышения температуры, если я правильно читаю графики, мне нужно около 11 мм ширины трассы в верхнем или нижнем слое.

Новый стандарт IPC по текущей емкости (IPC-2152) хорошо работает в реальной жизни. Тем не менее, никогда не забывайте, что стандарт не учитывает соседние следы, которые также генерируют сопоставимое количество тепла. Наконец, обязательно проверьте падение напряжения на ваших следах, чтобы убедиться, что они приемлемы.

Кроме того, в стандарте не учитывается повышенное сопротивление из-за скин-эффекта для высокочастотных (например, переключающих силовой контур) цепей. Глубина кожи на 1 МГц составляет около 2 унций. (70 мкм) медь. 10 МГц — это менее 1/2 унции. меди. Обе стороны меди используются только в том случае, если обратные токи протекают в параллельных слоях с обеих сторон рассматриваемого слоя, что обычно не имеет место. Другими словами, ток предпочитает сторону, обращенную к пути соответствующего обратного тока (обычно это земля).

5. При подключении нескольких слоев сильноточных трасс, что лучше: лучше размещать массив или сетку переходных отверстий рядом с источником тока или размещать переходы по сильнотоковой трассе?

Лучше (и, как правило, легче с практической точки зрения) распространять вышивальные выемки. Также важно помнить: взаимная индуктивность. Если вы разместите переходные отверстия, которые несут ток, протекающий в одном и том же направлении, слишком близко друг к другу, между ними будет взаимная индуктивность, что увеличит общую индуктивность переходных отверстий (возможно, делая сетку переходных отверстий 4×4 похожей на конденсатор развязки 2×2 или 1×2) частот). Основное правило заключается в том, чтобы эти переходы оставались как минимум на одну толщину доски друг от друга (проще) или как минимум в два раза больше расстояния между плоскостями, которые соединяют переходы (больше математики).

Читайте также: Гидроксид натрия взаимодействует с серной 4 меди

Наконец, все еще целесообразно сохранять симметричную укладку слоя платы, чтобы предотвратить деформацию платы. Некоторые потрясающие магазины, возможно, захотят приложить дополнительные усилия для борьбы с варп-страницей из асимметричного стека, обычно за счет увеличения времени выполнения заказа и стоимости, так как им приходится потратить пару попыток, чтобы сделать его подходящим для вашего стека.

Рекомендации компании PCBgogo по конструированию печатных плат

PCBgogo

Введение

Конструкция печатной платы содержит множество компонентов, каждый из которых выполняет в схеме определенную функцию. Очень важной составляющей проекта, которую нельзя упускать из виду, является топология печатной платы. Хороший инженер всегда будет следить за тем, чтобы компоновка платы обеспечивала наилучшую возможную функциональность. Наличие хорошо сделанной разводки также уменьшит вероятность ошибки. В этой статье мы обсудим некоторые советы по конструированию печатных плат, которые помогут вам в ваших проектах.

Размеры медных проводников

Проводники печатной платы имеют некоторое сопротивление. Это сопротивление непостоянно, а зависит от длины, ширины и толщины медной дорожки. Ток, проходящий через печатный проводник, создает на нем падение напряжения, что приводит к рассеиванию мощности и повышению температуры. Сопротивление определяется формулой:

Чтобы контролировать сопротивление, уделяйте первостепенное внимание размерам проводника, то есть его длине, толщине и ширине. Толщину меди на печатной плате мы измеряем в унциях. Одна унция означает, что один квадратный фут медной фольги весит одну унцию. Это эквивалентно толщине в 1.4 тысячных дюйма. Чаще всего используется фольга толщиной 1-2 унции, но доступны материалы и с толщиной меди 6 унций. Для расчета ширины и толщины печатных проводников в зависимости от их назначения можно использовать калькулятор ширины дорожек печатной платы. Старайтесь не допускать перегрева больше 5 °C. Если позволяет место на плате, используйте печатные проводники большей ширины. Кроме того, имейте в виду, что внутренние слои будут нагреваться больше, чем внешние.

Уменьшение размеров контуров

Старайтесь, чтобы размеры контуров, образованных проводниками, были как можно меньше. Особенно проводники, по которым течет переменный ток. Сокращение площади контуров, уменьшая сопротивление и индуктивность, снижает высокочастотные выбросы напряжения, определяемые формулой

Вы можете дополнительно уменьшить индуктивность, расположив контуры над слоем земли. Меньшие размеры контуров также снизят индуктивную связь c внешними источниками. Разумеется, если вы не проектируете антенну.

Размещение блокировочных конденсаторов

Для максимальной эффективности блокировки размещайте блокировочные конденсаторы как можно ближе к микросхеме, особенно между шинами питания и земли. Если конденсаторы поставлены вдали от микросхемы, есть вероятность возникновения нежелательных индуктивностей. Можно уменьшить индуктивность, используя несколько переходных отверстий от вывода конденсатора к слою земли.

Подключения Кельвина

Четырехпроводное подключение Кельвина используется при измерениях для снижения или устранения эффекта дополнительного сопротивления проводников. Подключения Кельвина полезны при измерениях, поскольку позволяют уменьшить паразитные сопротивления и индуктивности. Если вы не используете подключение Кельвина, то печатные проводники схемы могут исказить результаты измерений из-за влияния их индуктивности и сопротивления.

Располагайте шумные проводники вдали от аналоговых проводников

Высокочастотные или шумные проводники старайтесь по возможности располагать вдали от аналоговых цепей. Близкое расположение таких проводников приводит к возникновению емкостных связей, особенно между параллельными проводниками.

Земляные шины печатной платы

Шина заземления всегда должна быть большой, чтобы задавать правильные направления токов, например, чтобы отделить шумные сигналы от тихих. В идеале, под сигнальными линиями должен находиться слой земли, чтобы снизить их импеданс.

Читайте также: Покрытие металла медью электролизом в домашних условиях

Размеры и количество переходных отверстий

Помните, что переходные отверстия обладают индуктивностью и сопротивлением, и вы должны стараться, насколько это возможно, снизить их значения. Для этого используйте группы переходных отверстий и увеличивайте их диаметр. Для расчета размеров переходных отверстий также имеется калькулятор.

Использование печатной платы в качестве теплоотвода

Использование дополнительной меди вокруг компонентов может увеличить поверхность теплообмена и обеспечить рассеивание большего количества тепла. Это может превратить поверхность вашей печатной платы в радиатор. Для дальнейших рекомендаций следует посмотреть технические описания компонентов.

Использование тепловых переходных отверстий

Использование тепловых переходных отверстий поможет в рассеивании тепла. Вы должны пытаться использовать большие переходные отверстия для передачи большего количества тепла и повышения эффективности за счет снижения рабочей температуры. Более низкая рабочая температура, соответственно, повысит надежность.

Создание тепловых барьеров

Создание небольших соединений между печатным проводником и контактом компонента создаст тепловой барьер. Это уменьшает влияние на электрическое сопротивление.

Расстояние между печатными проводниками и монтажными отверстиями

Оставив промежуток между медными дорожками и монтажными отверстиями, вы можете уменьшить вероятность поражения электрическим током. Убедитесь также, что между медью и любыми монтажными элементами есть достаточный зазор.

Размещение чувствительных к нагреву компонентов

Старайтесь делать так, чтобы тепловыделяющие компоненты располагались подальше от компонентов, чувствительных к теплу. К термочувствительным компонентам относятся, например, термопары и электролитические конденсаторы. Если вы разместите термопары рядом с источниками тепла, то измерения температуры будут неточными, а нагрев конденсаторов может сократить срок их службы. Обычно тепло генерируется проходящим током. К тепловыделяющим компонентам относятся мостовые выпрямители, диоды, дроссели и т.д.

Справочник проектировщика печатных плат. Основы радиочастотных/СВЧ печатных плат.Глава 5 Влияние толщины меди на структурах печатных плат

Методы покрытия печатных плат

Существует два метода нанесения меди на печатные платы: покрытие панелей и покрытие элементов. Метод покрытия панелей снимает большинство трудностей с распределением медного покрытия, но так как он увеличивает толщину меди на базовом слое, он делает сложным обеспечение тонких линий и их непрерывность. Базовая медь измеряется в унциях меди на квадратный фут площади поверхности. Медная фольга доступна разного веса, что показано в Таблице 5.1.

Важное замечание

Важно отметить, что данные, приведённые в Таблице 5,1, относятся к весам исходной медной фольги, без учета каких-либо дополнительных проектных характеристик, типа заполнения отверстий или последующего покрытия слепых отверстий, что увеличивает толщину фольги. Распространенная ошибка – считать, что использование более тонкой фольги может решить эти проблемы. На самом деле это не решит, так как эти характеристики приведут в результате к внешнему слою (слоям), которые покрываются панельным методом. Соответственно, что изначально начиналось с 1/4- или 3/8-oz. фольги, в итоге приведет к 2 мил меди, что недопустимо для травления с зазорами в 3-мил и возможно для зазоров в 4 мил. Всегда важно учитывать окончательный вес меди при распределении требований к зазорам.

ASC производит большинство печатных плат методом покрытия элементов (Рис.5.1). Данный процесс имеет свои преимущества, так как только базовая медь требует травления. Данный процесс может дать такие выгоды, как достижение более тонких, четко определенных линий. Еще одним преимуществом является вариативность в высоте дорожки из-за плотности поверхности.

Таблица 5.1: Толщина базовой медной фольги.

Рис. 5.1: Компоненты метода покрытия элементов.

Компенсирование разработок

Из-за физики процессов производства печатных плат, производитель в первую очередь должен покрыть рельеф схемы (покрытие элемента), затем использовать химическое травление (субтрактивный процесс), чтобы определить ширину и зазоры для линии схемы. Для завершения этого изначальное определение схемы должно быть компенсировано под потерю ширины линии из-за травления, чтобы обеспечить соответствие критериям разработки финальной схемы. Зазоры между схемами также должны учитываться, так как любое положительное регулирование ширины схемы будет иметь обратный эффект на зазоры между схемами. Это создает проблемы, когда дизайн покушается на нижний конец производственного допуска и лишает производителя возможности должным образом компенсировать проект для обработки.

Читайте также: С чем взаимодействует медь все реакции

Например, в проекте, которой имел зазоры схемы в 4,61 мил, после стандартной компенсации ширины линии для 1-oz. меди (1.4 мил) они сократились до 3,21 мил. Это начинает создавать беспокойства по поводу способности к производству, особенно на внешних слоях, которые получают дополнительное медной покрытие при последующих обработках (будет обсуждено ниже). Это не большая проблема для внутренних слоев многослойной печатной платы, так как зазоры в 3 мил и немного меньше легко обеспечить. Рис. 5.2 иллюстрирует этот процесс и показывает типичный профиль с трапециевидными краями, который создает процесс травления.

Рис. 5.2: Толщина покрытия панелей на протравленных зазорах и профиле.

Отношение покрытия поверхности к отверстию

Вне зависимости от того, с какой толщины меди производитель начал (1/2 oz., 1 oz., или больше), на поверхность будет нанесена дополнительная медь (покрытие элементов), так как необходимо металлизировать сквозные отверстия (Рис.5.3). Ключ в том, что это не будет соотношением 1:1; на поверхность всегда попадет больше меди, чем в отверстие, из-за более высокой плотности тока на поверхности. Хорошей рекомендацией будет расчет, что на поверхность будет нанесено в 1,2-1,4 раза больше меди чем средняя минимальная толщина в отверстии. При стандартном для отрасли требовании к отверстию в 1 мил, поверхность получит 1,2-1,4 мил от нанесенной меди на поверхность плюс любая базовая толщина меди.

Например, начав с 1-oz. толщины базовой меди (1,4 мил), общая толщина на поверхности будет 2,6-2,8 мил. Для 1/2-oz.базовой меди общая толщина меди будет 1,9-2,1 мил. Если желаемая окончательная толщина меди на поверхности составляет 2 мил меди, начало с 1/2-oz базовой меди обеспечить двойное преимущество: это уменьшит количество меди, которой должен протравить производитель, что уменьшит вероятность возникновения проблем с зазорами/пробелами; и это увеличит непрерывность ширины линии, что снижает ширину схемы и вариативность зазоров на всей плате. Сухой остаток из этого: если вам не нужна тяжелая медь для высокой способности пропуска тока, начинайте с меди в 1/2 oz.

Рис. 5.3: Соотношение поверхности к отверстию и плотности тока.

Влияние последующих покрытий и заполнения отверстий

Последующее покрытие (обработка предварительной сборки) используется для производства слепых/заглубленных отверстий, заполнения отверстий, микроотверстий и т.д. Эти технологии еще больше усложняют моменты, связанные с финальной толщиной поверхностной меди, которые мы обсуждали выше, потому что каждый процесс требует дополнительного покрытия и травления. Рис.5.4 иллюстрирует эти моменты. Проблема увеличивается, если проектировщик продолжает добавлять сложность к RF структуре слоев без понимания того, как влияют дополнительные процессы покрытия на финальную толщины медных дорожек и поверхностей.

Рис. 5.4: График, показывающий влияние последующих покрытий.

Рис. 5.5: Покрытие «обертыванием». (Источник: IPC-6012)

Покрытие отверстий «обертыванием»

Как отмечено выше, слепые/заглубленные отверстия и микроотверстий создаются с помощью процессов последующего ламинирования, которое создает дополнительные слои медного покрытия при каждом этапе сборки, на котором формируются слепые/заглубленные и/или микроотверстия. В процессе покрытия медью, так как столбик металлизации покрывается на минимальную толщину, поверхность также металлизируется при каждом этапе сборки. Так как металлизация переходит из столбика отверстия на поверхность, она «укрывает» или «обертывает» края отверстия (прямоугольный интерфейс между отверстием и поверхностью). Так как толщина меди на поверхности нарастает, необходимо удалить излишнюю медь (и в некоторых случаях материал заполнения отверстия) с помощью механического процесса, который называется планаризация (обеспечение плоскостности поверхности).

Обычно планаризация убирает небольшое количество поверхностной меди (0.0001– 0.0002”) и создает плоскую или планаризированную поверхность для облегчения травления и покрытия при сборке. Существуют два критичных условия производства, которые производитель ПП должен жестко контролировать: «обертывание» должно дойти до верха площадки печатной платы на достаточное расстояние для электрической и тепловой целостности (IPC-6012 определяет, что толщина «обертывания» должна составлять минимум 0.0002” для Класса 2 и 0.0005” для Класса 3); и производитель должен следить, чтобы процесс планаризации не уменьшал колено покрытого отверстия ниже минимального требования разработки (Рис.5.5).

  • Свежие записи
    • Укладываем художественный паркет самостоятельно
    • Как лучше всего защитить стены из газоблока от разрушения в первую зиму после строительства дома
    • Арболит, он же — опилкобетон
    • Особенности звукоизоляции помещений
    • Глина с опилками – самый лучший и дешевый способ утепления бетонных стен дома