Tembaga berat mengubah peraturan reka bentuk anda dalam dua aspek. Pada bahagian fabrikasi, setiap auns tambahan akan melebarkan jejak dan jarak minimum: lapisan luar 4 oz memerlukan sekurang-kurangnya 9/9 mil (0.23/0.23 mm) di PCBCart, dan lapisan luar 15 oz memerlukan 32/40 mil (0.81/1.02 mm). Pada bahagian pemasangan, tembaga tambahan bertindak sebagai pelesap haba, jadi pad yang disambungkan kepada satah berat akan cair semula paling lewat dan menentukan keseluruhan profil pematerian.
Panduan ini menerangkan kedua-duanya, dengan menggunakan had yang diterbitkan pada kamihalaman keupayaan kuprum berat. Semua berat kuprum di sini adalah kuprum siap, iaitu itulah yang dirujuk oleh had tersebut. Jika sesuatu nilai tidak diterbitkan, kami akan menyatakannya dan merujuk anda kepada pasukan kejuruteraan kami dan bukannya membuat tekaan.
Bilakah kuprum berat berbaloi?
Tembaga berat berbaloi apabila arus atau haba menjadi had dan pelebaran jejak pada papan 1 oz atau 2 oz tidak lagi muat dalam ruang yang anda ada. Jika kepadatan pendawaian merupakan kekangan sebenar, tembaga yang lebih tebal biasanya menjadikan keadaan lebih buruk.
Kapasiti arus semasa berskala mengikut keratan rentas konduktor, iaitu lebar didarabkan dengan ketebalan, tetapi hubungannya dengan kenaikan suhu bukanlah linear. Artikel kami mengenaikeupayaan mengalirkan arus semasameliputi formula IPC-2221 dan mengapa menggandakan luas tidak menggandakan arus yang dibenarkan. Dalam amalan, anda selalunya boleh mencapai keratan rentas yang anda perlukan dengan dua cara: jadikan jejak lebih lebar pada tembaga standard, atau gunakan ketebalan yang lebih besar dan kekalkan jejak yang kecil.
Satu soalan awal yang berguna: adakah arus tinggi terhad kepada beberapa rangkaian, atau adakah ia melalui keseluruhan bahagian kuasa?
Bagi beberapa rangkaian, jejak yang lebih lebar, rangkaian yang sama digandakan pada dua lapisan, atau palang bas mekanikal selalunya merupakan pilihan yang lebih murah. Apabila keseluruhan bahagian membawa arus, apabila papan perlu menyebarkan haba daripada peranti kuasa ke dalam satah, atau apabila tapak penyambung memerlukan tembaga yang lebih kuat, tembaga berat mula mendatangkan pulangan.
Pertimbangkan juga kesan susulan. Mana-mana papan dengan 3 oz atau lebih tembaga siap hanya dibina pada FR4 High Tg 170, ciri minimum meningkat seperti yang ditunjukkan di bawah, dan komponen berpadang halus menjadi sukar untuk dipasangkan pada lapisan luar yang berat. Ramai pereka meletakkan tembaga berat pada lapisan kuasa dalaman (sehingga 12 oz dengan kami) dan mengekalkan lapisan luar lebih ringan untuk pad komponen.
Jejak dan jarak bertambah sebanyak mana apabila berat kuprum meningkat?
Kedua-duanya bertambah mengikut setiap auns, dan melebihi 6 auns, jarak minimum meningkat lebih cepat berbanding lebar minimum. Puncanya ialah proses etsa. Tembaga tebal berada lebih lama dalam bahan pengetsa, bahan pengetsa memotong ke arah sisi sambil ia memotong ke bawah, dan pengalir akhirnya menjadi lebih lebar di bahagian pangkal berbanding di bahagian atas. Hasil seni disesuaikan untuk perkara ini, dan jurang perlu cukup lebar supaya pangkal dua pengalir berjiran tidak pernah bersentuhan.
| Tembaga siap | Jejak / jarak minimum lapisan luar | Jejak minimum / jarak lapisan dalam |
|---|---|---|
| 4 oz (lebih kurang 140 µm) | 9 / 9 mil (0.23 / 0.23 mm) | 8 / 12 mil (0.20 / 0.30 mm) |
| 5 oz (lebih kurang 175 µm) | 11 / 11 mil (0.28 / 0.28 mm) | 10 / 14 mil (0.25 / 0.36 mm) |
| 6 oz (lebih kurang 210 µm) | 13 / 13 mil (0.33 / 0.33 mm) | 12 / 16 mil (0.30 / 0.41 mm) |
| 12 oz (lebih kurang 420 µm) | 20 / 32 mil (0.51 / 0.81 mm) | 20 / 32 mil (0.51 / 0.81 mm) |
| 15 oz (lebih kurang 525 µm) | 32 / 40 mil (0.81 / 1.02 mm) | Tidak ditawarkan (lapisan dalam maksimum 12 oz) |
Nilai minimum tembaga tebal PCBCart dalam mil seperti yang diterbitkan; nilai mm dan µm ialah penukaran yang dibundarkan. Untuk berat yang tidak disenaraikan, sahkan dengan pasukan kejuruteraan kami.
Tiga perkara dalam jadual ini selalu mengelirukan orang.
Lapisan dalam memerlukan jarak yang lebih besar berbanding lapisan luar pada berat yang sama: 12 mil berbanding 9 mil pada 4 oz. Tembaga bahagian dalam perlu disalut sepenuhnya oleh prepreg semasa laminasi, jadi resin mesti mengalir ke dalam setiap celah di antara ciri-ciri yang tebal. Saluran yang sempit dan dalam ialah tempat kekurangan resin berlaku, dan peraturan bahagian dalam memberi ruang untuk resin masuk.
Ini ialah nilai minimum, bukan sasaran. Jejak pembawa arus akan jauh lebih lebar juga. Had minimum ini sebenarnya menjadi faktor terhad di sekeliling pad komponen, dalam susunan kipas keluar daripada pin peranti kuasa, dan di antara laluan panjang selari. Terutamanya pada lapisan dalam, reka bentuk yang mempunyai sedikit margin melebihi nilai minimum adalah lebih mudah dibina berbanding reka bentuk yang berada tepat pada had tersebut.
Peraturan jarak juga mengehadkan pad pitch. Semakan pantas yang munasabah ialah lebar minimum ditambah jarak minimum: 18 mil (kira-kira 0.46 mm) pada lapisan luar 4 oz, 26 mil (kira-kira 0.66 mm) pada lapisan luar 6 oz. Jika komponen dengan pitch paling halus anda pada lapisan luar berat hampir dengan nilai itu, hantarkan jejak (footprint) tersebut kepada pasukan kejuruteraan kami sebelum memuktamadkan susun atur.
Perlu diingat bahawa keperluan minimum fabrikasi (fab minimums) bukanlah jarak pengasingan elektrik. Jika papan litar anda beroperasi pada voltan tinggi, jarak pengasingan dan jarak merayap yang dikehendaki oleh IPC-2221 atau piawaian keselamatan produk anda mungkin jauh lebih besar daripada apa sahaja dalam jadual ini, dan keperluan tersebut adalah keutamaan.
Pilihan gelang annular, saiz gerudi dan bahan
Lingkaran anulus minimum untuk kuprum tebal ialah 6 mil dan lubang gerudi minimum ialah 10 mil, tetapi pada papan kuprum tebal yang tebal, ketebalan papan biasanya menentukan via praktikal terkecil anda sebelum mana-mana had itu.
Papan kuprum berat cenderung lebih tebal; julat kami ialah 0.6 hingga 6.5 mm. Lubang 10 mil (0.25 mm) berhampiran had atas julat tersebut merupakan satu cabaran penyaduran, kerana kuprum perlu disadur secara sekata ke dalam laras yang dalam dan sempit. Jika anda merancang via kecil pada papan tebal, sahkan gabungan saiz lubang dan ketebalan papan dengan pasukan kejuruteraan kami sebelum anda mereka bentuknya.
Pada gelang anulus, kami mengesyorkan supaya melebihi minimum 6 mil (0.15 mm) pada pad yang membawa arus atau menjadi sauh penyambung. Gelang tersebut adalah sebahagian daripada laluan arus antara tong dan jejak, dan pada lapisan berat, pemotongan etsa yang sama yang meluaskan jarak juga menyingkirkan bahan pada bahagian tepi gelang.
Untuk bahan, peraturannya mudah: tembaga siap sebanyak 3 oz atau lebih bermaksud FR4 Tg Tinggi 170. Di bawah 3 oz, Tg 140 dan Tg 170 kedua-duanya tersedia. Keperluan Tg Tinggi bukan sekadar formaliti. Papan tembaga berat kekal panas lebih lama dalam setiap kitaran terma, dan pengembangan paksi-Z resin menarik tong bersalut setiap kali. Lubang tembus pada papan tebal dengan satah dalaman yang berat ialah tempat tekanan itu tertumpu.
Pesanan kuprum berat dibina berdasarkan susunan lapisan lalai kami. Jika reka bentuk anda bergantung pada susunan lapisan tertentu, ketebalan dielektrik atau gabungan kuprum setiap lapisan, maklumkan kepada pasukan kejuruteraan kami sebelum membuat pesanan. Dalam apa jua keadaan, pastikan pengagihan kuprum seimbang: kuprum berat pada satu sisi dan kuprum ringan pada sisi yang lain akan menghasilkan papan yang tidak seimbang yang cenderung melengkung semasa laminasi dan reflow.
Apa yang berubah pada barisan pemasangan?
Papan menjadi panas secara tidak sekata. Pad yang bersambung dengan satah kuasa tebal adalah yang terakhir mencapai suhu reflow, jadi profil ditetapkan oleh pad tersebut, dan risikonya berpindah kepada komponen kecil yang berada bersebelahan dengannya.
Jisim terma dan profil aliran semula
Papan 1 oz dengan beberapa komponen kuasa akan reflow hampir sama seperti papan lain. Papan dengan 4 oz atau lebih pada beberapa lapisan berkelakuan berbeza: satah tersebut menarik haba keluar dari pad di atasnya, dan keseluruhan papan mengambil masa lebih lama untuk mencapai suhu. Jika menggunakan profil piawai, komponen pasif kecil akan reflow dengan baik manakala tab kuasa pada satah besar mungkin tidak terbasahi sepenuhnya.
Profil aliran semula perlu memastikan pad paling perlahan, biasanya yang berada pada kuprum paling tebal, mencapai aliran semula yang betul tanpa menyebabkan komponen paling sensitif terhadap suhu menjadi terlalu panas. Ini selalunya memerlukan tempoh rendaman yang lebih lama supaya zon berat dapat menyaingi sebelum mencapai suhu puncak, di mana lapan zon pemanasan pada ketuhar aliran semula NS800II kami memberikan ruang untuk membentuk profil tersebut. Had ketatnya ialah penarafan komponen: apa sahaja yang diperlukan oleh pad berat mesti kekal dalam julat yang dibenarkan oleh komponen paling sensitif. Apabila kedua-duanya tidak dapat didamaikan, penyelesaiannya perlu dibuat pada susun atur, bukan pada ketuhar.
Sambungan pateri pada kawasan kuprum yang besar
Pad besar pada pesawat berat, seperti tab D2PAK dan TO-263, pad terdedah kuasa QFN dan blok terminal besar, menunjukkan dua kecacatan tipikal: pembasahan tidak lengkap apabila sambungan tidak pernah menjadi cukup panas, dan rongga di bawah pad terma. Deposit pes ditentusahkan pada InSPIre 510B 3D SPI kami, yang mengukur isipadu, kawasan dan ketinggian, dan sambungan pateri diperiksa melalui ALD515 AOI selepas refluks. Sambungan yang tersembunyi di bawah komponen kuasa berterminasi bawah tidak dapat dilihat secara optik, dan untuk itulah sistem X-ray VIEW X2000 kami digunakan. Pemeriksaan mengesan masalah, namun begitu; ia tidak membetulkan pad yang kekurangan haba kerana reka bentuk. Isipadu pes pada pad besar dan sambungan kuprum di sekelilingnya patut dimuktamadkan pada peringkat DFM.
Komponen kecil dua terminal merupakan mangsa yang lain. Komponen 0402 atau 0603 dengan satu pad pada satah tebal dan satu lagi pada jejakan nipis akan menyebabkan bahagian jejakan cair terlebih dahulu, dan tegangan permukaan boleh menegakkan komponen itu pada hujungnya. Penyelesaian reka bentuk ialah keseimbangan terma: sambungan pelepasan terma pada bahagian satah, atau kuprum yang sepadan pada kedua‑dua pad. Masalahnya ialah pelepasan juga mengehadkan arus, jadi pada perintang deria arus anda sama ada mereka saiz jejari pelepasan itu mengikut arus atau menghala kedua‑dua pad ke kuprum yang setara.
Semak had pemasangan serta had pembuatan
Papan kuprum berat boleh berada dalam had fabrikasi tetapi masih berada di luar barisan pemasangan. Kami membuat papan setebal sehingga 6.5 mm, manakala pencetak pes pateri G5 kami menerima papan daripada 0.2 hingga 6 mm tebal dengan kawasan maksimum 400 × 310 mm. Jika papan anda lebih tebal daripada 6 mm atau lebih besar daripada kawasan itu dan juga memerlukan pemasangan SMT, sahkan dengan pasukan kejuruteraan kami sebelum anda memuktamadkan bentuk luar.
Berat kuprum bercampur dan komponen lubang tembus
Pin lubang tembus yang dipateri pada satah berat ialah sambungan yang paling sukar untuk diisi pada papan ini, kerana satah tersebut menarik haba keluar dari tong. Pin yang tidak membawa arus harus diberikan pelepasan terma. Pin yang membawa arus selalunya memerlukan sambungan pepejal; tandakan pin ini apabila anda menghantar reka bentuk supaya ia boleh disemak sebelum binaan pertama.
Pada barisan kami, komponen through-hole dipateri pada mesin pateri gelombang GSD-WD300T atau sistem pateri selektif JADE MK II. Yang mana satu sesuai untuk papan kuprum berat bergantung pada susun atur komponen through-hole dan SMT, dan perkara itu ditentukan semasa semakan DFM, bukan pada binaan pertama.
Berat bercampur juga muncul sebagai herotan. Papan dengan kuprum berat tertumpu pada satu sisi, atau satah berat di bawah hanya sebahagian papan, boleh melengkung semasa reflow, yang menegangkan sambungan pada komponen besar dan menyukarkan peletakan padang-halus. Penyelesaiannya terletak pada susun atur: sebarkan kuprum secara sekata sebanyak yang dibenarkan oleh litar dan gunakan pengimbangan kuprum di kawasan yang kurang dipenuhi komponen.
Apakah kemasan permukaan yang tersedia?
Untuk papan kuprum tebal, kami menawarkan HASL, HASL bebas plumbum dan ENIG. Pilih ENIG jika papan mempunyai komponen padat jarak halus atau komponen penamatan bawah; pilihan HASL sesuai untuk papan yang kebanyakannya terdiri daripada komponen kuasa bersaiz lebih besar dan penyambung lubang melalui.
| Selesai | Kerataan permukaan | Sangat sesuai | Berwaspada terhadap |
|---|---|---|---|
| HASL (tim-plumbum) | Tidak sekata, berubah mengikut saiz pad | Produk bukan RoHS dengan pad besar dan lubang tembus | Tidak mematuhi RoHS |
| HASL bebas plumbum | Tidak rata, berbeza mengikut saiz pad | Produk RoHS dengan kebanyakan komponen kuasa bersaiz besar | Satu lagi kitaran suhu tinggi pada papan dengan jisim terma yang tinggi |
| ENIG | Rata | QFN pad terdedah, komponen padang halus | Kos yang lebih tinggi, terutamanya dengan kawasan kuprum terdedah yang besar |
Kemasaan permukaan tersedia untuk papan tembaga tebal PCBCart.
Kemasan OSP dan rendaman tidak termasuk dalam senarai pilihan tembaga tebal. Jika reka bentuk semasa anda memerlukannya, semak sama ada sebab tersebut masih terpakai setelah papan ditukar kepada tembaga tebal, atau sahkan dengan pasukan kejuruteraan kami.
Senarai semak reka bentuk kuprum berat
Semak ini sebelum anda menghantar fail Gerber. Setiap baris ialah perkara yang sebaliknya akan kami bangkitkan semasa semakan DFM.
| Semak | Apa yang perlu disahkan |
|---|---|
| Berat kuprum | Tembaga siap yang dinyatakan bagi setiap lapisan pada lukisan fabrikasi; lapisan luar sehingga 15 oz, lapisan dalam sehingga 12 oz |
| Jejak dan ruang | Setiap lapisan memenuhi nilai minimum untuk berat kuprumnya sendiri; lapisan dalaman menggunakan nilai dalaman. |
| Pad pitch | Nada padang terhalus pada setiap lapisan luar berat ialah sekurang-kurangnya jejak minimum ditambah jarak minimum untuk berat tersebut |
| Jarak elektrik | Jarak voltan tinggi ditetapkan oleh IPC-2221 atau piawaian keselamatan anda, bukan oleh nilai minimum kilang fabrikasi |
| Cincin anular | 6 mil minimum; lebih pada pembawa arus dan pad penyambung |
| Lubang | Gerudi minimum 10 mil; lubang kecil dalam papan tebal telah disahkan oleh pasukan kejuruteraan kami |
| Bahan | Tembaga siap 3 oz atau lebih bermaksud FR4 Tg Tinggi 170 |
| Timbunan | 2 hingga 24 lapisan; ketebalan 0.6 hingga 6.5 mm; dibina berdasarkan susun letak lalai kami kecuali disahkan sebaliknya |
| Keseimbangan terma | Pasif kecil dengan satu pad pada satah berat menggunakan relief atau tembaga padan |
| Lubang tembus | Pin pembawa arus dengan sambungan satah pepejal ditandakan apabila anda menghantar reka bentuk |
| Pemasangan pemasangan | Untuk pemasangan SMT: papan atau panel setebal 0.2 hingga 6 mm dan dalam julat 400 × 310 mm, atau disahkan oleh pasukan kejuruteraan kami |
| Kemasan permukaan | ENIG untuk bahagian jarak halus atau pad terdedah; HASL atau HASL bebas plumbum untuk yang lain |
| Kelas kualiti | Dibina mengikut IPC Kelas 2 sebagai standard; sebarang keperluan tambahan akan disenaraikan dalam sebut harga |
Senarai semak DFM pra-penyerahan untuk papan kuprum berat.
Soalan Lazim
Perlukah saya nyatakan tembaga awal atau tembaga siap pada lukisan?
Tentukan kuprum siap, bagi setiap lapisan. Lapisan luar akan bertambah kuprum semasa proses penyaduran, jadi berat foil pada lukisan menjadikan ketebalan siap terbuka kepada tafsiran, dan setiap had dalam artikel ini merujuk kepada berat siap. Jika pengiraan semasa anda mengandaikan ketebalan tertentu, nyatakan ketebalan tersebut dan bukannya hanya nama foil.
Adakah papan 3 oz dianggap sebagai kuprum berat?
Sebahagian. Jadual jejak kuprum berat dan jarak kami bermula pada 4 oz, tetapi peraturan bahan bermula pada 3 oz: sebarang papan dengan 3 oz atau lebih kuprum siap dibina pada FR4 High Tg 170. Untuk jejak dan jarak pada 3 oz, sila sahkan dengan pasukan kejuruteraan kami dan jangan membuat interpolasi daripada jadual.
Bolehkah saya mengatur hala isyarat impedans terkawal pada papan tembaga berat?
Semak dengan pasukan kejuruteraan kami sebelum anda komited kepadanya. Pesanan kuprum tebal menggunakan susunan lapisan lalai kami, dan impedans pada lapisan 4 oz atau lebih tebal adalah sukar untuk diramal kerana konduktor teretak berbentuk trapezoid. Jika reka bentuk anda memerlukan impedans terkawal, hantar keperluan tersebut bersama fail anda supaya kami boleh memaklumkan kepada anda lebih awal sama ada pembinaan itu boleh memenuhinya.
Papan kuprum berat dibina mengikut kelas kualiti apa?
Kelas IPC 2 ialah piawaian kami untuk papan kuprum berat. Jika lukisan fabrikasi anda menyatakan sebarang keperluan penerimaan lain, sertakannya bersama permintaan sebut harga anda supaya pasukan kejuruteraan kami dapat menyemaknya sebelum anda membuat pesanan.
Adakah kuprum tebal menjadikan kerja pembaikan semula lebih sukar?
Ya. Jisim terma yang memperlahankan reflow juga menyukarkan untuk menanggalkan atau menggantikan komponen pada satah besar dengan hanya menggunakan alat udara panas atau besi pematerian, kerana satah itu sentiasa menarik haba keluar, jadi pra-pemanasan dari bahagian bawah biasanya diperlukan. Jika sesuatu komponen berkemungkinan akan ditukar semasa fasa bring-up, seperti MOSFET kuasa yang mungkin anda tukar selepas pengujian, berikan sedikit pengasingan terma padanya dalam susun atur jika arus membenarkan.
Sumber Berguna
•Peralatan Pemasangan SMT PCBCart
•Bahan PCB Tersedia di PCBCart
•Gambaran Keseluruhan Perkhidmatan Pemasangan PCB
