Kahe aasta tagasi helistas üks klientide insenerijuht mulle PCB tootmisega seotud katastroofi kohta. Nad olid kindlasti loonud toiteploki, mille juhtimispiirkonnas oli 2 miljoni tolli (mil) laiune juhe ja 2 miljoni tolli vahekaugus ning kogu kihtstruktuur oli määratletud 2 untsi vaske puhul, nii et toitejuhtmed saaksid voolu kanda. Tühjad plaadid tulid tagasi umbes 40-protsendilise väljatootmisnäitajaga. Ühenduste kontroll tuvastas paneeli kohta kümneid surnud võrgusid. Mikroskoobi all ei olnud juhtmed juhtimispiirkonnas tegelikult õhukesed – nad näitsid pigem välja, nagu neid oleks liivapuhutud. Mõned olid täielikult kadunud.
Siin on ebamugav osa: see plaat oli doomed juba siis, kui disainireeglid koostati. Tootja ei eksinud. Niiskete keemiliste protsesside seadused lihtsalt ületasid disaini.
Kirjutame spetsifikatsiooni ühikutesse, mis muudavad probleemi ilmseks.
2-milise juhtme läbimõõt on 50,8 mikronit. 2 untsi vaskepaksus on 70 mikronit. Looge see uuesti: vaskealumiiniumfoolium on 38% paksem kui juhtme laius. Te palute ätšitava aine ette kujundada struktuuri, mille kõrgus on suurem kui laius – tegelikult 70-mikronine sein, mis seisab 50-mikronisel alusel. Seejärel palute teha täpselt sama ka naaberalas, mis asub 2 mil eemal.
Nedetšimine on isotoopne. Keemia ei erista, milline suund on „alla“. See ründab vaske külgiti peaaegu sama kiirusega nagu vertikaalselt. Tööstuses hinnatakse seda etšiteguriga – vertikaalse etšimisülempi pikkuse ja ühe külje allakäigu suhe. Tootmisel jäävad etšitegurid keemiast, seadmetest ja protsessikontrollist sõltuvalt vahemikku 2,5–4,0. Happelise kopra-kloriidi kasutamisel sisepindadel on tavaliselt väärtus 3,0–3,5. Alkaline süsteem välimistel pindadel on madalam, umbes 2,5–3,0.
Arvutage etšiteguriga 3,0 2-untsi vaske puhul:
Vajalik vertikaalne etšimissügavus: 70 mikronit
Küljealakujutus igal küljel: 70 ÷ 3.0 ≈ 23 mikromeetrit
Kogukahandus mõlemal küljel: umbes 46 mikromeetrit
50,8-mikromeetrise juhtme puhul eemaldab ätšeldes 46 mikromeetrit. Sellest jääb alles 4,8-mikromeetrine riba – kui see üldse säilib. Ätšelfaktor 3,5 annab juhtme laiuseks umbes 10 mikromeetrit. Igatahes on see teravnokk, mitte juhe. See ei suuda voolu juhtida, ei vasta takistuse nõuetele ja ei talu isegi käsitsenud kasutust enne katkemist.
Ja 2-milise vahega? Sama 23-mikromeetrine küljealakujutus igal juhtme serval vähendab vahekaugust 50 mikromeetrist umbes 4 mikromeetrini. Vaskühenduste tekke, mikro-lühisjuhtmete ja aeglaselt kasvavate dendriitide oht tõuseb järsult.
See pole tootmisnäitaja probleem. See on füüsika probleem, mis on riietud tagasituleku riietesse.
Siin on see komponent, millele süüdistuste mängus tihti süüdistust määratakse. Gravimismakse – CAM-protsess, millega laiendatakse joonistust, et kompenseerida ülegravimist – on tavaline praktika igas tõelises tootmisettevõttes. Hea tootja kohandab 5 miili (mil) suurusega joonistuse 5,5 või 6 miili suuruseks, nii et lõplik juhe on täpselt 5 miili paksune. See toimib ideaalselt siis, kui kompensatsioon moodustab ainult väikest osa omaduse mõõtmisest.
See ei tööta üldse, kui omadus juba asub selle piiri äärel, mis on tehnoloogiliselt võimalik.
Ette saada valmis 2 mil paksune joon pärast umbes 46 mikromeetri kogu allkõrvalelõike, peaks kunstiteos algama umbes 97 mikromeetri suurusega – st peaaegu 4 mil laiuses. Hetkel kolapsuvad vaheletoomise matemaatika valemid: kujutisel kaks 4 mil laia joont, mis on disainis 2 mil kaugusel üksteisest, tähendab, et vastupidised omadused on plaadil tegelikult vaid umbes 51 mikromeetri kaugusel üksteisest. Resist ei suuda seda taluda. Ätšeldaja alakorraldab ja tõstab seda ning saadakse ebaühtlane ja ebatäpselt ätšeldatud kiht täielikult terve kihi ulatuses. Õhuke joon etšeldes paksus vasest ei halvene sujuvalt – see läheb kaootiliselt katki.
Sellepärast vaatab sektori minimaalsete juhtme laiuste tabelid üle, kuidas neid tehakse. 1 untsi (oz) vasest on 3 mil-i (mil) juhtme laius äärmiselt kitsas. 2 untsi vasest tõuseb funktsionaalne miinimum 5 mil-i peale. 3 untsi vasest on see 9 mil-i ja 4 untsi vasest 12 mil-i. Need ei ole traditsioonilised eeldused – need on suurused, kus gravereerimise stabiilsus enam ei ole risk. Kujundage 2 mil-i atribuut 2 untsi kihi peale ja te palute protsessi, mis ei eksisteeri väljaspool teadusuuringute laboratooriume.
Tootluslangus ei ole subtiilne. Minu kogemuse põhjal umbes 30 raskemetallist (heavy copper) PCB-projekti kohta viimase 3 aasta jooksul vastab muster järgmiselt:
Juhtme laius alla ~3-kordse vasestiku tiheduse: tagastus on 35–55% vahemikus, kus katked ja peaaegu katked moodustavad suurimat osa vigadest
Juhtme laius umbes 4-kordse vasestiku tiheduse juures: tootlus on 70–85% vahemikus, kus esinevad perioodilised isoleerumisvõime langused
Juhtme laius 5-kordse või suurema vasestiku tiheduse korral: tagastus taastub 95%+ tasemele.
Kõige hirmutavamad ebaõnnestumised pole mitte täielikud lühisühendid. Need on ajutised katked – juhtmed, mis tehases lähevad elektrilise ühenduse testi läbi, kuna nende paksus on lõpuks vaid 5 mikromeetrit, kuid mis hiljem lagunevad soojus- või resonantsitsükli mõjul ja põhjustavad väljas kasutamisel kuus hiljem katkestusi. Olen väljas toimuvaid ebaõnnestumisi järginud tagasi plaatidele, mis olid tootmisettevõttes läbinud elektrilise kontrolli suure edu saavutades. Juhe näis AOI-piltidel puudulikult valmistatud. Kõiki 2-miljoni mikroonist juhte ei kontrollitud röntgeniga ning need, mille pinnas oli gravireeritud juukse laiuseks, olid kuni purunemiseni tähelepanuta jäänud.
On ka takistuse lugu. Isegi kui õhuke juhe läbib tootmisprotsessi, ei ole selle ristlõike kuju enam ristkülikukujuline – see on trapetsikujuline, laiem alumises osas ja kitsam ülemises osas. Reguleeritud takistus arvutatakse ristkülikukujulise geomeetriaga. A trapetsikujuline juhtmed muudavad tegelikku impedantsi sihtmärgil juhtmete kihistumise ja allakastumise arvutuse põhjal. Diferentsiaalsete paartega tekib viga: juhtmed muutuvad kitsamaks ja nende vaheline kaugus suureneb, mistõttu muutub diferentsiaalne impedants rohkem kui ühesuunaline. Plaatide impedants, millel peaks olema 100 oomi, oli mõõdetult 96 oomi. Plaatide impedants, millel peaks olema 90 oomi, oli mõõdetult 87 oomi. Minimaalsed paigutused läksid täielikult spetsifikatsioonist välja.
Soovin olla õiglane disainerite suhtes, kes nõuavad 2 miili / 2 untsi. Keegi ei defineeri seda kombinatsiooni keerukana. Põhjendus tundub tavaliselt selline: "Mul on selle toitejuhtme jaoks vaja 3 amprit, kalkulaator näitab, et 1 untsi juhe peab selleks olema X lai, seega kasutan 2 untsi ja hoiun juhet kitsas." Või: "Ruum on kitsas ja 2 unts võimaldab mul toitejuhtmeid väiksemaks teha."
Viga on kõrgtihedusega vasematerjali (copper weight) vaatlemine lihtsalt kui regulaatorit, mis mõjutab ainult vooluvõimet. See ei ole – see on regulaator, mis mõjutab kogu kihi omadusi. vähimad joonte laius ja vahe selle kõrval. Paksem vask suurendab suuri jooni läbivat voolu koormust, kuid samaaegselt halvendab võimalust suunata suuri elemente täpselt samal kihil. Ühel vasaku kaalul ei saa mõlemat saavutada, sest ääristamisprotsess ei ole läbitav.
Olen näinud tiime, kes on sellest püüdist välja pääsenud, ja lahendused järgivad ühtset mustrit.
Jagage vasaku kaalud eri kihtidesse. Paigutage 2 untsi ja isegi 3 untsi vask eraldatud võimsuskihile laiade joontega ja liialdatud polügoonidega. Paigutage väikese sammuga juhtlogika 0,5 untsi või 1 untsi kihile. Kahe vasaku kaaluga ühe multikihilise trükkplaatide komplekti kasutamine on täiesti tavapärane – enamik multikihilisi trükkplaatide tootjaid töötleb segakaalaga komplekte dramaatiliselt ilma probleemideta. Plaadi hind on veidi kõrgem. Tootmise efektiivsuse erinevus tasub seda sageli mitmekordselt.
Hoia õhukeses vasakus 2 miili läbimõõt, punkt. Kui disain nõuab tõesti 2 miili järgi ja ruumi – näiteks BGA pääsemise juhtimiseks – siis kuulub see osa kihtile, mis on piisavalt õhuke, et seda usaldusväärselt etšeerida. 0,5 untsi vaske koos väga hea alkaalne joonel ja LDI-pildistusega suudab hoida 2 miili omadusi. 2 untsi vaske ei suuda seda teha üheski tootmisettevõttes, üheski keemias ja üheski CAM-kompensatsiooni tüübis. See ei ole võimaluste küsimus; see on geomeetria küsimus.
Laienda enne kui vahetad vaskekaalu. 3 ampri rada 1 untsi vaskega vajab mõõdukas temperatuuritõusus umbes 50–60 miili laiust jõujoont. 2 untsi vaskega nõuab sama rada umbes poole vähem – ikka palju rohkem kui 2 miili. Kui marsruutimisala tõepoolest ei mahutaks seda, siis ei ole lahenduseks 2 untsi vask peenete jõujoontega. Lahenduseks on eraldi toitekiht või palju raskem vaskekiht ilma peenete funktsioonideta.
Palu DFM-ülevaade enne kihistuse kindlaksmääramist, mitte pärast. Iga tõsine tootja pakkub tasuta tootmisvõimaluste analüüsi Gerberi failide üleslaadimisel. Need, kellega on väärt tegelda, tuvastavad 2 mil / 2 untsi sega enne tellimuse esitamist ja teavitavad teid kindlasti tagasitulemusest. Kui teie tootja pakkub teile 2 mil / 2 untsi plaati ilma ühegi märkusega, on see hoiatusmärk – kas nad valmistavad selle halva tagasitulemusega ja kantavad kulud teile või valmistavad selle ja jätavad teid avastama probleemi testimisel.
Paksu vasemetaali ja väikese joone laiuse kasutamine ei ole disainivalik – see on vastuoluline mõiste. Etchant, mis muudab 2 untsi vasemetaali kasulikuks, on sama etchant, mis hävitab 2 mil jooned, ja ükski protsessi täiustus ei muuda seda suhet. Ätšimise suhte matemaatika on avalik, stabiilne ja seda ei huvita tähtaegadest.
Grupid, kes tarnivad kõrgvoolu plaate tähtaegselt, on seda ise välja mõelnud: pange vaske sinna, kus voolu läheb, pange resolutsioon sinna, kus signaalid liiguvad, ja äsko kunagi paluge ühel vaskekihil teha mõlemat. Iga 2 mil/2 untsi plaat, mida ma kunagi olen näinud valmistatuna, on olnud kas madala väljatõmbega prototüüp, välihäirete uurimine, mis on ainult ootamas, et toimuda, või äärmiselt kallis õppetund keemilise etšeerimise kohta. Ühtegi neist ei saadetud korduvalt.
Uued uudised2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
EN
