Af hverju eyðir 2 unzur kopar 2 mil rýmum?

Af hverju eyðir 2 unzur kopar 2 mil rýmum?

Hliðsútskurnarreikningurinn sem enginn ætlar að reikna

Fyrir tveimur árum hafði verkfræðisjávarði viðskiptavinarins samband við mig um óhögg í framleiðslu prentaðra kókna. Þeir höfðu örugglega búið til rafmagnsskýrsluköku með 2 mil (0,05 mm) breiðar línu og 2 mil (0,05 mm) bil milli lína í stýrihlutanum og skilgreint 2 uncíur kopar í öllum laganna samsetningum svo rafmagnslínurnar gætu fært strauminn. Óbeinuðu kökurnar komu til baka með um það bil 40% framleiðsluhráða. Tengitæknipróf greindu desínaða net á hverri köku. Undir mikroskópi lítur línumyndunin í stýrihlutanum ekki út fyrir þunn; hún lítur út fyrir því að hafa verið sandblást. Sumar voru alveg horfnar.

Hér er óþægilega hlutinn: þessi kóka var dæmd frá því að hönnunarmálin voru sett upp. Framleiðandinn gerði ekki mistök. Lög vatnsbundinnar efniþekninnar réðu einfaldlega yfir hönnunina.

Tölurnar sem þú verður að skilja áður en þú byrjar

Lítum nú á skilyrðin með einingum sem gera vandamálið augljóst.

Spor af 2 mil er 50,8 mikrónur að stærð. 2 oz kopar er 70 mikrónur þykkt. Lesið það aftur: koparalúminíumfolían er 38% þykki en sporin eru breið. Þið biðið etch-efnið um að skulptera uppbyggingu sem er hærra en breiðari – í grundvallaratriðum veggi sem er 70 mikrónur hátt staðinn á 50-mikrónu grunni. Svo biðið þið um sama fyrir svæðið rétt hjá, 2 mil burt frá.

Vatnsbundin etching er ísótróp. Efnafræðin skilur ekki hvaða átt er „niður“. Hún áhrifar koparsins hliðrænt næstum á sama hraða og það er etchað lóðrétt. Markaðurinn metur þetta með etch-hlutfalli – hlutfallið milli lóðréttar etch-dýptar og hliðarundirskurðar á hverri hlið. Í framleiðslu er etch-hlutfallið venjulega á bilinu 2,5–4,0 eftir efnafræði, tæki og ferli. Sýrlaður kopar-klóríð á innri lögunum hefur venjulega hlutfall á bilinu 3,0–3,5. Alkalsker efnafræði á ytri lögunum hefur lægra hlutfall, umtalsvert 2,5–3,0.

Reiknið út með etch-hlutfalli 3,0 á 2 oz kopar:

Lóðrétt etch-dýpt sem þarf: 70 mikrónur

Hliðskurður á hverri hlið: 70 ÷ 3.0 ≈ 23 mikrónur

Heildarbreiddarminnkun á báðum hliðum: ~46 mikrónur

Úr 50,8-mikrónu röndinni tekur etvirknið 46 mikrónur. Það sem eftir er er 4,8-mikrónu fílur – ef hann kemst í gegnum alls. Við etch-viðhlutning 3,5 verður röndin um það bil 10 mikrónur að breidd. Í öllum tilvikum er hún skerðarbrún, ekki leiðara. Hún getur ekki leitt rafstraum, hún uppfyllir ekki viðmóti á viðnám, og hún heldur auðveldlega ekki á móti meðferð áður en hún brotnar.

Og 2 mil (50,8 mikrónur) millibilið? Sá sami 23-mikrónu hliðskurður á hverri rönd hækkar millibilið frá 50 mikrónum niður í um það bil 4 mikrónur. Hættan við kopar-samband, smárásir og vöxt dendríta með tímanum vex mjög hratt.

Þetta er ekki vandamál með framleiðsluhlutfalli. Þetta er eðlisfræðilegt vandamál sem hefur klæðist í „endursendingar“-klæði.

Af hverju virkar ekki „Aðila mun leysa þetta“

Hér er hluturinn sem oft fer á miss í ákæruleiknum. Skurðgreiningargreiðsla – CAM-aðferðin til að stækka myndina til að taka tillit til undirskurðar – er venjuleg aðferð í hverju alvarlegu framleiðslustöð. Góður framleiðandi mun stilla 5 mil mynd til að vera 5,5 eða 6 mil svo að lokið rásarlína verði 5 mil. Þetta virkar fullkomlega þegar stillingin er lítil hluti af stærð ávöxtunar.

Þetta mistekst heillaðlega þegar ávöxtunin er þegar á mörkum þess sem er mögulegt.

Til að fá lokið 2 mil breitt rásarskýrslu eftir um það bil 46 mikróna af heildarundirskurði þyrfti myndskráin að byrja á um það bil 97 mikrónum – næstum 4 mil breitt. Í augnablikinu fellur stærðfræði millibiliðs saman: tvær 4 mil breiðar myndskrárrásir sem eru settar 2 mil í millibili í hönnuninni þýða að viðhaldsþættirnir sjálfir eru aðeins um það bil 51 mikrónur í millibili á plötunni. Það er ekki hægt að halda viðhaldsþættinum lifandi í þessari aðstæðu. Etunarvegurinn undirgræfur og lyftir þeim og þú færð óspáanlega, ójafnlega etun yfir alla laginu. Fín lína etun á þykkri koparplötu degraderast ekki jafnt – hún mistekst fullkomlega óreglulega.

Þetta er af hverju lágmarksstærðartöflur fyrir þessa grein endurskoða þá aðferðir sem þær gera. Fyrir 1 unz kopar er 3 mil rásin á marki hennar. Fyrir 2 unz stígur virkilegt lágmark til 5 mil. Við 3 unz er það 9 mil. Við 4 unz er það 12 mil. Þessi tölur eru ekki hefðbundin gerðarformlegar ráðanir – þetta eru stærðirnar þar sem rásagerð verður ekki lengur spil á tímabundið. Hönnun á 2 mil rás á 2 unz lagi er beiðni um ferli sem ekki er til utan við rannsóknarstofur.

Hvað gerist í raun til að endurheimta

Fallið í framleiðslu er ekki hlutlaust. Í reynslu minni með um það bil 30 þykk-kopar PCB-verkefni á síðustu þremur árum samsvarar mynsterið:

Rásastærð undir ~3x koparþéttleikan: endurheimt er á bilinu 35–55%, með skekkjum sem eru aðallega opin rásir og næst-opin rásir

Rásastærð umkring 4x koparþéttleikan: endurheimt er á bilinu 70–85%, með tímabundnum breytingum á óviðkvæmni

Rásarbreydd við 5x koparþéttleika eða hærra: endurheimt endurheimtist á 95%+.

Hræðilegustu mistök eru ekki dauðar stuttleggingar. Þau eru hlutlaus opin – rásir sem líkast tengingaprófunum í framleiðsluverkstæðinu því þær eru 5-míkróna þráður á endanum, en síðan brotnar við hitasyklun eða heimkjör og mistakast á svæðinu sex mánuði seinna. Ég hef rekist á svæðisvandamál til bords sem fáðu fullkomna einkunn í raunprófunum í framleiðsluverkstæðinu. Rásin lítur út fyrir að vera með skort á AOI-myndunum. Enginn gerði X-geislaathugun á hverjum 2-mílrás, og þær sem voru grifnar niður að hársbreidd voru ósýnilegar þar til þær brotnuðu.

Það er einnig saga um viðnám. Jafnvel þegar þunn rás kemur í gegn er þversnið hennar ekki lengur rétthyrnt – það er jafnhyrndur, breiðara neðst og þunnara efst. Reglulegt viðnám er reiknað út frá rétthyrndri rúmmynd. A tígullaga  trace fær raunverulega óviðkvæmileika markmiðsins frá því með leiðbeiningum sem byggja á hóf og undirskurði. Fyrir mismunarsafn er villaefnið: sporin verða smalari og millibilið á milli þeirra verður stærra, svo mismunarsóttleiki breytist meira en einhliða óviðkvæmileiki. Spjöld sem „þurfa“ að vera 100 öhm mældust í 96 öhm. Spjöld á 90 öhm mældust í 87 öhm. Lágmarks útfærslur fóru alveg út af tilgreindum skilyrðum.

Hvar þessi tilgreining kemur frá – og af hverju er hún rangt.

Ég vil vera réttlátur við hönnuðana sem biðja um 2 mil/2 oz. Enginn skilgreinir þessa samsetningu sem erfiða. Röksemdafærslan er venjulega svona: „Ég þarf 3 ampera á þessari rafmagnslínu, reiknivél segir að 1 oz spor þurfi að vera X vítt fyrir það, svo ég vel 2 oz og held sporið náttúrulega smalara.“ Eða: „Rúm er takmarkað og 2 oz gerir mér kleift að minnka rafmagnssporin.“

Villan er að meðhöndla koparþyngd sem snúð, sem aðeins áhrifar straumgetu. Það gerir hún ekki – hún er snúður sem dragur allan lagshófinn með sér. lágmarksstærð á spor og millibili  saman við það. Þykkri koparþyngd gefur þér betri straumfærni á stórum sporum og eyðir samhæfis möguleikunum þínum til að leiða hvaða stórt hlutverk sem er á sama laginu. Þú getur ekki bæði á einum koparþyngdarlagi, því etunargögnin gerðu ekki samninga.

Hvað virkar í raun.

Ég hef séð hópa komast úr þessari vanda og lausnirnar fylgja fastu mynstri.

Deildu koparþyngdunum yfir lög.  Settu 2 oz og jafnvel 3 oz kopar á sérstakt orkulag með breiðum sporum og velvinsæðum marghyrningsmyndum. Settu stjórnunarlogíkuna með smá millibili á 0,5 oz eða 1 oz lag. Tvö koparþyngdarlag í einu uppbyggingarlagi eru algengt – flestir framleiðendur marglaga PCB-rafmagnshólfra meðla mismunandi þyngdarlag án mikillar upptekju. Kostnaðurinn fyrir borðið er smá hærra. Aukinn kostnaður er oftast borgaður upp með hærra framleiðsluhlutfalli.

Halda 2 mil víðleit á þunnum kopar, endilega.  Ef hönnunin krefst raunverulega 2 mil (0,05 mm) breiðra línur og rúms fyrir BGA útgangsræðingar, til dæmis, þá á þessi hluti að vera á lag sem er nógu þunnt til að gera slíkar línur áreiðanlega. 0,5 oz (17 g/m²) kopar með góðri alkalískurði og LDI-myndvinnslu getur haldað 2 mil (0,05 mm) eiginleikum. 2 oz (68 g/m²) kopar getur ekki gert það í neinum framleiðslustöðvum, með neinni efniþróun, né með neinum CAM-tilbætum. Þetta er ekki spurning um getu; þetta er rúmfræðileg vandamál.

Breiðið fyrir en þið breytið koparþyngd. 3 ampéra rás við 1 oz (34 g/m²) þarf um það bil 50–60 mil (1,3–1,5 mm) breiða línu fyrir meðalhækkun á hitastigi. Við 2 oz (68 g/m²) þarf sú sama rás um það bil helminginn af því – enn langt yfir 2 mil (0,05 mm). Ef rúmið fyrir rásirnar er ekki nógu stórt, þá er lausnin ekki 2 oz (68 g/m²) kopar á mjög þunnum línur. Lausninn er sérstök rafmagnslag eða miklu þykkra koparlög án þunna eiginleika.  

Biðið um DFM-yfirlit áður en þið staðfestið lagasamsetninguna, ekki á eftir.  Hver alvarleg framleiðsla bjóðar ókeypis uppsetningu fyrir framleiðbarleika, skoðaðu Gerber-uppload. Þær sem eru virkilega gæðaframleiðslur munu benda á 2mil/2oz blöndu áður en pöntunin er sett og segja þér hvað endurtekin verða. Ef framleiðandinn þinn gefur til kynna 2mil/2oz borð án einhverrar athugasemdar, þá er það varúðartákn – annaðhvort munu þeir framleiða það með slæmum endurteknum og láta þig borga kostnaðinn, eða munu þeir framleiða það og láta þig uppgötva vandamálið við prófun.

Summarí

Þykkur kopar og strangar línur eru ekki hönnunarval – það er mótsögn í sjálfum sér. Etch-efnið sem gerir 2oz kopar gagnlegt er sama etch-efnið sem eyðir 2mil-línum, og engin magn af ferli-„galdri“ breytir hlutfalli. Stærðfræði etch-hlutfallsins er opinber, hún er staðgild og hún hefur ekki áhrif af markdagsetningum.

Hóparnir sem framkvæmdu háraflsborð í áætluðum tíma komu að þessari niðurstöðu handahófskennt: setjið koparinn þar sem rafstraumurinn er, setjið upplausnina þar sem skynjarinn er og biðið aldrei eina koparskífu um að gera bæði.