EN
Hitre povezave
Pred dvema letoma me je inženirski nadzornik stranke poklical zaradi katastrofe pri izdelavi tiskane ploščice. Stranka je zasnovala napajalno ploščico z debelino sledi 2 mil in razmikom 2 mil za krmilno območje ter določila 2 oz bakra po celotnem sloju, da bi močnostne sledi lahko prenašale tok. Surove ploščice so se vrnile z izkoristkom približno 40 %. Preizkušanje povezav je na vsaki plošči odkrilo desetke neaktivnih vezij. Pod mikroskopom so sledi v krmilnem območju izgledale ne tanke, temveč kot da so bile peskane. Nekatere so bile povsem izginile.
Tu je neprijeten del: ta ploščica je bila obsojena že od trenutka, ko so bila sestavljena načela oblikovanja. Proizvajalec ni storil napake. Zakoni mokre kemije so preprosto prevladali nad načrtom.
Poglejmo specifikacijo v enotah, ki jasno razkrijejo težavo.
Sled debeline 2 mil znaša 50,8 mikronov. Baker debeline 2 oz je debel 70 mikronov. Preberite to še enkrat: bakerjeva aluminijasta folija je za 38 % debelejša kot je širina sledi. Zahtevate od etčnega sredstva, da izklesa strukturo, ki je višja kot široka – torej 70-mikronski zid, ki stoji na 50-mikronskem temelju. Nato zahtevate, naj naredi isto tudi na območju tik ob strani, oddaljenem 2 mil.
Mokro etčenje je izotropno. Kemija ne prepoznava, katera smer je »navzdol«. Baker napada vodoravno skoraj z enako hitrostjo kot navpično. Industrija to ocenjuje z etčnim faktorjem – razmerjem med navpično globino etčenja in stranskim podrezom na vsaki strani. V proizvodnji se etčni faktorji gibljejo med 2,5 in 4,0, odvisno od kemije, naprav in procesnega nadzora. Kisli bakrov klorid na notranjih plasteh običajno znaša 3,0 do 3,5. Alkalni sistemi na zunanjih plasteh so nižji, približno 2,5 do 3,0.
Izvedite račun z etčnim faktorjem 3,0 pri bakerju debeline 2 oz:
Potrebna navpična globina etčenja: 70 mikronov
Stranski podrez na vsako stran: 70 ÷ 3.0 ≈ 23 mikronov
Skupna izguba širine na obeh straneh: približno 46 mikronov
Iz sledi debeline 50,8 mikrona izkoriščevalnik odstrani 46 mikronov. Ostane le 4,8-mikronski trak – če sploh preživi. Pri faktorju izkoriščevanja 3,5 sled izhaja debela približno 10 mikronov. Vseeno gre za rob noža, ne za vodnik. Ne more prenašati toka, ne izpolnjuje ciljev upora in se že pri rokovanju zelo hitro zlomi.
Kaj pa razmik 2 mil? Enak 23-mikronski podrez na vsaki strani sledi zmanjša razmik od 50 mikronov na približno 4 mikrona. Nevarnost medsebojnega povezovanja bakra, mikrokrakov in rasti dendritov s časom eksponentno narašča.
To ni problem izkoristka. To je fizikalni problem, ki se predstavlja kot problem izkoristka.
To je sestavni del, ki ga obtožujejo v igri obtoževanja. Vrezovanje plačila – CAM postopek razširjanja risbe, da predstavlja podrez – je standardna praksa v vsaki resni proizvodni napravi. Dobro proizvajalno podjetje bo prilagodilo risbo od 5 mil na 5,5 ali 6 mil, tako da bo končna sled merila 5 mil. To deluje popolnoma, kadar je kompenzacija majhen delež dimenzije značilnosti.
To popolnoma odpove, kadar je značilnost že na meji tega, kar je sploh mogoče.
Za dosego končne sledi debeline 2 mil po približno 46 mikronih skupnega podrezovanja bi umetniško delo moralo začeti z debelino približno 97 mikronov – kar je skoraj 4 mil. Trenutno matematični izračuni razdalje odpovedujejo: dve sledi umetniškega dela širine 4 mil, postavljeni v načrtu na razdalji 2 mil, pomenita, da so dejanske razdalje med njimi na plošči le približno 51 mikronov. Zaščitna plast ne more prenesti tega. Iztrjevalno sredstvo jo podkopava in dviguje ter povzroči nepredvidljivo in neravno iztrjevanje po celotnem sloju. Iztrjevanje tankih sledi na debeli bakreni plasti se ne poslabša postopoma – zruši se kaotično.
Zato tabelice najmanjših dovoljenih širin prevodov za ta sektor pregledujejo uporabljene metode. Pri 1 oz bakra je 3 mil širina prevoda na meji zmogljivosti. Pri 2 oz se funkcionalno najmanjša širina poveča na 5 mil. Pri 3 oz je 9 mil. Pri 4 oz pa 12 mil. To niso tradicionalne predpostavke – to so širine, pri katerih postane izdelava z graviranjem zanesljiva. Na plast s 2 oz bakra načrtujete prevod širine 2 mil in s tem zahtevate tehnologijo, ki obstaja le v raziskovalnih laboratorijih.
Zmanjšanje izkoristka ni subtilno. V moji izkušnji s približno 30 projekti PCB-jev z debelim bakrom v zadnjih treh letih se vzorec ujema:
Širina prevoda pod ~3× gostoto bakra: izkoristek med 35 % in 55 %, pri čemer prevladujejo odpovedi zaradi prekinitev in skoraj-prekinitev
Širina prevoda okoli 4× gostote bakra: izkoristek med 70 % in 85 %, z občasnimi odmiki nesprejemljivosti
Širina prevoda 5× gostote bakra ali več: izkoristek se obnovi na 95 % ali več.
Najbolj zaskrbljujoči primerni niso mrtvi krajki stiki. To so prekinjeni stiki, ki se pojavljajo le občasno – sledi, ki v tovarni uspešno prestanejo preizkus povezave, saj so na koncu niti debeline 5 mikronov, nato pa počijo zaradi termičnega cikliranja ali resonančnih obremenitev in v praksi odpovedo šest mesecev pozneje. Poljske odpovedi sem sledil do tiskanih vezjev, ki so v proizvodni napravi uspešno prestali električni pregled z odličnimi rezultati. Na slikah iz sistema za avtomatsko optično pregledovanje (AOI) so sledi izgledale nepoškodovane. Noben ni opravil rentgenskega pregleda vsakega 2-milimetrskega vodnika, tiste pa, ki so bile gravirane do debeline las, niso bile opazne, dokler niso počile.
Obstaja tudi zgodba o uporu. Tudi kadar tanek vodnik uspe preiti skozi, njegov presek ni več pravokoten – je trapezast, širši pri dnu in ožji na vrhu. Uradno izračunana odpornost temelji na pravokotni geometriji. A trapezast sledovi premaknejo dejansko odpornost proti škodljivim vplivom s cilja po navodilih, ki temeljijo na nakopičitvi in podrezu. Pri diferencialnih skupinah napake vključujejo: sledovi postanejo ožji, razdalja med njimi pa večja, zato se diferencialna odpornost proti škodljivim vplivom spreminja bolj kot pri enosmernih vezjih. Plošče, ki »morajo« imeti 100 omov, so izmerile 96. Plošče z 90 omi so izmerile 87. Najmanjše postavitve so popolnoma izstopile iz specifikacije.
Želim biti pošten do oblikovalcev, ki zahtevajo 2 mil / 2 oz. Nikdo te kombinacije ne definira kot težko. Razmišljanje običajno poteka takole: »Potrebujem 3 A na tej napetostni tirnici; kalkulator kaže, da mora sled debeline 1 oz imeti širino X za to, zato bom uporabil 2 oz in sled ohranil ožjo.« Ali: »Prostor je omejen in 2 oz mi omogoča zmanjšati širino napetostnih sledi.«
Napaka je obravnavati težo bakra kot regulator, ki vpliva le na tokovno zmogljivost. Ni tako – gre za regulator, ki vpliva na celotno plast. najmanjša velikost sledi in razmik med njimi skupaj z njo. Debelejša bakerjeva plast vam omogoča prenašanje večjega toka po širših povezavah, hkrati pa zmanjša vašo sposobnost izvajanja kakovostnih povezav na istem sloju. Oboje ne morete doseči z enako debelino bakra, saj proces izpiranja tega ne dopušča.
Videli sem, da so se ekipe izognile tej pasti, rešitve pa sledijo doslednemu vzorcu.
Razdelite debelino bakra med posamezne sloje. Postavite bakerjevo plast debeline 2 oz ali celo 3 oz na ločen napajalni sloj z širokimi povezavami in obilnimi poligonskimi površinami. Logične krmilne vezave z majhnim razmikom med kontakti postavite na sloj z debelino bakra 0,5 oz ali 1 oz. Uporaba dveh različnih debelin bakra v enem sklopu je povsem običajna – večina proizvajalcev večslojnih tiskanih plošč brez težav obdeluje sklope z mešanimi debelinami bakra. Plošča stane nekoliko več. Razlika v izkoristku to pogosto večkrat nadomesti.
Ohranite prenosno debelino 2 mil na tankem bakru, točka. Če oblikovanje res zahteva sledi in prostor širine 2 mil za usmerjanje iz BGA, na primer, potem ta del pripada plasti, ki je dovolj tanka za zanesljivo izdelavo. Baker s težo 0,5 oz skupaj z odlično alkalno linijo in LDI slikanjem lahko zanesljivo izvede elemente širine 2 mil. Baker s težo 2 oz tega ne more doseči v nobeni proizvodni napravi, pri nobeni kemični sestavi in z nobeno vrsto CAM-kompensacije. To ni vprašanje zmogljivosti; gre za geometrijsko omejitev.
Širite sledi preden spremenite težo bakra. Vodilo za tok 3 A pri teži bakra 1 oz za zmerno povečanje temperature potrebuje približno 50–60 mil širine sledi. Pri teži bakra 2 oz isto vodilo potrebuje približno polovico te širine – vendar še vedno veliko več kot 2 mil. Če prostor za usklajevanje res ne omogoča ustrezne širine, rešitev ni uporaba bakra teže 2 oz pri zelo tankih sledih. Rešitev je namesto tega specializirana ravnina za napajanje ali znatno debelejša bakrena plast brez drobnih elementov.
Pred dokončno odločitvijo o sestavi večplastne ploščice zahtevajte pregled za izdelljivost (DFM), ne pa šele po njej. Vsak resen proizvajalec ponuja brezplačno pregled na izdelljivost ob nalaganju Gerberjevih datotek. Tisti, ki jih je vredno uporabljati, bodo pred oddajo naročila opozorili na mešanico 2 mil / 2 oz in vam povedali, kakšna bo izhodna razmerja. Če vaš proizvajalec ponudi ploščo 2 mil / 2 oz brez enega samega komentarja, je to opozorilni znak – bodisi jo bodo izdelali z zelo slabimi izhodnimi razmerji in stroške prenesli na vas, bodisi jo bodo izdelali in vi boste težavo odkrili šele pri testiranju.
Debelo bakreno prevleko in omejitve za tanke sledi niso načrtovna izbira – so nasprotje v istem izrazu. Etchant, ki omogoča uporabo 2 oz bakra, je isti etchant, ki odstrani sledi debeline 2 mil, in nobena količina procesne veščine ne spremeni tega razmerja. Matematika etalonskega razmerja je javna, stabilna in ne upošteva rokov.
Skupine, ki so načrtovale plošče za visokotokovne aplikacije in jih izdelale v roku, so to ugotovile ročno: baker naj bo tam, kjer je tok, ločljivost pa tam, kjer so signali; nikoli ne zahtevajte, da ena bakrena plast opravi obe nalogi. Vsaka plošča z debelino bakra 2 mil / 2 oz, ki sem jo kdaj videl, je bila dejansko bodisi prototip z nizko izkoristkom, preiskava okvare na terenu, ki se je še le začela, ali izjemno draga izkušnja s kemijo za iztiskovanje. Nobena ni bila dostavljena dvakrat.
Top novice2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
