Silná měděná deska plošných spojů

Vztahuje se na desky plošných spojů s tloušťkou měděné fólie ≥3 oz (105 μm), používané ve vysoce výkonných napájecích zdrojích, automobilové elektronice atd.

Běžné specifikace zahrnují 3 oz, 4 oz, 5 oz, 6 oz, s maximem 20 oz.

Výrobní náklady jsou o 30–80 % vyšší kvůli obtížnému leptání, dlouhé době galvanického pokovování a vysoké míře zmetkovitosti.

Pro měděnou fólii o tloušťce 3 oz je konvenční tloušťka 8 mil/8 mil a speciálními procesy lze dosáhnout 5 mil/5 mil.

Vyžaduje dlouhodobé nanášení, aby byla zajištěna rovnoměrnost vrstvy mědi. Tloušťka mědi v otvoru musí dosáhnout 25–75 μm a je pravděpodobné, že se budou vyskytovat rozdíly v tloušťce mezi otvory a stěnami.

Normálně 0,8–1,2, což lze zvýšit na více než 1,5 postupným leptáním nebo laserovým tvářením.

Zvyšte odvod tepla průchody (s aperturou ≥0,4 mm), použijte tepelně vodivé materiály na bázi kovu a navrhněte velkoplošné vrstvy měděné fólie.

Pro 1oz měděné fólie je proudová zatížitelnost jednostranného vodiče při zvýšení teploty o 10 °C přibližně 1 A/mm a při 3oz lze tuto zatížitelnost zvýšit na 2,5–3 A/mm.

Čím silnější je měděná fólie, tím horší je její flexibilita. Ohýbání se nedoporučuje pro tloušťky nad 6 oz a minimální poloměr ohybu pro 3 oz je ≥ 5 mm.

Rozpětí šířky čáry ≥20 %, minimální clona ≥0,3 mm, tloušťka mědi v otvoru ≥25 μm a zvýšení hustoty testovacích bodů.

Rychlost otáčení je o 20–30 % nižší než u běžných desek plošných spojů (přibližně 60 000–80 000 otáček za minutu) a rychlost posuvu je 0,02–0,04 mm/ot.

ENIG je vhodný pro vysokofrekvenční signály. OSP má nízkou cenu, ale slabou odolnost proti oxidaci. Tvrdé zlacení je vhodné pro konektory s vysokým počtem zásuvek.

Ve frekvenčním pásmu 10 GHz je ztráta signálu u měděné fólie o tloušťce 6 oz přibližně o 1,5 dB/palec vyšší než u fólie o tloušťce 1 oz.

Symetrická konstrukce z měděné fólie, teplota laminace 180-200 ℃, tlak 100-150 psi, rychlost chlazení ≤3 ℃/min.

Standard IPC ≤12,5 μm, vysokorychlostní signály vyžadují ≤5 μm, což lze zlepšit chemickým nanášením mědi + galvanickým pokovováním.

Průměr v odvětví je 75–85 % a výtěžnost u hmotnosti nad 170 gramů může klesnout pod 70 %.

Vozidla na nová paliva (nabíjecí stanice, střídače), průmyslové napájecí zdroje, napájecí zdroje pro servery, letecký průmysl a další obory.

Konvenční aplikace s vysokým napětím o průměru 0,8–1,2 mil vyžadují 1,5–2 mil, které musí pokrýt měděnou fólii, aby se zabránilo plazivým cestám.

Omezte speciální procesy, sjednotte tloušťku měděné fólie, rozšířte velikost šarže a vyhněte se příliš velkému počtu slepých/zakopaných propojovacích otvorů.

Čisticí kapacita kyselého roztoku pro pokovování mědí je asi 100-150 Ah/l a koncentrace iontů mědi a chloridových iontů je třeba pravidelně analyzovat.

Pevnost v odlupování ≥1,5 N/mm (1 oz), 3 oz vyžaduje ≥2,5 N/mm.

Používejte substrát s vysokou teplotou varu (Tg) (≥170 ℃), rovnoměrný tlak na laminaci a po vrtání včas odstraňte nečistoty z vrtání.

Teplota alkalického leptacího roztoku 45-55 ℃, měrná hmotnost 1,2-1,3, tlak stříkání 0,8-1,2 MPa.

Průchodky musí být 100% zakryté pájecí maskou a velikost otvoru musí být o 0,2-0,3 mm větší než clona, ​​aby se zabránilo přetečení pájky.

Změny tloušťky měděné fólie způsobují fluktuace impedance. Je nutné simulovat a optimalizovat šířku vedení a tloušťku dielektrika s tolerancí ±5 %.

Konvenční proces je 0,3 mm a laserové vrtání může dosáhnout 0,15 mm, ale s vysokými náklady.

Musí projít trojnásobným testem ponoření do cínu při teplotě 260 ℃/10 s bez oddělení stěny otvoru nebo odlupování měděné fólie.

Pokud je drsnost Ra > 3 μm, ztráta signálu se zvyšuje o 10 % – 15 % a je nutná měděná fólie s nízkou drsností (VLP).

Použijte síťovou měděnou fólii, zvětšete cesty pro zkrat proudu a šířku klíčových cest ≥10 mil.

Konvenční ≥4 mil, vysoké napětí vyžaduje ≥8 mil, aby se zabránilo průrazu přeskokem.

Proudová hustota 0,8–1,2 A/dm², přesná regulace koncentrace přísad a doba galvanického pokovování 2–3krát delší než u běžných desek plošných spojů.

Použijte 3D optický měřicí přístroj s deformací ≤ 0,7 % a lokální deformací ≤ 0,1 mm.

Doba ponoření ≤3 sekundy, úhel smáčení

Optimalizujte design panelu, snižte plýtvání na okrajích a zaveďte stupňovitý zónový design s tloušťkou měděné fólie.

Koncentrace palladiových iontů 0,02–0,05 g/l, teplota 30–35 °C, doba 10–15 minut pro zajištění rovnoměrného pokrytí stěny otvoru.

Dielektrická tloušťka 1 mil vydrží přibližně 500 V a rozteč izolace a rozteč měděné fólie musí být navrženy podle úrovně napětí.

Skladovací vlhkost ≤40 %, teplota ≤25 ℃, včasné balení po povrchové úpravě pomocí sáčků odolných proti vlhkosti a vysoušedel.

Otáčky frézy 25 000–30 000 otáček za minutu, posuv 800–1 200 mm/min pro zabránění otřepů na hranách.

Pečte při teplotě 150-160 °C po dobu 60-90 minut, tvrdost ≥2H a přilnavost splňují zkoušku křížovým řezem.

Šířka rozdělené oblasti ≥20 mil, vyhněte se ostrým úhlům a propojte různé napájecí vrstvy pomocí polí via.

Tvrdost dle Vickerse ≥80HV pro prevenci mechanického poškození a opotřebení.

Proces DES, koncentrace manganistanu draselného 80-100 g/l, teplota 60-70 °C, doba 15-20 minut.

Používejte dielektrické materiály s nízkým Dk/Df, kontrolujte drsnost měděné fólie a optimalizujte kontinuitu zemní roviny.

Žíhání po laminaci, udržování při 120-150℃ po dobu 2-3 hodin pro uvolnění pnutí.

Musí odolat otírání isopropylalkoholem, tavidlem atd., bez bobtnání nebo změny barvy.

Rozteč ≥20 mil, vyhněte se hustému přehřátí a lze použít rozvržení ve tvaru květu švestky.

Technologie pulzního galvanického pokovování, rozteč anody a desky 10–15 cm a pravidelná kontrola rozpustnosti anody.

Náklady na laserové vrtání jsou asi 3–5krát vyšší, ale s vyšší přesností a menším otvorem.

Svařování stříbrem ponořením je rychlé, ENIG má vysokou spolehlivost a OSP musí svařování dokončit do 72 hodin.

Pro snížení tepelného namáhání vyberte substrát s CTE podobným součiniteli tepelné roztažnosti měděné fólie (například FR-4 s vysokým Tg a CTE přibližně 14 ppm/℃).

Standard IPC vyžaduje ≤10 pórů/cm² a aplikace s vysokou spolehlivostí vyžadují ≤5 pórů/cm², což lze zlepšit galvanickým pokovováním průchozími otvory.

Průměr kontaktní plošky = průměr otvoru + 0,6 mm (konvenční) a u tlustých měděných pouzder je nutné zvětšení o 0,1–0,2 mm pro kompenzaci odchylky leptání.

Černá pájecí rezist má silnou absorpci tepla, s povrchovou teplotou o 3-5 °C vyšší než bílá pájecí rezist, ale má malý vliv na celkový odvod tepla.

Tloušťka vrstvy niklu 3-5 μm, tloušťka vrstvy zlata 0,05-0,1 μm, pH pokovovacího roztoku 4,8-5,2, teplota 85-90 ℃.

Používá se chemický proces mikroleptání s množstvím mikroleptání kontrolovaným na 0,5-1 μm nebo mechanické broušení.

Konvenční zkušební napětí je 1000 V AC/1 minuta a aplikace s vysokým napětím vyžadují zvýšení na 2000–5000 V AC.

U měděné fólie o tloušťce 3 oz se doporučuje hustota jednostranného zapojení ≤15 cm²/100 cm² a vícevrstvé desky musí vyvážit integritu signálu a proudovou zatížitelnost.

Míra prodloužení by měla být ≥20 %, aby se zajistilo, že nedojde k lomu při mechanickém namáhání.

±50 μm (konvenční) a vysokorychlostní desky je třeba vylepšit na ±25 μm pomocí laserového polohovacího systému.

Musí odolat pájení reflow při 280 °C po dobu 5 sekund bez puchýřů nebo praskání.

Zkouška odlupování pod úhlem 90° se používá k zaznamenání síly odlupování na jednotku šířky, přičemž standard je ≥1,5 N/mm.

Poměr hloubky slepého otvoru k průměru otvoru (poměr stran) ≤3:1, aby se zabránilo špatnému vyplnění galvanickým pokovováním.

Obsah fosforu ve vrstvě bezproudého niklování by měl být regulován na 7 % – 9 %, aby byla zajištěna odolnost proti korozi.

Používají se povlakované frézy (například s povlakem TiAlN) a frézy se pravidelně vyměňují (vyměňují se každých 50–100 m² obrábění).

Řízení kontinuity impedance, zkrácení délky odbočky, použití diferenciálního přenosu signálu a přidání stínící vrstvy.

±10 % (konvenční) a vysoce přesné aplikace je třeba regulovat v rozmezí ±5 %.

Zkouška křížovým řezem je kvalifikována, pokud je plocha 脱落 po odlepení pásky ≤ 5 %.

Pro vyvážení přenosu proudu a odrazu signálu se používá mřížkovaná měděná lití (rozteč mřížky ≤ 10 mil).

Tahové napětí ≤15 MPa, tlakové napětí ≤10 MPa, aby se zabránilo deformaci měděné fólie.

Žádné zbytky pryskyřice ani vrtné úlomky, potvrzeno metalografickým pozorováním řezu.

Po stárnutí při 85 ℃/85% relativní vlhkosti po dobu 168 hodin je barevný rozdíl ΔE ≤ 3.

K měření hodnoty Ra se používá povrchový profiloměr, přičemž Ra konvenční měděné fólie je ≤5 μm.

Jedna 0,5mm propojovací šňůrka může nést proud přibližně 0,5–1 A a počet propojovacích šňůrek je třeba určit podle skutečného odběru proudu.

K měření tloušťky měděné vrstvy v různých polohách s odchylkou ≤ 10 % se používá rentgenový fluorescenční spektrometr (XRF).

Tolerance obrysových rozměrů ±0,1 mm, úhlová odchylka ±0,5°.

Přizpůsobte impedanci terminálu, optimalizujte topologii tras a omezte pravoúhlé trasy a nespojitosti impedance.

Mírnou oxidaci lze ošetřit chemickým mikroleptáním a silná oxidace vyžaduje opětovnou povrchovou úpravu.

Napětí síta 25-35 N/cm, tlak stěrky 3-5 kg/cm, rychlost 30-50 mm/s.

Výkonová vrstva a zemní vrstva sousedí, signální vrstvy jsou vloženy uprostřed a je řízena rovnoměrnost tloušťky média.

Používá se mikro-Vickersův tvrdoměr se vzdáleností mezi zkušebními body ≥0,5 mm a vypočítá se průměrná hodnota.

Používá se polohování bodů značky a odchylka je detekována a kompenzována zařízením AOI.

Po 500 třeních (tlak 500 g) není patrné žádné opotřebení ani odkrytí mědi.

Použijte materiály pro vyrovnávací vrstvy (například tepelně vodivé lepicí fólie) nebo navrhněte drážky pro odlehčení pnutí.

Lze použít ucpání pryskyřicí + galvanické pokovování povrchu nebo naplnění pájecí pastou a následné vytvrzení.

Pro výpočet počtu pórů na jednotku plochy se používá metoda permeace plynu nebo metalografické mikroskopické pozorování.

Příliš vysoká rychlost má tendenci vést k otřepům a příliš nízká rychlost ovlivňuje účinnost, kterou je třeba upravit podle tloušťky měděné fólie.

Zvětšete rozteč tras (pravidlo ≥3W), vložte stínicí vodiče uzemnění a optimalizujte alokaci vrstev trasování.

Zbytkové napětí způsobí deformaci a praskání měděné fólie, což snižuje dlouhodobou spolehlivost.

Lokální vady lze ručně přetisknout a velkoplošné vady je nutné přetisknout a vytvrdit.

Rozteč propojení je ≥20mil, počet propojení se vypočítává podle odběru proudu a propojení je symetricky rozloženo.

Pro kvantifikaci hodnoty vnitřního napětí se používá metoda rentgenové difrakce nebo zkouška napěťovým prstencem.

Vysoká drsnost způsobí nerovnoměrné galvanické pokovování a zvýší rozdíl tloušťky mědi v otvoru.

Po testu UV stárnutí (500 hodin) nedochází k žádnému zabarvení ani křídování.

Tvrdé zlacení má životnost při vkládání a vyjímání >1000krát a proces ponoření do zlata je asi 50-100krát.

Cena slepých a zakopaných průchodů je o 30–50 % vyšší než cena průchozích otvorů a nárůst nákladů je výraznější v případě silné mědi.