PCB مسی ضخیم

این به بردهای مدار چاپی با ضخامت فویل مس ≥3oz (105μm) اشاره دارد که در منابع تغذیه پرقدرت، الکترونیک خودرو و غیره استفاده می‌شوند.

مشخصات رایج شامل ۳ اونس، ۴ اونس، ۵ اونس، ۶ اونس و حداکثر ۲۰ اونس است.

هزینه تولید به دلیل حکاکی دشوار، زمان طولانی آبکاری و میزان بالای ضایعات، 30 تا 80 درصد بیشتر است.

برای فویل مسی 3 اونسی، روش مرسوم 8 میل/8 میل است و با فرآیندهای ویژه می‌توان به 5 میل/5 میل رسید.

برای اطمینان از یکنواختی لایه مس، به رسوب‌گذاری طولانی‌مدت نیاز است. ضخامت مس سوراخ باید به 25 تا 75 میکرومتر برسد و اختلاف ضخامت بین دهانه سوراخ و دیواره‌ها محتمل است.

معمولاً 0.8-1.2، که می‌تواند با اچینگ مرحله‌ای یا شکل‌دهی لیزری به بالاتر از 1.5 افزایش یابد.

افزایش مسیر اتلاف گرما (دیافراگم ≥0.4 میلی‌متر)، استفاده از مواد رسانای حرارتی پایه فلزی و طراحی لایه‌های فویل مسی با مساحت بزرگ.

برای فویل مسی ۱ اونسی، ظرفیت حمل جریان سیم‌کشی یک‌طرفه در افزایش دمای ۱۰ درجه سانتیگراد حدود ۱ آمپر بر میلی‌متر مربع است و برای فویل مسی ۳ اونسی می‌توان آن را به ۲.۵ تا ۳ آمپر بر میلی‌متر مربع افزایش داد.

هرچه فویل مسی ضخیم‌تر باشد، انعطاف‌پذیری آن کمتر است. خم کردن برای ضخامت‌های بالاتر از ۶ اونس توصیه نمی‌شود و حداقل شعاع خمش برای ضخامت ۳ اونس، ≥۵ میلی‌متر است.

حاشیه عرض خط ≥20٪، حداقل دیافراگم ≥0.3 میلی‌متر، ضخامت مس سوراخ ≥25μm و افزایش تراکم نقاط آزمایش.

سرعت چرخش 20 تا 30 درصد کمتر از برد مدار چاپی معمولی (حدود 60 تا 80 هزار دور در دقیقه) و نرخ تغذیه 0.02 تا 0.04 میلی‌متر بر دور است.

ENIG برای سیگنال‌های فرکانس بالا مناسب است. OSP هزینه کمی دارد اما مقاومت در برابر اکسیداسیون آن ضعیف است. آبکاری طلای سخت برای کانکتورهای با اتصال بالا مناسب است.

در باند فرکانسی 10 گیگاهرتز، افت سیگنال فویل مسی 6 اونسی حدود 1.5 دسی‌بل بر اینچ بیشتر از 1 اونس است.

طراحی فویل مسی متقارن، دمای لایه گذاری ۱۸۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد، فشار ۱۰۰-۱۵۰psi، سرعت خنک سازی ≤۳ درجه سانتیگراد در دقیقه.

استاندارد IPC ≤12.5μm، سیگنال‌های پرسرعت به ≤5μm نیاز دارند که می‌توان آن را با رسوب شیمیایی مس + پر کردن با آبکاری الکتریکی بهبود بخشید.

میانگین صنعت ۷۵ تا ۸۵ درصد است و بازده برای بالای ۱۸۰ گرم ممکن است به زیر ۷۰ درصد کاهش یابد.

وسایل نقلیه انرژی جدید (شمع‌های شارژ، اینورترها)، منابع تغذیه صنعتی، منابع تغذیه سرور، هوافضا و سایر زمینه‌ها.

کاربردهای ولتاژ بالای مرسوم با ضخامت ۰.۸ تا ۱.۲ میلی‌لیتر به ضخامت ۱.۵ تا ۲ میلی‌لیتر نیاز دارند که برای جلوگیری از خزش، باید فویل مسی را بپوشاند.

فرآیندهای ویژه را کاهش دهید، ضخامت فویل مس را یکسان کنید، اندازه دسته را افزایش دهید و از تعداد زیاد مسیرهای کور/دفن شده جلوگیری کنید.

ظرفیت تصفیه محلول آبکاری مس اسیدی حدود 100-150 آمپر ساعت در لیتر است و غلظت یون‌های مس و یون‌های کلرید باید مرتباً تجزیه و تحلیل شود.

استحکام لایه برداری ≥1.5 نیوتن بر میلی متر (1 اونس)، 3 اونس به ≥2.5 نیوتن بر میلی متر نیاز دارد.

از زیرلایه با Tg بالا (≥170℃)، فشار لایه لایه سازی یکنواخت استفاده کنید و پس از حفاری، به موقع بقایای مته را خارج کنید.

دمای محلول اچینگ قلیایی ۴۵-۵۵ درجه سانتیگراد، وزن مخصوص ۱.۲-۱.۳، فشار اسپری ۰.۸-۱.۲ مگاپاسکال.

ویاس‌ها باید ۱۰۰٪ با ماسک لحیم پوشانده شوند و اندازه دهانه آنها ۰.۲ تا ۰.۳ میلی‌متر بزرگتر از روزنه باشد تا از سرریز لحیم جلوگیری شود.

تغییرات در ضخامت فویل مسی باعث نوسانات امپدانس می‌شود. شبیه‌سازی و بهینه‌سازی عرض خط و ضخامت دی‌الکتریک با تلرانس ±5% ضروری است.

فرآیند مرسوم 0.3 میلی‌متر است و حفاری لیزری می‌تواند به 0.15 میلی‌متر برسد اما هزینه بالایی دارد.

باید آزمایش غوطه‌وری سه‌گانه قلع با دمای ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد/۱۰ ثانیه را بدون جدا شدن دیواره سوراخ یا کنده شدن فویل مسی با موفقیت پشت سر بگذارد.

وقتی زبری Ra> 3μm باشد، افت سیگنال 10 تا 15 درصد افزایش می‌یابد و به فویل مسی با زبری کم (VLP) نیاز است.

طراحی فویل مسی مشبک را اتخاذ کنید، مسیرهای شنت جریان را افزایش دهید و عرض خط مسیرهای کلیدی ≥10 میل را افزایش دهید.

ولتاژ بالای مرسوم برای جلوگیری از شکست الکتریکی ناشی از جرقه، به ≥4 میلی‌لیتر نیاز دارد.

چگالی جریان 0.8-1.2 آمپر بر دسی‌متر مربع، کنترل دقیق غلظت افزودنی و زمان آبکاری 2-3 برابر PCB معمولی است.

از یک ابزار اندازه‌گیری نوری سه‌بعدی با تاب‌خوردگی ≤0.7% و تغییر شکل موضعی ≤0.1 میلی‌متر استفاده کنید.

زمان غوطه‌وری ≤3 ثانیه، زاویه خیس شدن

طراحی پنل را بهینه کنید، ضایعات مرزی را کاهش دهید و از طرح پهنه‌بندی پلکانی با ضخامت فویل مسی استفاده کنید.

غلظت یون پالادیوم 0.02-0.05 گرم در لیتر، دمای 30-35 درجه سانتیگراد، زمان 10-15 دقیقه برای اطمینان از پوشش یکنواخت دیواره سوراخ.

ضخامت دی‌الکتریک ۱ میلی‌لیتری می‌تواند حدود ۵۰۰ ولت را تحمل کند و فاصله عایق و فاصله فویل مسی باید با توجه به سطح ولتاژ طراحی شود.

رطوبت نگهداری ≤40٪، دمای ≤25℃، بسته‌بندی به موقع پس از عملیات سطحی، استفاده از کیسه‌های ضد رطوبت + مواد خشک‌کن.

سرعت تیغه فرز ۲۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ دور در دقیقه، نرخ پیشروی ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی‌متر در دقیقه برای جلوگیری از پلیسه‌های لبه.

به مدت ۶۰ تا ۹۰ دقیقه در دمای ۱۵۰ تا ۱۶۰ درجه سانتیگراد پخته شد، سختی ≥۲H و چسبندگی در تست برش عرضی قبول شد.

عرض ناحیه تقسیم‌شده ≥20 میلی‌لیتر باشد، از زوایای حاده اجتناب شود و لایه‌های مختلف توان با آرایه‌های via به هم متصل شوند.

سختی ویکرز ≥80HV برای جلوگیری از آسیب مکانیکی و سایش.

فرآیند DES، غلظت پرمنگنات پتاسیم ۸۰-۱۰۰ گرم در لیتر، دما ۶۰-۷۰ درجه سانتیگراد، زمان ۱۵-۲۰ دقیقه.

از مواد دی‌الکتریک با Dk/Df پایین استفاده کنید، زبری فویل مسی را کنترل کنید و پیوستگی صفحه زمین را بهینه کنید.

پس از لایه گذاری، عملیات حرارتی آنیل انجام می‌شود و به مدت ۲ تا ۳ ساعت در دمای ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود تا تنش از بین برود.

باید در برابر پاک شدن با الکل ایزوپروپیل، فلاکس و غیره مقاوم باشد، بدون اینکه متورم شود یا تغییر رنگ دهد.

فاصله بین بوته‌ها باید ≥20 میلی‌لیتر باشد، از گرم شدن بیش از حد بوته‌ها خودداری کنید و می‌توانید از چیدمان شکوفه آلو استفاده کنید.

فناوری آبکاری الکتریکی پالسی، فاصله آند تا برد 10 تا 15 سانتی‌متر، و بررسی منظم حلالیت آند.

هزینه حفاری لیزری حدود ۳ تا ۵ برابر است، اما با دقت بالاتر و دهانه کوچکتر.

جوشکاری غوطه‌وری نقره سریع است، ENIG قابلیت اطمینان بالایی دارد و OSP باید جوشکاری را ظرف ۷۲ ساعت تکمیل کند.

برای کاهش تنش حرارتی، زیرلایه‌ای با CTE مشابه فویل مسی (مانند Tg بالا FR-4 با CTE حدود 14ppm/℃) انتخاب کنید.

استاندارد IPC به کمتر یا مساوی ۱۰ منافذ بر سانتی‌متر مربع نیاز دارد و کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا به کمتر یا مساوی ۵ منافذ بر سانتی‌متر مربع نیاز دارند که می‌توان آن را با آبکاری الکتریکی درون حفره‌ای بهبود بخشید.

قطر پد = قطر سوراخ + 0.6 میلی‌متر (معمولی)، و در موارد مسی ضخیم، افزایش 0.1 تا 0.2 میلی‌متری برای جبران انحراف حکاکی مورد نیاز است.

مقاومت لحیم سیاه جذب گرمای قوی دارد و دمای سطح آن 3-5 درجه سانتیگراد بالاتر از مقاومت لحیم سفید است، اما تأثیر کمی بر اتلاف گرمای کلی دارد.

ضخامت لایه نیکل ۳-۵ میکرومتر، ضخامت لایه طلا ۰.۰۵-۰.۱ میکرومتر، pH محلول آبکاری ۴.۸-۵.۲، دمای ۸۵-۹۰ درجه سانتیگراد.

از فرآیند میکرواچینگ شیمیایی استفاده می‌شود که میزان میکرواچینگ در آن بین 0.5 تا 1 میکرومتر کنترل می‌شود، یا از عملیات آسیاب مکانیکی استفاده می‌شود.

ولتاژ تست مرسوم ۱۰۰۰ ولت AC در دقیقه است و کاربردهای ولتاژ بالا نیاز به افزایش به ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ ولت AC دارند.

زیر فویل مسی 3 اونسی، تراکم سیم‌کشی یک‌طرفه ≤15cm²/100cm² توصیه می‌شود و بردهای چندلایه باید بین یکپارچگی سیگنال و ظرفیت حمل جریان تعادل برقرار کنند.

نرخ ازدیاد طول باید ≥20٪ باشد تا از عدم شکستگی تحت فشار مکانیکی اطمینان حاصل شود.

بردهای معمولی (±50μm) و بردهای پرسرعت باید با استفاده از سیستم موقعیت‌یابی لیزری به ±25μm بهبود یابند.

باید به مدت ۵ ثانیه در دمای ۲۸۰ درجه سانتیگراد در برابر لحیم کاری مجدد مقاومت کند، بدون اینکه تاول بزند یا ترک بخورد.

آزمایش لایه برداری ۹۰ درجه برای ثبت نیروی لایه برداری در واحد عرض، با استاندارد ≥۱.۵ نیوتن بر میلی‌متر مربع، استفاده می‌شود.

نسبت عمق سوراخ کور به قطر سوراخ (نسبت ابعاد) ≤3:1 برای جلوگیری از پر شدن ضعیف آبکاری.

برای اطمینان از مقاومت در برابر خوردگی، میزان فسفر در لایه آبکاری نیکل الکترولس باید بین ۷ تا ۹ درصد کنترل شود.

از تیغه‌های فرز روکش‌دار (مانند پوشش TiAlN) استفاده می‌شود و تیغه‌های فرز مرتباً تعویض می‌شوند (هر 50 تا 100 متر مربع فرآیند تعویض می‌شوند).

کنترل پیوستگی امپدانس، کاهش طول Stub از طریق، استفاده از انتقال سیگنال دیفرانسیلی و اضافه کردن یک لایه محافظ.

±10٪ (معمولی) و کاربردهای با دقت بالا باید در محدوده ±5٪ کنترل شوند.

تست برش عرضی، و اگر مساحت سطح برش خورده پس از کندن نوار ≤5٪ باشد، واجد شرایط است.

برای ایجاد تعادل بین جریان عبوری و بازگشت سیگنال، از ریخته‌گری مسی شبکه‌ای شکل (فاصله شبکه‌ها ≤10 میل) استفاده می‌شود.

تنش کششی ≤15MPa، تنش فشاری ≤10MPa، برای جلوگیری از تغییر شکل فویل مس.

هیچ گونه باقیمانده رزین یا خرده‌های حفاری وجود ندارد، که با مشاهده مقطع متالوگرافی تأیید شده است.

پس از کهنه شدن در دمای ۸۵ درجه سانتی‌گراد/۸۵٪ رطوبت نسبی به مدت ۱۶۸ ساعت، تفاوت رنگ ΔE≤۳ بود.

از یک دستگاه پروفیل‌سنج سطح برای اندازه‌گیری مقدار Ra استفاده می‌شود و Ra فویل مسی معمولی ≤5μm است.

یک وایای ۰.۵ میلی‌متری می‌تواند حدود ۰.۵ تا ۱ آمپر جریان عبور دهد و تعداد وایاها باید بر اساس تقاضای جریان واقعی تعیین شود.

از طیف‌سنج فلورسانس اشعه ایکس (XRF) برای اندازه‌گیری ضخامت لایه مس در موقعیت‌های مختلف، با انحراف ≤10٪ استفاده می‌شود.

تلرانس ابعاد کلی ±0.1 میلی‌متر، انحراف زاویه ±0.5 درجه.

امپدانس ترمینال را تطبیق دهید، توپولوژی مسیر را بهینه کنید و مسیرهای زاویه قائمه و ناپیوستگی‌های امپدانس را کاهش دهید.

اکسیداسیون خفیف را می‌توان با میکرواچینگ شیمیایی درمان کرد و اکسیداسیون شدید نیاز به عملیات سطحی مجدد دارد.

کشش غربال ۲۵-۳۵ نیوتن بر سانتی‌متر، فشار تی ۳-۵ کیلوگرم بر سانتی‌متر، سرعت ۳۰-۵۰ میلی‌متر بر ثانیه.

لایه قدرت و لایه زمین در مجاورت هم قرار دارند، لایه‌های سیگنال در وسط قرار گرفته‌اند و یکنواختی ضخامت رسانه کنترل می‌شود.

از یک دستگاه سختی‌سنجی میکرو ویکرز استفاده می‌شود که فاصله بین نقاط آزمایش ≥0.5 میلی‌متر است و مقدار میانگین گرفته می‌شود.

از موقعیت‌یابی نقطه‌ای استفاده می‌شود و انحراف توسط یک دستگاه AOI شناسایی و جبران می‌شود.

پس از ۵۰۰ بار مالش (فشار ۵۰۰ گرم)، هیچ ساییدگی یا تماس آشکاری با مس مشاهده نشد.

از مواد لایه بافر (مانند فیلم‌های چسب رسانای حرارتی) استفاده کنید یا شیارهای تنش‌زدایی طراحی کنید.

می‌توان از مسدود کردن رزین + آبکاری سطحی یا پر کردن با خمیر لحیم و سپس عمل‌آوری استفاده کرد.

برای محاسبه تعداد منافذ در واحد سطح، از روش نفوذ گاز یا مشاهده میکروسکوپی متالوگرافی استفاده می‌شود.

سرعت خیلی بالا مستعد ایجاد پلیسه است و سرعت خیلی پایین بر راندمان تأثیر می‌گذارد، که باید با توجه به ضخامت فویل مسی تنظیم شود.

فاصله ردیابی را افزایش دهید (قانون ≥3W)، خطوط محافظ زمین را وارد کنید و تخصیص لایه مسیریابی را بهینه کنید.

تنش پسماند باعث تغییر شکل و ترک خوردگی فویل مسی شده و قابلیت اطمینان درازمدت را کاهش می‌دهد.

نقص‌های موضعی را می‌توان به صورت دستی دوباره چاپ کرد و نقص‌های بزرگ باید دوباره چاپ و اصلاح شوند.

فاصله بین مسیرها ≥20 میلی‌لیتر است، تعداد آنها بر اساس تقاضای جریان عبوری محاسبه می‌شود و به صورت متقارن توزیع شده‌اند.

برای تعیین مقدار تنش داخلی از روش پراش اشعه ایکس یا آزمون حلقه تنش استفاده می‌شود.

زبری زیاد باعث آبکاری ناهموار و افزایش اختلاف ضخامت مس سوراخ می‌شود.

پس از آزمایش پیری UV (500 ساعت)، هیچ تغییر رنگی یا گچی شدن وجود ندارد.

آبکاری طلای سخت عمر درج و استخراج بیش از ۱۰۰۰ بار دارد و فرآیند غوطه‌وری طلا حدود ۵۰ تا ۱۰۰ بار است.

هزینه وایاهای کور و مدفون 30 تا 50 درصد بیشتر از سوراخ‌های عبوری است و این افزایش هزینه در مورد مس ضخیم قابل توجه‌تر است.