Circuit imprimé en cuivre épais

Il s'agit de cartes de circuits imprimés avec une épaisseur de feuille de cuivre ≥ 3 oz (105 μm), utilisées dans les alimentations haute puissance, l'électronique automobile, etc.

Les spécifications courantes comprennent 3 oz, 4 oz, 5 oz, 6 oz, avec un maximum de 20 oz.

Le coût de fabrication est de 30 % à 80 % plus élevé en raison de la difficulté de la gravure, du long temps d'électroplacage et du taux de rebut élevé.

Pour une feuille de cuivre de 3 oz, l'épaisseur conventionnelle est de 8 mil/8 mil, et des procédés spéciaux peuvent atteindre 5 mil/5 mil.

Un dépôt de longue durée est nécessaire pour garantir l'uniformité de la couche de cuivre. L'épaisseur du cuivre dans les trous doit atteindre 25 à 75 µm, et des différences d'épaisseur entre l'ouverture et les parois des trous sont susceptibles d'apparaître.

Normalement de 0,8 à 1,2, valeur qui peut être augmentée à plus de 1,5 par gravure par étapes ou par formage laser.

Augmenter les vias de dissipation de chaleur (ouverture ≥ 0,4 mm), utiliser des matériaux thermoconducteurs à base de métal et concevoir des couches de feuille de cuivre de grande surface.

Pour une feuille de cuivre de 1 oz, la capacité de transport de courant d'un câblage unilatéral à une élévation de température de 10 ℃ est d'environ 1 A/mm, et pour 3 oz, elle peut être augmentée à 2,5-3 A/mm.

Plus la feuille de cuivre est épaisse, moins elle est flexible. Le pliage est déconseillé pour les feuilles de plus de 6 oz, et le rayon de courbure minimal pour les feuilles de 3 oz est de 5 mm ou plus.

Marge de largeur de ligne ≥20%, ouverture minimale ≥0,3mm, épaisseur de cuivre du trou ≥25μm et augmentation de la densité des points de test.

La vitesse de rotation est de 20 à 30 % inférieure à celle d'un PCB ordinaire (environ 60 000 à 80 000 tours par minute), et la vitesse d'avance est de 0,02 à 0,04 mm/tour.

L'ENIG convient aux signaux haute fréquence. L'OSP est économique mais offre une faible résistance à l'oxydation. Le plaquage or dur est adapté aux connecteurs à haute fréquence d'insertion.

Dans la bande de fréquence de 10 GHz, la perte de signal d'une feuille de cuivre de 6 oz est d'environ 1,5 dB/pouce supérieure à celle d'une feuille de 1 oz.

Conception symétrique de feuille de cuivre, température de lamination 180-200℃, pression 100-150psi, vitesse de refroidissement ≤3℃/min.

La norme IPC ≤12,5 μm, les signaux à haute vitesse nécessitent ≤5 μm, ce qui peut être amélioré par dépôt chimique de cuivre + remplissage par électroplacage.

La moyenne du secteur se situe entre 75 % et 85 %, et le rendement pour les lots de plus de 6 oz peut chuter en dessous de 70 %.

Véhicules à énergies nouvelles (bornes de recharge, onduleurs), alimentations électriques industrielles, alimentations électriques pour serveurs, aérospatiale et autres domaines.

Les applications haute tension classiques nécessitent une épaisseur de 0,8 à 1,2 mil, soit 1,5 à 2 mil, qui doit recouvrir la feuille de cuivre pour éviter les courants de fuite.

Réduisez les procédés spéciaux, unifiez l'épaisseur de la feuille de cuivre, augmentez la taille des lots et évitez un trop grand nombre de vias borgnes/enterrés.

La capacité de traitement d'une solution de cuivrage acide est d'environ 100 à 150 Ah/L, et les concentrations d'ions cuivre et d'ions chlorure doivent être analysées régulièrement.

Résistance au pelage ≥1,5 N/mm (1 oz), 3 oz nécessitent ≥2,5 N/mm.

Utiliser un substrat à Tg élevée (≥170℃), une pression de stratification uniforme et éliminer rapidement les débris de perçage après le perçage.

Température de la solution de gravure alcaline 45-55℃, densité 1,2-1,3, pression de pulvérisation 0,8-1,2MPa.

Les vias doivent être recouverts à 100 % de vernis épargne, et la taille de l'ouverture est de 0,2 à 0,3 mm supérieure à celle de l'orifice pour éviter les débordements de soudure.

Les variations d'épaisseur de la feuille de cuivre entraînent des fluctuations d'impédance. Il est nécessaire de simuler et d'optimiser la largeur de ligne et l'épaisseur du diélectrique avec une tolérance de ±5 %.

Le procédé conventionnel permet d'atteindre 0,3 mm, et le perçage laser peut atteindre 0,15 mm, mais à un coût élevé.

Il doit réussir le test d'immersion à l'étain à 260 °C pendant 10 secondes à trois reprises sans séparation des parois des trous ni décollement de la feuille de cuivre.

Lorsque la rugosité Ra>3μm, la perte de signal augmente de 10 à 15 %, et une feuille de cuivre à faible rugosité (VLP) est nécessaire.

Adoptez une conception de feuille de cuivre en treillis, augmentez les chemins de dérivation de courant et la largeur de ligne des chemins clés ≥10 mil.

Les conducteurs conventionnels nécessitent une épaisseur de ≥4 mil, tandis que les conducteurs haute tension nécessitent une épaisseur de ≥8 mil pour éviter les claquages ​​par contournement.

Densité de courant de 0,8 à 1,2 A/dm², contrôle précis de la concentration d'additifs et durée d'électroplacage 2 à 3 fois supérieure à celle d'un PCB ordinaire.

Utilisez un instrument de mesure optique 3D, avec une déformation ≤0,7% et une déformation locale ≤0,1mm.

Temps d'immersion ≤3 secondes, angle de mouillage

Optimiser la conception des panneaux, réduire les déchets de bordure et adopter une conception de zonage à épaisseur de feuille de cuivre étagée.

Concentration en ions palladium de 0,02 à 0,05 g/L, température de 30 à 35 °C, durée de 10 à 15 minutes pour assurer une couverture uniforme de la paroi du trou.

Une épaisseur diélectrique de 1 mil peut supporter environ 500 V, et l'espacement de l'isolation et de la feuille de cuivre doit être conçu en fonction du niveau de tension.

Humidité de stockage ≤40%, température ≤25℃, emballage en temps opportun après traitement de surface, en utilisant des sacs étanches à l'humidité + dessiccants.

Vitesse de la fraise : 25 000 à 30 000 tours par minute, vitesse d’avance : 800 à 1 200 mm/min pour éviter les bavures.

Cuire au four à 150-160℃ pendant 60-90 minutes, dureté ≥2H et l'adhérence réussit le test de coupe croisée.

La largeur de la zone divisée ≥ 20 mil, éviter les angles aigus et connecter les différentes couches d'alimentation avec des réseaux de vias.

Dureté Vickers ≥80HV pour prévenir les dommages mécaniques et l'usure.

Procédé DES, concentration de permanganate de potassium 80-100 g/L, température 60-70 ℃, durée 15-20 minutes.

Utilisez des matériaux diélectriques à faible Dk/Df, contrôlez la rugosité de la feuille de cuivre et optimisez la continuité du plan de masse.

Recuit après la lamination, maintien à 120-150℃ pendant 2-3 heures pour libérer les contraintes.

Il doit résister au nettoyage avec de l'alcool isopropylique, du flux, etc., sans gonflement ni décoloration.

Espacement ≥ 20 mil, éviter la surchauffe en cas de forte densité, et une disposition en fleur de prunier peut être adoptée.

Technologie de galvanoplastie pulsée, espacement anode-carte de 10 à 15 cm et contrôle régulier de la solubilité de l'anode.

Le coût du perçage laser est environ 3 à 5 fois supérieur, mais avec une précision accrue et une ouverture plus petite.

Le soudage par immersion à l'argent est rapide, le soudage ENIG offre une grande fiabilité et le soudage OSP doit être terminé en moins de 72 heures.

Choisir un substrat dont le coefficient de dilatation thermique (CTE) est similaire à celui d'une feuille de cuivre (par exemple, un FR-4 à haute température de transition vitreuse (Tg) avec un CTE d'environ 14 ppm/°C) afin de réduire les contraintes thermiques.

La norme IPC exige ≤10 pores/cm² et les applications à haute fiabilité exigent ≤5 pores/cm², ce qui peut être amélioré par électroplacage traversant.

Le diamètre de la pastille = diamètre du trou + 0,6 mm (classique), et une augmentation de 0,1 à 0,2 mm est nécessaire dans les cas de cuivre épais pour compenser l'écart de gravure.

Le vernis épargne noir absorbe fortement la chaleur, avec une température de surface de 3 à 5 °C supérieure à celle du vernis épargne blanc, mais a peu d'impact sur la dissipation thermique globale.

Épaisseur de la couche de nickel 3-5 μm, épaisseur de la couche d'or 0,05-0,1 μm, pH de la solution de placage 4,8-5,2, température 85-90 ℃.

On utilise un procédé de micro-gravure chimique, avec une quantité de micro-gravure contrôlée à 0,5-1 μm, ou un traitement de meulage mécanique.

La tension d'essai conventionnelle est de 1000 V CA/1 minute, et les applications haute tension nécessitent une augmentation à 2000-5000 V CA.

Sous une feuille de cuivre de 3 oz, la densité de câblage simple face recommandée est de ≤15 cm²/100 cm², et les cartes multicouches doivent équilibrer l'intégrité du signal et la capacité de transport de courant.

Le taux d'allongement doit être ≥20% pour garantir l'absence de fracture sous contrainte mécanique.

±50μm (conventionnel), et les cartes à haute vitesse doivent être améliorées à ±25μm, en utilisant un système de positionnement laser.

Il doit résister à une soudure par refusion à 280 °C pendant 5 secondes sans cloquer ni se fissurer.

Le test de pelage à 90° est utilisé pour enregistrer la force de pelage par unité de largeur, avec la norme ≥1,5 N/mm.

Le rapport entre la profondeur du trou borgne et son diamètre (rapport d'aspect) ≤ 3:1 pour éviter un mauvais remplissage par électroplacage.

La teneur en phosphore de la couche de nickelage chimique doit être contrôlée entre 7 et 9 % pour garantir la résistance à la corrosion.

Des fraises revêtues (comme le revêtement TiAlN) sont utilisées et les fraises sont remplacées régulièrement (remplacées tous les 50 à 100 m² de traitement).

Contrôler la continuité de l'impédance, réduire la longueur du stub, utiliser la transmission du signal différentiel et ajouter une couche de blindage.

±10% (conventionnel), et les applications de haute précision doivent être contrôlées à ±5% près.

Test de coupe croisée, et il est qualifié si la zone de décollement après pelage du ruban est ≤5%.

On utilise un coulage de cuivre en forme de grille (espacement de la grille ≤10 mil) pour équilibrer le transport du courant et le retour du signal.

Contrainte de traction ≤15MPa, contrainte de compression ≤10MPa, pour éviter la déformation de la feuille de cuivre.

Aucun résidu de résine ni débris de forage, confirmé par observation de la section métallographique.

Après vieillissement à 85℃/85% HR pendant 168 heures, la différence de couleur ΔE≤3.

Un profilomètre de surface est utilisé pour mesurer la valeur Ra, et la valeur Ra ​​de la feuille de cuivre conventionnelle est ≤5μm.

Un seul via de 0,5 mm peut transporter environ 0,5 à 1 A, et le nombre de vias doit être déterminé en fonction de la demande réelle en courant.

Un spectromètre de fluorescence X (XRF) est utilisé pour mesurer l'épaisseur de la couche de cuivre à différentes positions, avec un écart ≤10%.

Tolérance dimensionnelle du contour ±0,1 mm, écart angulaire ±0,5°.

Adapter l'impédance des bornes, optimiser la topologie des pistes et réduire les pistes à angle droit et les discontinuités d'impédance.

Une légère oxydation peut être traitée par micro-gravure chimique, tandis qu'une oxydation sévère nécessite un traitement de surface.

Tension de l'écran 25-35N/cm, pression de la raclette 3-5kg/cm, vitesse 30-50mm/s.

La couche d'alimentation et la couche de masse sont adjacentes, les couches de signal sont intercalées au milieu et l'uniformité de l'épaisseur du milieu est contrôlée.

On utilise un testeur de dureté micro-Vickers, avec une distance entre les points de test ≥0,5 mm, et on prend la valeur moyenne.

Le positionnement par points de repère est utilisé, et l'écart est détecté et compensé par un dispositif AOI.

Après 500 frottements (pression de 500 g), il n'y a pas d'usure évidente ni d'exposition de cuivre.

Utilisez des matériaux de couche tampon (tels que des films adhésifs thermoconducteurs) ou concevez des fentes de décharge de contrainte.

On peut utiliser le bouchage à la résine suivi d'un traitement électrolytique de surface, ou le remplissage à la pâte à braser suivi d'un durcissement.

La méthode de perméation gazeuse ou l'observation au microscope métallographique est utilisée pour calculer le nombre de pores par unité de surface.

Une vitesse trop élevée risque de produire des bavures, et une vitesse trop faible affecte l'efficacité, qui doit être ajustée en fonction de l'épaisseur de la feuille de cuivre.

Augmentez l'espacement des pistes (règle ≥3W), insérez des lignes de blindage de masse et optimisez l'allocation de la couche de routage.

Les contraintes résiduelles provoqueront une déformation et une fissuration de la feuille de cuivre, réduisant ainsi sa fiabilité à long terme.

Les défauts localisés peuvent être corrigés manuellement, tandis que les défauts de grande surface doivent être corrigés et polymérisés.

L'espacement des vias ≥ 20 mil, leur nombre est calculé en fonction de la demande de transport de courant, et ils sont répartis symétriquement.

La méthode de diffraction des rayons X ou le test de contrainte annulaire est utilisé pour quantifier la valeur de la contrainte interne.

Une rugosité élevée entraînera un dépôt électrolytique irrégulier et augmentera la différence d'épaisseur du cuivre des trous.

Après un test de vieillissement aux UV (500 heures), il n'y a pas de décoloration ni de farinage.

Le plaquage à l'or dur a une durée de vie d'insertion et d'extraction de plus de 1000 fois, et le processus d'immersion à l'or est d'environ 50 à 100 fois.

Le coût des vias borgnes et enterrés est de 30 à 50 % plus élevé que celui des trous traversants, et cette augmentation de coût est encore plus importante dans le cas du cuivre épais.