Placa de circuito impresso de cobre espesso

Refere-se a placas de circuito impresso com espessura de folha de cobre ≥3oz (105μm), usadas em fontes de alimentação de alta potência, eletrônica automotiva, etc.

As especificações comuns incluem 3 oz, 4 oz, 5 oz, 6 oz, com um máximo de 20 oz.

O custo de fabricação é de 30% a 80% maior devido à dificuldade de corrosão, ao longo tempo de galvanoplastia e à alta taxa de refugo.

Para folhas de cobre de 3 onças, o método convencional é de 8 mil/8 mil, e processos especiais podem atingir 5 mil/5 mil.

É necessário um processo de deposição de longo prazo para garantir a uniformidade da camada de cobre. A espessura da camada de cobre nos orifícios precisa atingir 25-75 μm, e diferenças de espessura entre as aberturas e as paredes dos orifícios são comuns.

Normalmente entre 0,8 e 1,2, podendo ser aumentado para valores acima de 1,5 por meio de corrosão em etapas ou conformação a laser.

Aumentar as vias de dissipação de calor (abertura ≥0,4 mm), usar materiais termicamente condutores à base de metal e projetar camadas de folha de cobre de grande área.

Para uma folha de cobre de 1 oz, a capacidade de condução de corrente da fiação unilateral com um aumento de temperatura de 10 °C é de cerca de 1 A/mm, e com 3 oz essa capacidade pode ser aumentada para 2,5 a 3 A/mm.

Quanto mais espessa a folha de cobre, menor a flexibilidade. Não é recomendável dobrá-la para folhas com mais de 6 oz (aproximadamente 170 g), e o raio mínimo de curvatura para folhas de 3 oz (aproximadamente 85 g) é de ≥5 mm.

Margem da largura da linha ≥20%, abertura mínima ≥0,3 mm, espessura do cobre do furo ≥25 μm e aumento da densidade de pontos de teste.

A velocidade de rotação é 20% a 30% menor do que a de uma placa de circuito impresso comum (cerca de 60.000 a 80.000 rotações por minuto), e a taxa de avanço é de 0,02 a 0,04 mm/rev.

ENIG é adequado para sinais de alta frequência. O OSP tem baixo custo, mas baixa resistência à oxidação. O revestimento de ouro duro é adequado para conectores de alta pressão.

Na faixa de frequência de 10 GHz, a perda de sinal de uma folha de cobre de 6 onças é cerca de 1,5 dB/polegada maior do que a de uma folha de 1 onça.

Design simétrico com folha de cobre, temperatura de laminação de 180-200℃, pressão de 100-150 psi, taxa de resfriamento ≤3℃/min.

O padrão IPC é ≤12,5 μm, enquanto sinais de alta velocidade exigem ≤5 μm, o que pode ser melhorado por deposição química de cobre + preenchimento por eletrodeposição.

A média do setor é de 75% a 85%, e o rendimento para quantidades acima de 6 onças pode cair abaixo de 70%.

Veículos de novas energias (pilhas de carregamento, inversores), fontes de alimentação industriais, fontes de alimentação para servidores, aeroespacial e outros campos.

Aplicações convencionais de 0,8 a 1,2 milésimos de polegada (mil), enquanto aplicações de alta tensão exigem de 1,5 a 2 milésimos de polegada (mil), que precisam cobrir a folha de cobre para evitar fuga de corrente.

Reduzir processos especiais, uniformizar a espessura da folha de cobre, aumentar o tamanho dos lotes e evitar um número excessivo de vias cegas/enterradas.

A capacidade de tratamento da solução ácida de revestimento de cobre é de cerca de 100-150 Ah/L, e as concentrações de íons de cobre e íons de cloreto precisam ser analisadas regularmente.

Força de descascamento ≥1,5 N/mm (1 oz), 3 oz requerem ≥2,5 N/mm.

Utilize substrato com alta temperatura de transição vítrea (≥170℃), pressão de laminação uniforme e remova os detritos da perfuração após a conclusão do processo.

Temperatura da solução de ataque alcalino: 45-55℃, densidade: 1,2-1,3, pressão de pulverização: 0,8-1,2MPa.

Os furos de passagem precisam ser 100% cobertos com máscara de solda, e o tamanho da abertura deve ser 0,2-0,3 mm maior que a abertura principal para evitar o transbordamento da solda.

Alterações na espessura da folha de cobre causam flutuações na impedância. É necessário simular e otimizar a largura da linha e a espessura do dielétrico com uma tolerância de ±5%.

O processo convencional tem uma profundidade de 0,3 mm, enquanto a perfuração a laser pode atingir 0,15 mm, mas com um custo elevado.

É necessário passar pelo teste de imersão em estanho a 260°C por três vezes durante 10 segundos, sem que haja separação da parede do orifício ou descamação da folha de cobre.

Quando a rugosidade Ra > 3 μm, a perda de sinal aumenta em 10% a 15%, sendo necessária uma folha de cobre de baixa rugosidade (VLP).

Adote um design de malha de folha de cobre, aumente os caminhos de derivação de corrente e a largura da linha dos caminhos principais seja ≥10 mil.

Para tensões convencionais, é necessário um isolante de ≥4 mil (polegadas); para alta tensão, são necessários isolantes de ≥8 mil (polegadas) para evitar ruptura por arco voltaico.

Densidade de corrente de 0,8 a 1,2 A/dm², controle preciso da concentração de aditivos e tempo de eletrodeposição de 2 a 3 vezes maior que o de uma placa de circuito impresso comum.

Utilize um instrumento de medição óptica 3D, com distorção ≤0,7% e deformação local ≤0,1 mm.

Tempo de imersão ≤3 segundos, ângulo de molhamento

Otimize o design do painel, reduza o desperdício nas bordas e adote um design de zoneamento com espessura escalonada da folha de cobre.

Concentração de íons de paládio de 0,02 a 0,05 g/L, temperatura de 30 a 35 °C e tempo de 10 a 15 minutos para garantir a cobertura uniforme da parede do orifício.

Uma espessura dielétrica de 1 milésimo de polegada (0,025 mm) pode suportar cerca de 500 V, e o espaçamento do isolamento e da folha de cobre precisam ser projetados de acordo com o nível de tensão.

Umidade de armazenamento ≤40%, temperatura ≤25℃, embalagem oportuna após tratamento de superfície, utilizando sacos à prova de umidade + dessecantes.

Velocidade da fresa: 25.000 a 30.000 rotações por minuto; taxa de avanço: 800 a 1200 mm/min para evitar rebarbas nas bordas.

Asse em forno a 150-160°C por 60-90 minutos, até atingir dureza ≥2H e a adesão passar no teste de corte cruzado.

A largura da área dividida deve ser ≥20 mil, evitando ângulos agudos, e as diferentes camadas de potência devem ser conectadas por meio de matrizes de vias.

Dureza Vickers ≥80HV para evitar danos mecânicos e desgaste.

Processo DES, concentração de permanganato de potássio de 80-100 g/L, temperatura de 60-70 °C, tempo de 15-20 minutos.

Utilize materiais dielétricos com baixa relação Dk/Df, controle a rugosidade da folha de cobre e otimize a continuidade do plano de aterramento.

Recozimento após a laminação, mantendo a temperatura entre 120-150°C por 2-3 horas para aliviar a tensão.

Precisa suportar a limpeza com álcool isopropílico, fluxo de solda, etc., sem inchar ou descolorir.

O espaçamento deve ser de pelo menos 20 mil (aproximadamente 50 mm), evitando o superaquecimento em áreas densas, e um arranjo em forma de flor de ameixa pode ser adotado.

Tecnologia de eletrodeposição pulsada, espaçamento entre o ânodo e a placa de 10 a 15 cm, e verificação regular da solubilidade do ânodo.

O custo da perfuração a laser é cerca de 3 a 5 vezes maior, mas com maior precisão e abertura menor.

A soldagem por imersão em prata é rápida, a ENIG possui alta confiabilidade e a OSP precisa concluir a soldagem em até 72 horas.

Selecione um substrato com um coeficiente de expansão térmica (CTE) semelhante ao da folha de cobre (como o FR-4 de alta temperatura de transição vítrea, com um CTE de cerca de 14 ppm/°C) para reduzir o estresse térmico.

O padrão IPC exige ≤10 poros/cm², e aplicações de alta confiabilidade exigem ≤5 poros/cm², o que pode ser melhorado por meio de eletrodeposição de furos passantes.

O diâmetro da almofada é igual ao diâmetro do furo + 0,6 mm (convencional), sendo necessário um aumento de 0,1 a 0,2 mm em encapsulamentos de cobre espessos para compensar o desvio de corrosão.

A máscara de solda preta possui forte absorção de calor, com uma temperatura superficial de 3 a 5 °C superior à da máscara de solda branca, mas tem pouco impacto na dissipação de calor geral.

Espessura da camada de níquel: 3-5 μm, espessura da camada de ouro: 0,05-0,1 μm, pH da solução de revestimento: 4,8-5,2, temperatura: 85-90 °C.

É utilizado o processo de micro-ataque químico, com a quantidade de micro-ataque controlada entre 0,5 e 1 μm, ou tratamento de retificação mecânica.

A tensão de teste convencional é de 1000V CA/1 minuto, e aplicações de alta tensão exigem um aumento para 2000-5000V CA.

Para folhas de cobre com menos de 3 onças (85 g), recomenda-se que a densidade de fiação em um único lado seja ≤15 cm²/100 cm², e placas multicamadas precisam equilibrar a integridade do sinal e a capacidade de condução de corrente.

A taxa de alongamento deve ser ≥20% para garantir que não ocorra fratura sob tensão mecânica.

A precisão de ±50μm (convencional) e a precisão de placas de alta velocidade precisam ser aprimoradas para ±25μm, utilizando um sistema de posicionamento a laser.

Precisa suportar soldagem por refluxo a 280°C durante 5 segundos sem apresentar bolhas ou rachaduras.

O teste de descascamento a 90° é utilizado para registrar a força de descascamento por unidade de largura, com o padrão ≥1,5 N/mm.

A relação entre a profundidade do furo cego e o diâmetro do furo (relação de aspecto) deve ser ≤3:1 para evitar o preenchimento inadequado da galvanoplastia.

O teor de fósforo na camada de niquelagem química deve ser controlado entre 7% e 9% para garantir a resistência à corrosão.

São utilizadas fresas revestidas (como as com revestimento de TiAlN), e as fresas são substituídas regularmente (a cada 50-100 m² de processamento).

Controle a continuidade da impedância, reduza o comprimento do stub via, utilize transmissão de sinal diferencial e adicione uma camada de blindagem.

±10% (convencional), e aplicações de alta precisão precisam ser controladas dentro de ±5%.

Teste de corte transversal: o produto é considerado aprovado se a área afetada após a remoção da fita adesiva for ≤5%.

A técnica de vazamento de cobre em formato de grade é utilizada (espaçamento da grade ≤10 mil) para equilibrar a condução de corrente e o retorno do sinal.

Tensão de tração ≤15MPa, tensão de compressão ≤10MPa, para evitar a deformação da folha de cobre.

Ausência de resíduos de resina ou detritos de perfuração, confirmada pela observação da seção metalográfica.

Após envelhecimento a 85℃/85% UR durante 168 horas, a diferença de cor ΔE≤3.

Um perfilômetro de superfície é usado para medir o valor de Ra, e o Ra da folha de cobre convencional é ≤5μm.

Um único furo metalizado de 0,5 mm pode conduzir cerca de 0,5 a 1 A, e o número de furos metalizados precisa ser determinado de acordo com a demanda real de corrente.

Um espectrômetro de fluorescência de raios X (XRF) é usado para medir a espessura da camada de cobre em diferentes posições, com um desvio ≤10%.

Tolerância dimensional do contorno ±0,1 mm, desvio angular ±0,5°.

Ajustar a impedância dos terminais, otimizar a topologia da trilha e reduzir trilhas em ângulo reto e descontinuidades de impedância.

Oxidações leves podem ser tratadas com microataque químico, enquanto oxidações severas requerem um novo tratamento de superfície.

Tensão da tela: 25-35 N/cm, pressão do rodo: 3-5 kg/cm, velocidade: 30-50 mm/s.

A camada de potência e a camada de aterramento são adjacentes, as camadas de sinal estão intercaladas no meio, e a uniformidade da espessura do meio é controlada.

Utiliza-se um microdurômetro Vickers, com distância entre os pontos de teste ≥0,5 mm, e calcula-se o valor médio.

O posicionamento por pontos de marcação é utilizado, e o desvio é detectado e compensado por um dispositivo AOI.

Após 500 fricções (pressão de 500g), não há desgaste visível nem exposição do cobre.

Utilize materiais de camada de amortecimento (como filmes adesivos termicamente condutores) ou projete ranhuras para alívio de tensão.

Pode-se usar tamponamento com resina + galvanoplastia de superfície, ou preenchimento com pasta de solda e posterior cura.

O método de permeação de gás ou a observação em microscópio metalográfico são usados ​​para calcular o número de poros por unidade de área.

Uma velocidade muito alta tende a produzir rebarbas, e uma velocidade muito baixa afeta a eficiência, sendo necessário ajustá-la de acordo com a espessura da folha de cobre.

Aumente o espaçamento entre as trilhas (regra ≥3W), insira linhas de blindagem de aterramento e otimize a alocação da camada de roteamento.

A tensão residual causará deformação e fissuras na folha de cobre, reduzindo a confiabilidade a longo prazo.

Defeitos localizados podem ser reimpressos manualmente, enquanto defeitos de grande área precisam ser reimpressos e corrigidos.

O espaçamento entre vias é ≥20 mil, o número é calculado de acordo com a demanda de corrente e elas são distribuídas simetricamente.

O método de difração de raios X ou o teste do anel de tensão são usados ​​para quantificar o valor da tensão interna.

Uma rugosidade elevada causará uma galvanoplastia irregular e aumentará a diferença de espessura do cobre no furo.

Após o teste de envelhecimento por UV (500 horas), não houve descoloração ou esbranquiçamento.

O revestimento de ouro duro tem uma vida útil de inserção e extração superior a 1000 vezes, enquanto o processo de imersão em ouro dura cerca de 50 a 100 vezes.

O custo de vias cegas e enterradas é de 30% a 50% maior do que o de furos passantes, e o aumento de custo é ainda mais significativo no caso de cobre espesso.