Debela bakrena tiskana vezja

Nanaša se na tiskana vezja z debelino bakrene folije ≥ 3 oz (105 μm), ki se uporabljajo v visokonapetostnih napajalnikih, avtomobilski elektroniki itd.

Običajne specifikacije vključujejo 3 oz, 4 oz, 5 oz, 6 oz, z največ 20 oz.

Stroški izdelave so zaradi težkega jedkanja, dolgega časa galvanizacije in visoke stopnje odpadkov za 30–80 % višji.

Za 3oz bakreno folijo je običajna debelina 8mil/8mil, s posebnimi postopki pa je mogoče doseči 5mil/5mil.

Za zagotovitev enakomernosti bakrene plasti je potrebno dolgotrajno nanašanje. Debelina bakra v luknji mora doseči 25–75 μm, pri čemer se lahko pojavijo razlike v debelini med odprtinami luknje in stenami.

Običajno 0,8–1,2, kar se lahko s postopnim jedkanjem ali laserskim oblikovanjem poveča na več kot 1,5.

Povečajte odvajanje toplote skozi prehodne odprtine (odprtina ≥0,4 mm), uporabite toplotno prevodne materiale na osnovi kovin in oblikujte plasti bakrene folije velike površine.

Za 1 oz bakrene folije je nosilnost enostranskega ožičenja pri dvigu temperature za 10 ℃ približno 1 A/mm, pri 3 oz pa se lahko poveča na 2,5-3 A/mm.

Debelejša kot je bakrena folija, slabša je prožnost. Upogibanje ni priporočljivo za debeline nad 170 g, minimalni polmer upogibanja za debelino 90 g pa je ≥ 5 mm.

Širina črte ≥20 %, najmanjša odprtina ≥0,3 mm, debelina bakrene luknje ≥25 μm in povečanje gostote testnih točk.

Hitrost vrtenja je 20–30 % nižja kot pri navadnih tiskanih vezjih (približno 60.000–80.000 vrtljajev na minuto), hitrost podajanja pa je 0,02–0,04 mm/vrt.

ENIG je primeren za visokofrekvenčne signale. OSP ima nizke stroške, vendar šibko odpornost proti oksidaciji. Trda pozlata je primerna za konektorje z veliko vtičnicami.

V frekvenčnem pasu 10 GHz je izguba signala pri 6-unčni bakreni foliji približno 1,5 dB/inch višja kot pri 1-unčni.

Simetrična zasnova bakrene folije, temperatura laminiranja 180–200 ℃, tlak 100–150 psi, hitrost hlajenja ≤ 3 ℃/min.

Standard IPC ≤12,5 μm, za visokohitrostne signale je potrebno ≤5 μm, kar je mogoče izboljšati s kemičnim nanašanjem bakra + galvaniziranim polnjenjem.

Povprečje v industriji je 75–85 %, izkoristek nad 170 ml pa lahko pade pod 70 %.

Nova energetska vozila (polnilni piloti, razsmerniki), industrijski napajalniki, napajalniki za strežnike, vesoljska in druga področja.

Konvencionalne visokonapetostne aplikacije z debelino 0,8–1,2 mil zahtevajo 1,5–2 mil, ki morajo prekriti bakreno folijo, da se prepreči plazenje.

Zmanjšajte število posebnih postopkov, poenotite debelino bakrene folije, povečajte velikost serije in se izognite prevelikemu številu slepih/zakopanih prehodov.

Kapaciteta obdelave kisle raztopine za bakrenje je približno 100-150 Ah/L, koncentracije bakrovih ionov in kloridnih ionov pa je treba redno analizirati.

Odpornost proti luščenju ≥1,5 N/mm (1 oz), za 3 oz je potrebnih ≥2,5 N/mm.

Uporabite substrat z visoko Tg (≥170 ℃), enakomeren tlak laminiranja in pravočasno odstranite ostanke svedra po vrtanju.

Temperatura alkalne jedkalne raztopine 45-55 ℃, specifična teža 1,2-1,3, tlak pršenja 0,8-1,2 MPa.

Prehodi morajo biti 100 % prekriti s spajkalno masko, velikost odprtine pa je 0,2–0,3 mm večja od odprtine, da se prepreči prelivanje spajke.

Spremembe debeline bakrene folije povzročajo nihanja impedance. Širino vodnika in debelino dielektrika je treba simulirati in optimizirati s toleranco ±5 %.

Konvencionalni postopek je 0,3 mm, lasersko vrtanje pa lahko doseže 0,15 mm, vendar z visokimi stroški.

Mora opraviti trikratni test potopitve v kositer pri 260 ℃/10 s brez ločitve stene luknje ali luščenja bakrene folije.

Ko je hrapavost Ra > 3 μm, se izguba signala poveča za 10 %–15 %, zato je potrebna bakrena folija z nizko hrapavostjo (VLP).

Uporabite zasnovo iz mrežaste bakrene folije, povečajte poti tokovnega premostitvenega toka in širino črte ključnih poti ≥10mil.

Konvencionalna napetost ≥4 mil, visoka napetost zahteva ≥8 mil, da se prepreči preboj zaradi preskoka.

Gostota toka 0,8–1,2 A/dm², natančen nadzor koncentracije dodatkov in čas galvanizacije je 2–3-krat daljši od običajnega tiskanega vezja.

Uporabite 3D optični merilni instrument z upogibanjem ≤ 0,7 % in lokalno deformacijo ≤ 0,1 mm.

Čas potopitve ≤3 sekunde, kot omočenja

Optimizirajte zasnovo plošče, zmanjšajte odpadke na robovih in uporabite stopničasto zasnovo coniranja debeline bakrene folije.

Koncentracija paladijevih ionov 0,02–0,05 g/L, temperatura 30–35 ℃, čas 10–15 minut za zagotovitev enakomerne pokritosti stene luknje.

Debelina dielektrika 1 mil lahko prenese približno 500 V, razmik izolacije in razmik bakrene folije pa je treba načrtovati glede na napetostno raven.

Vlažnost pri skladiščenju ≤40 %, temperatura ≤25 ℃, pravočasno pakiranje po površinski obdelavi z uporabo vrečk, odpornih proti vlagi, + sušilnih sredstev.

Hitrost rezkarja 25.000–30.000 vrtljajev na minuto, hitrost podajanja 800–1200 mm/min za preprečevanje robnih ostružkov.

Pecite pri 150-160 ℃ 60-90 minut, trdota ≥2H in oprijem prestane preskus prečnega rezanja.

Širina razdeljenega območja ≥20 mil, izogibajte se ostrim kotom in povežite različne napajalne plasti z via nizi.

Trdota po Vickersu ≥80HV za preprečevanje mehanskih poškodb in obrabe.

Postopek DES, koncentracija kalijevega permanganata 80-100 g/L, temperatura 60-70 ℃, čas 15-20 minut.

Uporabite dielektrične materiale z nizkim Dk/Df, nadzorujte hrapavost bakrene folije in optimizirajte kontinuiteto ozemljitvene ravnine.

Žarjenje po laminiranju, vzdrževanje pri 120-150 ℃ 2-3 ure za sprostitev napetosti.

Mora biti odporen na brisanje z izopropilnim alkoholom, talilom itd., brez nabrekanja ali razbarvanja.

Razmik ≥20mil, izogibanje gostemu pregrevanju, postavitev cvetov slive pa je možna.

Tehnologija pulznega galvaniziranja, razmik med anodo in ploščo 10–15 cm, redno preverjanje topnosti anode.

Stroški laserskega vrtanja so približno 3-5-krat višji, vendar z večjo natančnostjo in manjšo odprtino.

Varjenje s potopnim srebrom je hitro, ENIG ima visoko zanesljivost, OSP pa mora varjenje zaključiti v 72 urah.

Za zmanjšanje toplotne obremenitve izberite substrat s CTE, podobnim bakreni foliji (na primer FR-4 z visokim Tg in CTE približno 14 ppm/℃).

Standard IPC zahteva ≤ 10 por/cm², aplikacije z visoko zanesljivostjo pa ≤ 5 por/cm², kar je mogoče izboljšati z galvanizacijo skozi odprtine.

Premer blazinice = premer luknje + 0,6 mm (konvencionalno), pri debelih bakrenih ohišjih pa je potrebno povečanje za 0,1–0,2 mm, da se kompenzira odstopanje jedkanja.

Črna spajkalna upornost ima močno absorpcijo toplote, s površinsko temperaturo 3-5 ℃ višjo kot bela spajkalna upornost, vendar ima majhen vpliv na splošno odvajanje toplote.

Debelina nikljeve plasti 3-5 μm, debelina zlate plasti 0,05-0,1 μm, pH raztopine za prevleko 4,8-5,2, temperatura 85-90 ℃.

Uporablja se postopek kemičnega mikrojedkanja, pri čemer je količina mikrojedkanja nadzorovana na 0,5-1 μm, ali mehansko brušenje.

Konvencionalna preskusna napetost je 1000 V AC/1 minuta, visokonapetostne aplikacije pa zahtevajo povečanje na 2000–5000 V AC.

Pri 90-gramski bakreni foliji je priporočena gostota enostranskega ožičenja ≤ 15 cm²/100 cm², večplastne plošče pa morajo uravnotežiti celovitost signala in nosilnost toka.

Stopnja raztezanja mora biti ≥20%, da se zagotovi, da se pod mehanskim stresom ne zlomi.

±50 μm (konvencionalno), visokohitrostne plošče pa je treba izboljšati na ±25 μm z uporabo laserskega sistema za pozicioniranje.

Mora prenesti spajkanje s ponovnim spajkanjem pri 280 ℃ 5 sekund brez mehurčkov ali razpok.

Preskus luščenja pod kotom 90° se uporablja za beleženje sile luščenja na enoto širine, pri čemer je standard ≥1,5 N/mm.

Razmerje med globino slepe luknje in premerom luknje (razmerje stranic) ≤3:1, da se prepreči slabo polnjenje galvanizacije.

Vsebnost fosforja v sloju breztokovnega nikljanja je treba nadzorovati na 7 %–9 %, da se zagotovi odpornost proti koroziji.

Uporabljajo se prevlečeni rezkarji (kot je prevleka TiAlN), ki se redno menjajo (zamenjava vsakih 50–100 m² obdelave).

Nadzorujte kontinuiteto impedance, skrajšajte dolžino preko priključka, uporabite diferencialni prenos signala in dodajte zaščitno plast.

±10 % (konvencionalno), visoko natančne aplikacije pa je treba nadzorovati znotraj ±5 %.

Prečni preskus je usposobljen, če je površina 脱落 po luščenju traku ≤ 5 %.

Za uravnoteženje prenosa toka in povratka signala se uporablja mrežasto bakreno litje (razmik mreže ≤ 10 mil).

Natezna napetost ≤15MPa, tlačna napetost ≤10MPa, da se prepreči deformacija bakrene folije.

Brez ostankov smole ali vrtalnih odpadkov, kar je potrjeno z metalografskim opazovanjem prereza.

Po staranju pri 85 ℃/85 % relativne vlažnosti 168 ur je barvna razlika ΔE ≤ 3.

Za merjenje vrednosti Ra se uporablja površinski profiler, Ra običajne bakrene folije pa je ≤5 μm.

En sam 0,5 mm prehod lahko prenese približno 0,5-1 A, število prehodov pa je treba določiti glede na dejansko porabo toka.

Za merjenje debeline bakrene plasti na različnih mestih, z odstopanjem ≤ 10 %, se uporablja rentgenski fluorescenčni spektrometer (XRF).

Toleranca obrisnih dimenzij ±0,1 mm, odstopanje kota ±0,5°.

Uskladite impedanco terminala, optimizirajte topologijo sledi in zmanjšajte pravokotne sledi ter prekinitve impedance.

Rahlo oksidacijo je mogoče obdelati s kemičnim mikrojedkanjem, huda oksidacija pa zahteva ponovno površinsko obdelavo.

Napetost sita 25-35 N/cm, pritisk strgala 3-5 kg/cm, hitrost 30-50 mm/s.

Močna plast in ozemljitvena plast sta sosednji, signalne plasti so stisnjene na sredini, enakomernost debeline medija pa je nadzorovana.

Uporablja se mikro-Vickersov trdomer, pri čemer je razdalja med preskusnimi točkami ≥ 0,5 mm, in se vzame povprečna vrednost.

Uporablja se pozicioniranje označevalnih točk, odstopanje pa zazna in kompenzira naprava AOI.

Po 500 drgnjenjih (pritisk 500 g) ni opaziti nobene obrabe ali izpostavljenosti bakra.

Uporabite materiale za vmesne plasti (kot so toplotno prevodne lepilne folije) ali oblikujte reže za lajšanje napetosti.

Lahko se uporabi zapiranje s smolo + površinsko galvanizacijo ali pa polnjenje s spajkalno pasto in nato strjevanje.

Za izračun števila por na enoto površine se uporablja metoda prepustnosti plina ali opazovanje z metalografskim mikroskopom.

Previsoka hitrost lahko povzroči zareze, prenizka hitrost pa vpliva na učinkovitost, ki jo je treba prilagoditi debelini bakrene folije.

Povečajte razmik med sledi (pravilo ≥3W), vstavite ozemljitvene ščitne linije in optimizirajte dodelitev plasti usmerjanja.

Preostala napetost bo povzročila deformacijo in razpoke bakrene folije, kar bo zmanjšalo dolgoročno zanesljivost.

Lokalne napake je mogoče ročno ponovno natisniti, napake na večjih površinah pa je treba ponovno natisniti in utrditi.

Razmik med prehodi je ≥20mil, število se izračuna glede na potrebo po prenosu toka in so simetrično porazdeljeni.

Za kvantificiranje vrednosti notranje napetosti se uporablja metoda rentgenske difrakcije ali test napetostnega obroča.

Visoka hrapavost bo povzročila neenakomerno galvanizacijo in povečala razliko v debelini bakra v luknji.

Po UV-testu staranja (500 ur) ni razbarvanja ali kredanja.

Trdo pozlačevanje ima življenjsko dobo vstavljanja in ekstrakcije >1000-krat, postopek potopitvenega zlata pa približno 50–100-krat.

Stroški slepih in zakopanih prehodov so za 30–50 % višji od stroškov skoznjih lukenj, povišanje stroškov pa je še večje pri debelem bakru.