Kalın bakır PCB

Bu, yüksek güçlü güç kaynaklarında, otomotiv elektroniğinde vb. kullanılan, bakır folyo kalınlığı ≥3oz (105μm) olan baskılı devre kartlarını ifade eder.

Genel ölçüler arasında 3 oz, 4 oz, 5 oz, 6 oz bulunur ve maksimum ölçü 20 oz'dur.

Zorlu aşındırma işlemi, uzun elektrokaplama süresi ve yüksek hurda oranı nedeniyle üretim maliyeti %30-80 daha yüksektir.

3 ons bakır folyo için, geleneksel yöntemle kalınlık 8 mil/8 mil olurken, özel işlemlerle 5 mil/5 mil kalınlığa ulaşılabilir.

Bakır tabakasının homojenliğini sağlamak için uzun süreli biriktirme gereklidir. Delik bakır kalınlığının 25-75 μm'ye ulaşması gerekir ve delik açıklıkları ile duvarları arasında kalınlık farklılıkları oluşma olasılığı yüksektir.

Normalde 0,8-1,2 arasındadır, ancak kademeli aşındırma veya lazer şekillendirme ile 1,5'in üzerine çıkarılabilir.

Isı dağıtım kanallarını artırın (açıklık ≥0,4 mm), metal bazlı ısı iletken malzemeler kullanın ve geniş alanlı bakır folyo katmanları tasarlayın.

1 ons bakır folyo için, 10℃ sıcaklık artışında tek taraflı kablolamanın akım taşıma kapasitesi yaklaşık 1A/mm iken, 3 ons ile bu değer 2,5-3A/mm'ye kadar artırılabilir.

Bakır folyo ne kadar kalın olursa, esnekliği o kadar azalır. 6 ons'un üzerindeki folyolar için bükme önerilmez ve 3 ons için minimum bükme yarıçapı ≥5 mm'dir.

Çizgi genişliği marjı ≥%20, minimum açıklık ≥0,3 mm, delik bakır kalınlığı ≥25 μm ve test noktalarının yoğunluğu artırılmıştır.

Dönme hızı, sıradan PCB'ye göre %20-30 daha düşüktür (dakikada yaklaşık 60.000-80.000 devir) ve ilerleme hızı 0,02-0,04 mm/dev'dir.

ENIG yüksek frekanslı sinyaller için uygundur. OSP düşük maliyetlidir ancak oksidasyon direnci zayıftır. Sert altın kaplama, yüksek basınçlı konektörler için uygundur.

10 GHz frekans bandında, 6 ons bakır folyonun sinyal kaybı, 1 ons'luk folyoya göre yaklaşık 1,5 dB/inç daha yüksektir.

Simetrik bakır folyo tasarımı, laminasyon sıcaklığı 180-200℃, basınç 100-150psi, soğutma hızı ≤3℃/dk.

IPC standardı ≤12,5 μm'dir, yüksek hızlı sinyaller için ≤5 μm gereklidir ve bu, kimyasal bakır biriktirme + elektrokaplama dolgu yöntemiyle iyileştirilebilir.

Sektör ortalaması %75-85 arasındadır ve 6 ons'un üzerindeki verim %70'in altına düşebilir.

Yeni enerji araçları (şarj istasyonları, invertörler), endüstriyel güç kaynakları, sunucu güç kaynakları, havacılık ve diğer alanlar.

Geleneksel 0,8-1,2 mil kalınlığındaki folyolar, yüksek voltaj uygulamalarında 1,5-2 mil kalınlığında olmalıdır ve bu kalınlık, kaçak akımını önlemek için bakır folyoyu örtmelidir.

Özel işlemleri azaltın, bakır folyo kalınlığını standartlaştırın, parti büyüklüğünü artırın ve çok fazla kör/gizli geçiş yolundan kaçının.

Asidik bakır kaplama çözeltisinin arıtma kapasitesi yaklaşık 100-150 Ah/L'dir ve bakır iyonları ile klorür iyonlarının konsantrasyonlarının düzenli olarak analiz edilmesi gerekmektedir.

Soyma dayanımı ≥1,5 N/mm (1 oz), 3 oz için ≥2,5 N/mm gereklidir.

Yüksek Tg değerine sahip alt tabaka (≥170℃) kullanın, düzgün laminasyon basıncı uygulayın ve delme işleminden sonra matkap artıklarını zamanında temizleyin.

Alkali aşındırma çözeltisi sıcaklığı 45-55℃, özgül ağırlığı 1,2-1,3, püskürtme basıncı 0,8-1,2 MPa.

Lehim geçiş deliklerinin %100'ünün lehim maskesiyle kaplanması ve lehim taşmasını önlemek için açıklık boyutunun açıklıktan 0,2-0,3 mm daha büyük olması gerekir.

Bakır folyo kalınlığındaki değişiklikler empedans dalgalanmalarına neden olur. Hat genişliğinin ve dielektrik kalınlığının ±%5 toleransla simüle edilmesi ve optimize edilmesi gereklidir.

Geleneksel yöntemle 0,3 mm hassasiyet elde edilirken, lazerle delme işlemi yüksek maliyetle 0,15 mm'ye kadar ulaşabilir.

Delik duvarında ayrılma veya bakır folyoda soyulma olmaksızın 260℃/10 saniye süreyle üç kez kalay daldırma testini geçmesi gerekiyor.

Yüzey pürüzlülüğü Ra > 3 μm olduğunda, sinyal kaybı %10-15 oranında artar ve düşük pürüzlülüklü bakır folyo (VLP) gereklidir.

Örgülü bakır folyo tasarımı benimsenmeli, akım şönt yolları artırılmalı ve ana yolların hat genişliği ≥10 mil olmalıdır.

Geleneksel uygulamalarda ≥4 mil, yüksek voltaj uygulamalarında ise atlama arızasını önlemek için ≥8 mil gereklidir.

Akım yoğunluğu 0,8-1,2 A/dm², katkı maddesi konsantrasyonunun hassas kontrolü ve elektrokaplama süresi, sıradan PCB'ye göre 2-3 kat daha uzundur.

Çarpılma oranı ≤0,7% ve yerel deformasyon ≤0,1 mm olan 3 boyutlu optik ölçüm cihazı kullanın.

Daldırma süresi ≤3 saniye, ıslatma açısı

Panel tasarımını optimize edin, kenar israfını azaltın ve kademeli bakır folyo kalınlığı bölgeleme tasarımını benimseyin.

Delik duvarının homojen bir şekilde kaplanmasını sağlamak için paladyum iyonu konsantrasyonu 0,02-0,05 g/L, sıcaklık 30-35℃, süre 10-15 dakika olmalıdır.

1 mil kalınlığındaki dielektrik malzeme yaklaşık 500V'a dayanabilir ve yalıtım aralığı ile bakır folyo aralığı voltaj seviyesine göre tasarlanmalıdır.

Depolama nem oranı ≤%40, sıcaklık ≤25℃, yüzey işleminden sonra zamanında paketleme, nem geçirmez torbalar + kurutucu madde kullanımı.

Kenar çapaklarını önlemek için frezeleme kesici hızı dakikada 25.000-30.000 devir, ilerleme hızı ise dakikada 800-1200 mm olmalıdır.

150-160℃'de 60-90 dakika pişirin, sertliği ≥2H olmalı ve yapışma özelliği çapraz kesme testini geçmelidir.

Bölünmüş alanın genişliği ≥20 mil olmalı, dar açılardan kaçınılmalı ve farklı güç katmanları via dizileriyle bağlanmalıdır.

Mekanik hasarı ve aşınmayı önlemek için Vickers sertliği ≥80HV olmalıdır.

DES işlemi, potasyum permanganat konsantrasyonu 80-100 g/L, sıcaklık 60-70℃, süre 15-20 dakika.

Düşük Dk/Df dielektrik malzemeler kullanın, bakır folyonun pürüzlülüğünü kontrol edin ve topraklama düzlemi sürekliliğini optimize edin.

Laminasyon işleminden sonra, gerilimi gidermek için 120-150℃'de 2-3 saat süreyle tavlama işlemi yapılır.

Şişme veya renk değişimi olmadan izopropil alkol, lehim macunu vb. ile silinmeye dayanması gerekir.

Aralık ≥20 mil, yoğun aşırı ısınmadan kaçınılmalı ve erik çiçeği düzeni benimsenebilir.

Darbelemeli elektrokaplama teknolojisi, anot-karton arası mesafe 10-15 cm ve anot çözünürlüğü düzenli olarak kontrol edilmelidir.

Lazerle delme maliyeti yaklaşık 3-5 kat daha yüksek, ancak daha yüksek hassasiyet ve daha küçük açıklık sağlıyor.

Gümüş daldırma kaynağı hızlıdır, ENIG yüksek güvenilirliğe sahiptir ve OSP'nin kaynak işlemini 72 saat içinde tamamlaması gerekir.

Isıl gerilimi azaltmak için bakır folyonunkine benzer bir CTE'ye sahip bir alt tabaka seçin (örneğin, yaklaşık 14 ppm/℃ CTE'ye sahip yüksek Tg FR-4).

IPC standardı ≤10 gözenek/cm² gerektirirken, yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar ≤5 gözenek/cm² gerektirir ve bu da delik içi elektrokaplama ile iyileştirilebilir.

Ped çapı = delik çapı + 0,6 mm (geleneksel) ve kalın bakır kasalarda aşındırma sapmasını telafi etmek için 0,1-0,2 mm'lik bir artış gereklidir.

Siyah lehim direnci güçlü ısı emme özelliğine sahiptir ve yüzey sıcaklığı beyaz lehim direncine göre 3-5℃ daha yüksektir, ancak genel ısı dağılımı üzerinde çok az etkisi vardır.

Nikel tabaka kalınlığı 3-5 μm, altın tabaka kalınlığı 0,05-0,1 μm, kaplama çözeltisi pH'ı 4,8-5,2, sıcaklık 85-90℃.

Kimyasal mikro aşındırma işlemi kullanılır ve mikro aşındırma miktarı 0,5-1 μm arasında kontrol edilir veya mekanik taşlama işlemi uygulanır.

Geleneksel test gerilimi 1000V AC/1 dakika iken, yüksek gerilim uygulamaları 2000-5000V AC'ye yükseltilmesini gerektirir.

3 ons'tan daha az bakır folyo kullanıldığında, tek taraflı kablolama yoğunluğunun ≤15cm²/100cm² olması önerilir ve çok katmanlı devre kartlarında sinyal bütünlüğü ile akım taşıma kapasitesi arasında denge kurulması gerekir.

Mekanik gerilim altında kırılma olmaması için uzama oranı ≥%20 olmalıdır.

Geleneksel devre kartlarında hassasiyet ±50 μm iken, yüksek hızlı devre kartlarında lazer konumlandırma sistemi kullanılarak hassasiyetin ±25 μm'ye çıkarılması gerekmektedir.

Kabarma veya çatlama olmadan 280℃'de 5 saniye boyunca lehimlemeye dayanması gerekiyor.

90° soyma testi, birim genişlik başına soyma kuvvetini kaydetmek için kullanılır ve standart değer ≥1,5 N/mm'dir.

Kötü elektrokaplama dolgusunu önlemek için kör delik derinliğinin delik çapına oranı (en boy oranı) ≤3:1 olmalıdır.

Korozyon direncini sağlamak için, elektrolizsiz nikel kaplama tabakasındaki fosfor içeriği %7-9 arasında kontrol edilmelidir.

Kaplamalı freze uçları (örneğin TiAlN kaplama) kullanılır ve freze uçları düzenli olarak değiştirilir (her 50-100 m² işleme alanında bir değiştirilir).

Empedans sürekliliğini kontrol edin, ara bağlantı kablo uzunluğunu azaltın, diferansiyel sinyal iletimi kullanın ve bir koruma katmanı ekleyin.

±%10 (geleneksel) tolerans aralığında çalışan uygulamalarda, yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda ise toleransın ±%5 içinde kontrol edilmesi gerekir.

Çapraz kesim testi yapılır ve bant soyulduktan sonra kalan alanın %5'ten az olması durumunda ürün nitelikli sayılır.

Akım iletimi ve sinyal geri dönüşünü dengelemek için ızgara şeklinde bakır döküm kullanılır (ızgara aralığı ≤10 mil).

Bakır folyonun deformasyonunu önlemek için çekme gerilimi ≤15 MPa, basma gerilimi ≤10 MPa olmalıdır.

Metalografik kesit incelemesiyle reçine kalıntısı veya sondaj artığı bulunmadığı doğrulandı.

85℃/85% RH'de 168 saat bekletildikten sonra renk farkı ΔE≤3 olur.

Yüzey profilleyici, Ra değerini ölçmek için kullanılır ve geleneksel bakır folyonun Ra değeri ≤5μm'dir.

Tek bir 0,5 mm'lik geçiş deliği yaklaşık 0,5-1A akım taşıyabilir ve geçiş deliği sayısı gerçek akım ihtiyacına göre belirlenmelidir.

Bakır tabakasının kalınlığı, farklı noktalarda %10'dan daha düşük bir sapmayla X-ışını floresans spektrometresi (XRF) kullanılarak ölçülür.

Dış hat boyut toleransı ±0,1 mm, açı sapması ±0,5°.

Terminal empedansını eşleştirin, iz topolojisini optimize edin ve dik açılı izleri ve empedans süreksizliklerini azaltın.

Hafif oksidasyon kimyasal mikro aşındırma ile giderilebilir, şiddetli oksidasyon ise yeniden yüzey işlemi gerektirir.

Elek gerginliği 25-35 N/cm, silecek basıncı 3-5 kg/cm, hız 30-50 mm/s.

Güç katmanı ve topraklama katmanı yan yana, sinyal katmanları ise ortada yer alıyor ve ortam kalınlığının homojenliği kontrol ediliyor.

Mikro-Vickers sertlik ölçer kullanılır, test noktaları arasındaki mesafe ≥0,5 mm'dir ve ortalama değer alınır.

İşaret noktası konumlandırması kullanılır ve sapma bir AOI cihazı tarafından tespit edilip telafi edilir.

500 kez sürtme işleminden (500 g basınç) sonra, belirgin bir aşınma veya bakır açığa çıkması gözlemlenmedi.

Tampon katman malzemeleri (örneğin ısı iletken yapışkan filmler) kullanın veya gerilim azaltma yuvaları tasarlayın.

Reçine ile tıkanıklık giderme ve yüzey elektrokaplama yöntemleri kullanılabilir veya lehim macunu ile doldurulup ardından sertleştirme işlemi yapılabilir.

Birim alan başına düşen gözenek sayısını hesaplamak için gaz geçirgenlik yöntemi veya metalografik mikroskop gözlemi kullanılır.

Çok yüksek hız çapak oluşumuna yol açarken, çok düşük hız verimliliği etkiler; bu nedenle bakır folyo kalınlığına göre ayarlanması gerekir.

İz aralığını artırın (≥3W kuralı), topraklama koruma hatları ekleyin ve yönlendirme katmanı tahsisini optimize edin.

Kalıcı gerilim, bakır folyonun deformasyonuna ve çatlamasına neden olarak uzun vadeli güvenilirliği azaltacaktır.

Yerel kusurlar elle yeniden yazdırılabilir, ancak geniş alanlı kusurların yeniden yazdırılıp düzeltilmesi gerekir.

Via aralığı ≥20 mil olup, sayı akım taşıma talebine göre hesaplanır ve simetrik olarak dağıtılır.

İç gerilme değerini ölçmek için X-ışını kırınımı yöntemi veya gerilme halkası testi kullanılır.

Yüksek pürüzlülük, düzensiz elektrokaplamaya neden olur ve delik bakırının kalınlık farkını artırır.

UV yaşlandırma testinden (500 saat) sonra herhangi bir renk solması veya tebeşirlenme gözlemlenmedi.

Sert altın kaplama, 1000'den fazla takma ve çıkarma işlemine dayanırken, daldırma altın işlemi yaklaşık 50-100 kez dayanabilir.

Kör ve gömülü geçiş yollarının maliyeti, açık geçiş yollarına göre %30-50 daha yüksektir ve bu maliyet artışı kalın bakır söz konusu olduğunda daha belirgindir.