Висока товщина міді з друкованої плати: Які підводні камені?

Нам потрібно проводити великі струми на друкованій платі (~ 30Amps підтримується), тому ми, ймовірно, замовляємо наші друковані плати з високою товщиною міді. Поки що ми використовували лише 35 мікрон (1 унція) в наших проектах, тому "висока товщина" для нас означає 70 (2 унції) або 105 (3 унції).

Ми не знаємо, на що слід дивитися з товщиною міді. Ми будемо вдячні за будь-який досвід. Оскільки це дуже широка тема, я продовжую задавати конкретні запитання:

1. Виявляється, що для багатьох виробничих будинків 105 мікрон дорівнює, ніж отримує. Це правильно чи можлива більша товщина?

2. Чи може мідь у внутрішніх шарах бути такою ж товстою, як мідь у верхній і нижній частині дошки?

3. Якщо я проштовхую струм через декілька шарів плати, чи потрібно або бажано (або навіть можливо?) Розподілити струм як можна рівномірно по всіх шарах?

4. Про правила МПК щодо ширини слідів: чи дотримуються вони в реальному житті? Для 30 Ампер та підвищення температури на 10 градусів, якщо я правильно читаю графіки, мені потрібно близько 11мм ширини сліду на верхньому або нижньому шарі.

5. При підключенні декількох шарів слідів високого струму, що є кращою практикою: розміщення масиву або сітки віасів поблизу джерела струму або розміщення віасів по всьому високотоковому сліду?

Я запізнююсь на гру, але я спробую:

1) Виявляється, що для багатьох виробничих будинків 105 мкм більше, ніж отримує. Це правильно чи можлива більша товщина?

Деякі магазини магазинів можуть обшивати внутрішні шари. Компроміс зазвичай є більшим допуском загальної товщини дошки, наприклад, 20% замість 10%, вища вартість та пізніші терміни доставки.

2- Чи може мідь у внутрішніх шарах бути такою ж товстою, як мідь у верхній і нижній частині дошки?

Так, хоча внутрішні шари не розсіюють тепло так само, як і зовнішні шари, і якщо ви використовуєте контроль імпедансу, вони, швидше за все, будуть смугастими лініями, ніж мікрополоски (тобто, використовуючи дві опорні площини замість однієї). Смужні лінії важче отримати цільовий опір; мікросмужки на зовнішніх шарах можна просто засипати, поки опір не буде достатньо близьким, але ви не можете цього зробити з внутрішніми шарами після того, як шари будуть склеєні разом.

3- Якщо я проштовхую струм через декілька шарів плати, чи потрібно або бажано (або навіть можливо?) Розподілити струм як можна рівномірно по всіх шарах?

Так, це воліє, але це також важко. Зазвичай це робиться лише з наземними площинами, зшиваючи віаси та встановлюючи обов'язки, щоб отвори та вії з'єднувалися з усіма площинами однієї сітки.

4- Про правила МПК щодо ширини слідів: Чи вони втримуються в реальному житті? Для 30 Ампер та підвищення температури на 10 градусів, якщо я правильно читаю графіки, мені потрібно близько 11мм ширини сліду на верхньому або нижньому шарі.

Новий стандарт IPC на поточну потужність (IPC-2152) добре вживається в реальному житті. Однак ніколи не забувайте, що стандарт не враховує, що сліди поблизу також генерують порівнянну кількість тепла. Нарешті, не забудьте перевірити перепади напруги на своїх слідах, щоб переконатися, що вони є прийнятними.

Крім того, стандарт не враховує підвищений опір через вплив шкіри для високочастотних (наприклад, комутаційний контур живлення) ланцюгів. Глибина шкіри на 1 МГц становить приблизно 2 товщини. (70 мкм) мідь. 10 МГц менше 1/2 унції. мідь. Обидві сторони міді використовуються лише в тому випадку, якщо зворотні струми протікають паралельними шарами по обидва боки відповідного шару, що зазвичай не так. Іншими словами, струм віддає перевагу стороні, зверненій до шляху відповідного зворотного струму (як правило, площини заземлення).

5- При підключенні декількох шарів слідів високого струму, що є кращою практикою: розміщення масиву або сітки віасів поблизу джерела струму або розміщення віасів по всьому високотоковому сліду?

Найкраще (і зазвичай простіше з практичної точки зору) поширювати вишивальні шибки. Також слід пам’ятати важливу річ: взаємна індуктивність. Якщо встановити віаси, які переносять струм, що протікає в тому ж напрямку занадто близько один до одного, між ними буде взаємна індуктивність, збільшуючи загальну індуктивність віаз (можливо, при роз'єднанні конденсатора 4x4 сітка віасів буде схожа на 2x2 або 1x2 частоти). Основне правило полягає в тому, щоб утримувати ці віари принаймні однією товщиною плати одна від одної (простіше) або принаймні вдвічі відстані між площинами, з якими з'єднуються віаси (більше математики).

Нарешті, все-таки розумно тримати стек-шари плати симетричними, щоб запобігти появі бойових дій. Деякі магазини магазинів, можливо, будуть готові докласти додаткових зусиль для боротьби з перебором з несиметричним набором, як правило, за рахунок збільшення термінів і витрат, оскільки їм доведеться взяти пару спроб, щоб отримати це правильно для вашої групи.

$\mu$$^2$

Це струм постійного струму? При струмі змінного струму ви можете обмежитися ефектом шкіри.

$\mu$

Я думаю, що несподіваним №1 може бути: люди з маркетингу PCB рекламують, що вони можуть мати дуже щільні ширини слідів / проміжків, а також рекламують, що вони можуть мати мідь товщиною 35, 71 та 105 мкм (зазвичай її називають 1, 2 і 3 унції міді), але вони не можуть робити обидва на одній дошці. Якщо ви хочете отримати більш товстий мідь, вам слід виділити сліди далі, ніж ви звикли на більш типових друкованих платах.

1. Ви завжди можете зателефонувати у платівку друкованої плати та запитати, чи вміють вони обробляти товщу міді. Але будьте впевнені і запитайте, скільки це буде коштувати. Навіть якщо вони можуть зробити товстіші міді, ви, можливо, не захочете платити суматор.

2. Мідь на 2 зовнішніх шарах завжди товща, ніж на внутрішніх шарах. Панелі друкованої плати зазвичай купують «порожні» обшиті міддю дошки товщиною 17,5 мкм або 35 мкм, протравлюють їх і додають між ними прокладки та склеюють їх, так що це товщина кожного внутрішнього шару. Потім вони просвердлюють отвори і підкидають друковану плату у ванночку для покриття, в якій росте шар міді у кожному отворі та на зовнішніх шарах. В результаті виходить, що всі внутрішні шари мають однакову товщину, а обидва зовнішні шари мають однакову товщину, товщі, ніж внутрішні шари.

3. При натисканні високих струмів, як правило, ви хочете широкі, короткі сліди, щоб зменшити опір і, отже, тепло2 I2R, що утворюється в цих слідах. Якщо у вас є дві нерівні сліди на різних шарах "паралельно", зменшення ширини будь-якої частини будь-якого сліду збільшує опір і, отже, генерується тепло I2R, що робить гірше - не має значення, якщо ви зробите плату більш врівноваженою за рахунок зменшення ширини ширшого сліду або більше незбалансованого за рахунок зменшення ширини вужчого сліду.

5- При підключенні декількох шарів слідів високого струму, що є кращою практикою: розміщення масиву або сітки віасів поблизу джерела струму або розміщення віасів по всьому високотоковому сліду?

Я підозрюю, що розміщення масиву близько до джерела струму дасть менший чистий опір.

"Чи є проблеми з асиметричними вагами міді? Наприклад, 35 мкм на шарі 1-4 і 70 мкм на шарі 5 і 6?"

Ранні плати PCB мали проблеми, якщо шари не були "врівноважені". Я розумію, що сучасні плати PCB вже не мають цих проблем, тому люди в принципі можуть зробити незбалансовану друковану плату. Але більшість людей не турбує - стандартні тонкі внутрішні шари, товсті-зовнішні шари, з двома різними товщинами, часто є достатніми для більшості дощок.

Найкращим джерелом для багатьох із цих питань є обраний вами постачальник друкованих плат. Різні постачальники друкованих плат переважають на різних типах дощок: деякі чудові на високій швидкості, жорсткі допуски; інші хороші в додатках з високою потужністю. Більшість робитиме все, що завгодно, але ціна може бути підвищена.

Ви не згадали, чи буде високий струм при високих напругах. Якщо так, то для задоволення вимог безпеки виробу вам доведеться відповідати додатковим вимогам щодо повзучості / очищення.

1. Здається, що для багатьох виробничих будинків 105 мкм більше, ніж отримує. Це правильно чи можлива більша товщина?

Є набагато менша кількість пансіонатів, які можуть робити більше 3 унцій. Але якщо ви спроектуєте свою дошку таким чином, ви, можливо, затримаєтесь з ними назавжди, оскільки інших варіантів не буде. Я б дотримувався не більше 3 унцій.

Багато пансіонатів можуть робити мідь 3 унції. Але майте на увазі, що багато будинків з дошками не містять мідного матеріалу на 3 унції. Тож якщо ви ним користуєтесь, можливо, доведеться почекати ще тиждень-два, щоб замовити матеріал. Це, як правило, не було великою проблемою в моєму досвіді, якщо ви плануєте це в своєму проектному графіку.

2.Чи може мідь у внутрішніх шарах бути такою ж товстою, як мідь у верхній і нижній частині дошки?

Зазвичай це навпаки.

Якщо ви збираєтеся розміщувати на платі будь-які компоненти SMD, то, ймовірно, ваші зовнішні шари все ще будуть 1 унц, а деякі внутрішні шари будуть 3 унції.

3.Якщо я проштовхую струм через кілька шарів плати, чи потрібно або бажано (або навіть можливо?) Розподілити струм як можна рівномірно по всіх шарах?

Бажано і можливо розподілити струм порівну між шарами, але немає потреби.

Розрахунки набагато простіше, коли кожен шар однаковий.

Найкращий спосіб зробити це - переконатися, що поточні форми карієсу на всіх шарах однакові. Крім того, всі шари повинні бути пов'язані між собою у джерелі та місці призначення, або сіткою віасів, забитою через отвір, або обома.

Але якщо у вас є місце на якомусь іншому шарі, то будь-якими способами використовуйте зайву мідь, це лише зменшить тепло.

4.При правилах МПК щодо ширини слідів: чи дотримуються вони в реальному житті? Для 30 Ампер та підвищення температури на 10 градусів, якщо я правильно читаю графіки, мені потрібно близько 11мм ширини сліду на верхньому або нижньому шарі.

Я без проблем використав рекомендації IPC для ширини слідів. Але якщо у вас високий струм на декількох шарах, очікуйте підвищення температури для даної кількості міді (тому використовуйте більше міді, якщо у вас є місце).

Також варто оцінити стійкість до слідів. Якщо ваш інструмент CAD може це зробити чудово, якщо він не вдається, ви можете просто оцінити кількість мідних "квадратів" з одного кінця на інший. Опір, як правило, становить 0,5 мОм на квадрат при 1oz або 166u Ом на квадрат при 3oz. За допомогою струму та опору обчислюють потужність сліду. Перед тим, як продовжувати, переконайтесь, що потужність напруги здається справною.

Також не забувайте про потужність, що генерується за допомогою контактів роз'єму, обтиску, паяльних з'єднань тощо. Ці речі додаються при роботі з сильним струмом.

5.При з'єднанні декількох шарів слідів високого струму, що є кращою практикою: розміщення масиву або сітки віасів поблизу джерела струму або розміщення віасів по всьому високотоковому сліду?

Це залежить від того, чи є джерело та місце призначення кріплення на поверхні чи через отвір.

Якщо через отвір, то покрита отвір вже з’єднує всі шари разом, тому для додаткових віаз може не знадобитися.

Ви хочете, щоб струм був на якомога більше шарів на якомога більше маршруту. Отже, для колодок SMD повинні бути віаси поблизу джерела та місця призначення. В ідеалі ви б помістили заповнені флакони прямо в колодку, оскільки в іншому випадку ви будете виконувати весь свій струм лише на одному зовнішньому шарі, поки не дійшли до першої виа.

Розміщення будь-яких віасів подалі від джерела та місця призначення означає, що частина ділянки струму буде протікати меншою кількістю шарів для частини маршруту. Якщо ви будете розміщувати ВІА рівномірно по всьому шляху, ймовірно, що більша частина струму пройде через перші кілька війок (можливо, нагріваючи їх багато), і тоді менше струму буде проходити через вітри, що знаходяться далі. Таким чином, ви не отримаєте дуже ефективного використання цих віасів, і вам буде потрібно більше загальних варіантів при цьому підході. Оскільки віаси забирають місце для маршрутизації, це може збільшувати розмір вашої дошки в цілому.