От слоев распределения питания толщиной 3 унций до конструкций толщиной 20 унций и более, заменяющих шины — платы, разработанные для передачи тока, а не только сигналов, без превышения допустимого уровня теплового подъема.
В печатной плате с толстым медным слоем на одном или нескольких слоях используется медный слой толщиной 3 унции (105 мкм) или более — что значительно превышает стандарт 1–2 унции, применяемый для прокладки сигнальных трасс. Дополнительное сечение меди обеспечивает прохождение более высокого тока с меньшим резистивным падением напряжения и меньшим нагревом по формуле I²R, заменяя конструкции, которые в противном случае потребовали бы использования внешних шин или кабельной разводки.
Толстое медное покрытие — это не просто 'более толстое покрытие'. Травление толстого медного слоя без подрезания мелких деталей, нанесение равномерного покрытия в глубокие травильные каналы и обеспечение точности совмещения при ламинировании — все это требует контроля технологического процесса, который существенно отличается от стандартного производства с использованием покрытия толщиной 1 унция.
Во многих конструкциях на одном и том же слое сочетаются толстые медные плоскости питания со стандартной или мелкошаговой медной проводкой для цепей управления и сигнальных цепей — это конструкция с дифференциальной медной проводкой и ступенчатым трафаретом, которую необходимо заложить в схему слоевой структуры и процесс травления с самого начала, а не добавлять впоследствии.
Получить расценки на толстую медь →
Платы, по которым проходит ток, выходят из строя иначе, чем сигнальные платы — вот те факторы, которые имеют наибольшее значение.
Ширина дорожки и толщина медного слоя совместно определяют токовую нагрузочную способность и температурный подъем в соответствии со стандартом IPC-2152. Если размер дорожки определяется по приблизительным оценкам, а не на основе расчетов, это приводит либо к нецелевому использованию площади платы из-за избыточного количества меди, либо к недоразмерке дорожки и образованию «горячей точки». Мы рассчитываем размеры каждой силовой дорожки с толстым слоем меди с учётом вашего целевого тока и допустимого повышения температуры до начала изготовления, а не после термического отказа при испытаниях.
Номинальный ток по стандарту IPC-2152 · расчет повышения температуры · определение ширины дорожкиТехнология изготовления с использованием ступенчатого трафарета (дифференциальное травление) позволяет размещать на одном слое как толстые медные силовые дорожки, так и сигнальные дорожки с мелким шагом, каждая из которых травится до различной эффективной толщины. Это требует двухэтапного процесса травления с тщательным контролем толщины фоторезиста и глубины травления — при неправильном выполнении происходит подтравливание элементов с мелким шагом или неполное травление толстых дорожек, что приводит к коротким замыканиям между соседними проводниками.
травление по шаблону · дифференциальное нанесение меди · мелкий шаг + силовые линии на одном слоеПри большом весе меди травитель воздействует не только на верхнюю поверхность дорожки, но и на её боковые стороны, подтачивая фоторезист и сужая основание дорожки по сравнению с её шириной в верхней части (коэффициент травления). Это означает, что минимально достижимые ширина дорожки и расстояние между ними увеличиваются с ростом толщины медного слоя — слой толщиной 10 унций не позволяет обеспечить те же значения ширины дорожки и расстояния между ними, что и слой толщиной 1 унция. Проверка этого параметра при сопоставлении с вашей компоновкой на этапе DFM позволяет избежать цикла перепроектирования после изготовления инструментов.
коэффициент травления · соотношение «трасса/промежуток» и толщина медного слоя · равномерность нанесения покрытия в глубоких канавкахТоконесущая способность рассчитана в соответствии со стандартом IPC-2152 и подтверждена измерением сопротивления для каждой производственной партии.
| Диапазон веса меди | 3 унции – 20 унций (стандартные) · 30 унций и более (специальные) |
| Количество слоев | 2–16 слоев |
| Мин. расстояние между дорожками / промежуток (толстая медная обложка) | 8 / 8 мил при 6 унций · расширяется под действием веса |
| Строительство | Стандартная толстая медь · дифференциальная (ступенчатый трафарет) |
| Толщина доски | 0,8 мм – 6,4 мм |
| Метод расчета текущего номинального тока | Расчет по стандарту IPC-2152 |
| Варианты системы терморегулирования | Вделанная медная монета / медная инкрустация |
| Отделка поверхности | HASL · ENIG · Иммерсионное серебро · Селективное золото |
| Стандарт сборки IPC | Класс 2 по умолчанию - Класс 3 по запросу |
| Оборот прототипа | Экспресс-доставка за 5 дней · Стандартная доставка за 8 дней |
Удлиненные циклы травления и гальванического покрытия по сравнению со стандартной медью — каждый этап откалиброван с учетом заданной массы меди.
Выбирается ламинат с медным покрытием большой толщины, соответствующий заданному весу, после чего на него наносится фоторезист увеличенной толщины, способный выдержать более длительный цикл травления.
Увеличение времени травления позволяет удалить медь до получения окончательного рисунка схемы, при этом применяется компенсация коэффициента травления, чтобы сохранить геометрию дорожек при заданной толщине медного слоя.
Сквозные отверстия просверливаются и покрываются с использованием удлиненных циклов электролитического нанесения меди, что позволяет обеспечить равномерную толщину стенок переходных отверстий, несмотря на толстые наружные слои меди.
На ступенчатые медные контуры наносится паяльная маска, выполняется финишная обработка поверхности, а проверка сопротивления и целостности цепи с помощью теста 100% подтверждает целостность токопроводящих цепей.
Любая конструкция, для которой в противном случае потребовались бы внешние шины, кабельная разводка или силовые модули с радиаторами, подходит для использования толстостенной меди.
Медные шины сечением от 6 до 20 унций, заменяющие дискретные шины для распределения постоянного тока внутри корпуса.
Тяжёлые медные платы, по которым протекают высокие импульсные токи в резистивных и инверторных сварочных источниках питания.
Дифференциальные медные платы, сочетающие в себе трассы для передачи сильного тока тягового питания с трассировкой сигналов управления затворами с мелким шагом.
Мощные медные выходные каскады для струнных и центральных солнечных инверторов, рассчитанные на высокий ток в цепи постоянного тока.
Массивные медные платы управления и питания, рассчитанные на схемы управления двигателями поворота и рыскания с высоким током.
Тяжёлые медные платы с встроенными медными монетами для силовых каскадов частотно-регулируемых приводов и сервоприводов с концентрированными источниками тепла.
Платы вторичной обмотки для импульсных источников питания, рассчитанные на высокие токи и требующие низкого резистивного падения напряжения.
Массивные медные платы для измерения тока и балансировки, предназначенные для систем управления батарейными блоками (BMS) высокой емкости.
Обеспечение качества на плате с толстым медным слоем начинается с расчета токонесущей способности с учетом проектной нагрузки. В ходе нашей экспертизы DFM мы проверяем влияние коэффициента травления на макет платы до изготовления инструментов. После производства тест на сопротивление 100% подтверждает, что фактическое поперечное сечение медного слоя соответствует номинальным характеристикам.
Реальные проблемы при производстве высокоточных устройств — решены.
Медная плата с дифференциальным слоем толщиной 10 унций, заменяющая три отдельных шины в бортовом зарядном устройстве на 150 А, объединяющая трассировку силовых сигналов и сигналов управления затвором на одной 8-слойной конструкции.
Были исключены 3 отдельных шины и соответствующие крепежные элементы, что позволило сократить время сборки на 40% и снизить резистивный падение напряжения на 15% по сравнению с конструкцией с кабельной разводкой.
Мощная медная плата весом 6 унций со встроенной медной монеткой под управляющими MOSFET-транзисторами для компенсации концентрированных потерь при переключении в компактном струнном инверторе.
Температура корпуса MOSFET снизилась на 12 °C при полной нагрузке, что позволило использовать радиатор меньшего размера и уменьшить общую занимаемую площадь корпуса на 9%.
Однослойная печатная плата весом 20 унций для инвертора контактной сварки, заменяющая узел из медных стержней и сокращающая сроки изготовления по сравнению с изготовлением на заказ.
Снижение себестоимости изготовления силового каскада на 35% по сравнению с изготовлением медных стержней на заказ при соблюдении тех же требований к току и повышению температуры.
Технические вопросы, касающиеся изготовления изделий из толстой меди, номинального тока и схемы размещения.
Наш стандартный диапазон плотности медного слоя составляет от 3 до 20 унций на слой. Специальные конструкции с плотностью выше 20 унций — до 30 унций и более — доступны в индивидуальном порядке для конкретных проектов; как правило, они требуют удлиненных циклов травления и гальваники, а также специальной экспертизы DFM для подтверждения возможности соблюдения требуемых размеров дорожек и междорожечного пространства при заданной плотности. Свяжитесь с нашей инженерной командой и сообщите целевой ток и ограничения по компоновке для проверки технической осуществимости.
Да, с использованием конструкции с дифференциальной медной прокладкой (шаговый трафарет), при которой в результате двух этапов травления в зонах питания формируется толстая медная прокладка, а в зонах передачи сигналов того же слоя — стандартная или тонкая. Такой подход широко применяется в силовых модулях электромобилей и платах привода двигателя, где требуется как передача высокого тока, так и прокладка сигналов управления или запуска затворов с мелким шагом. Это требует более тщательного контроля технологического процесса, чем в случае плат с равномерной толщиной медного слоя, и подробно анализируется на этапе DFM.
Токонесущая способность рассчитывается в соответствии со стандартом IPC-2152, который учитывает ширину дорожки, вес/толщину меди, допустимый температурный подъем, а также то, расположена ли дорожка на внутреннем или внешнем слое (внутренние слои имеют меньшее конвективное охлаждение и более низкую номинальную токонесущую способность при одинаковой геометрии). В рамках проверки DFM перед изготовлением мы предоставляем расчёт токопроводимости для ваших критически важных токопроводящих дорожек.
При травлении толстой меди материал удаляется не только с верхней поверхности дорожки, но и с боковых сторон — этот эффект называется «коэффициентом травления». Чем толще слой меди, тем больше боковое травление по отношению к высоте дорожки, что приводит к сужению основания дорожки и увеличению фактического минимального расстояния между дорожками и промежутками по сравнению со стандартной медью толщиной 1 унция. При толщине 6 унций минимальное расстояние между дорожками и промежутками обычно составляет около 8/8 мил; более толстые слои требуют постепенно более широкой геометрии, что мы подтверждаем в ходе анализа DFM с учетом вашей конкретной структуры слоев.
Медная монета (или медная вставка) представляет собой цельный медный блок, вмонтированный в печатную плату непосредственно под высокомощным компонентом, что обеспечивает вертикальный тепловой путь с низким сопротивлением к радиатору или корпусу, с которым не могут сравниться одни только толстые медные слои. Обычно её предусматривают под силовыми MOSFET, IGBT или другими источниками концентрированного тепла в силовых каскадах приводов двигателей, инверторов и сварочного оборудования, где ограничивающим фактором является локальный нагрев, а не общая токопроводимость платы.
Мы изготавливаем многослойные печатные платы с толстым медным слоем от 2 до 16 слоев. Большее количество слоёв с толстым медным слоем требует тщательного планирования ламинирования, поскольку толстые медные слои создают более широкие зазоры для потока смолы, которые необходимо равномерно заполнить во время прессования, чтобы избежать образования пустот. Смешанные комбинации слоёв — силовые слои с толстым медным слоем в сочетании со слоями сигнала со стандартной толщиной — являются распространённой практикой и планируются в цикле прессования на этапе инженерной экспертизы.
Пришлите нам файлы Gerber и укажите требуемый ток. Наши инженеры в течение 8 часов проведут анализ плотности меди, размеров трасс и коэффициента травления.
Введите данные ниже, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.