Yüksek PCB bakır kalınlığı: Tuzaklar nelerdir?


27

Bir PCB üzerinde yüksek akımlar taşımamız gerekir (~ 30Amps devam ediyor), bu nedenle PCB'lerimizi yüksek bakır kalınlığında sipariş etmemiz olasıdır. Şimdiye kadar tasarımlarımızda sadece 35 mikron (1 oz) kullandık, yani bizim için 'yüksek kalınlık', 70 (2 oz) veya 105 (3 oz) anlamına geliyor.

Kalınlıkta bakır ile nelere dikkat edileceğini bilmiyoruz. Herhangi bir deneyim için minnettar oluruz. Bu çok geniş bir konu olduğu için devam edip özel sorular soracağım:

  1. Birçok üretim evi için 105 mikronun alabildiğince yüksek olduğu anlaşılıyor. Bu doğru mu yoksa daha fazla kalınlık mümkün mü?

  2. İç tabakalardaki bakır, tahtanın üstündeki ve altındaki bakır kadar kalın olabilir mi?

  3. Akımı birkaç panel katmanından geçiriyorsam, akımı katmanlara mümkün olduğu kadar eşit bir şekilde dağıtmak gerekli mi yoksa tercih edilir (veya mümkün mü?)?

  4. İz genişlikleri ile ilgili IPC kuralları hakkında: Gerçek hayatta tutuyorlar mı? 30 Amper ve 10 derecelik bir sıcaklık artışı için, grafikleri doğru okuyorsam, üst veya alt katmanda yaklaşık 11 mm iz genişliğine ihtiyacım var.

  5. Birden fazla yüksek akım izi katmanını bağlarken, en iyi uygulama nedir: Bir dizi veya bir dizi viyani geçerli kaynağa yakın bir yere yerleştirmek veya viyaletleri yüksek akım izi boyunca yerleştirmek?


4
Eklemek isterim: Asimetrik bakır ağırlıklarına sahip herhangi bir problem var mı? Ör. Katman 1-4 ve 35 um, katman 5 ve 6'daki 70 um?
morten

4
Bu yüksek bakır yoğunluğu değil , yüksek bakır kalınlığı . Bakırın yoğunluğu hemen hemen aynıdır, sadece kalınlığı değişir.
Connor Wolf

4
Ayrıca, ons cinsinden (örneğin Amerikalılar, Me) bakır kalınlığına sahip levhalara kullanılan insanlar için, 35 Mikron = 1 oz, 70 mikron 2 oz ve 105 mikron 3 oz'dur.
Connor Wolf

2
Yoğunluk sadece hacim başına değil, birim alan başına da olabilir veya birim uzunluk başına dize için de olabilir. Bütün bunlar bir dereceye kadar saçları bölmek ve sayıları her zaman normalde bağlamı netleştiren birimlerle birleştirilmelidir.
russ_hensel

1
Ayrıca, kesinlikle saçları bölmüyor, çünkü birçok PCB evinin olumlu cevap vereceğini hayal edemiyorum, siz onları çağırıp daha yoğun bakır isteyin. Bir PCB bağlamındaki yoğunluk, iz izi aralığı kabiliyeti, bakır kalınlığı ve hatta alt tabaka kalınlığı dahil olmak üzere birkaç şey anlamına gelebilir.
Connor Wolf

Yanıtlar:


15

Oyuna geç kaldım, ama bir şans vereceğim:

1- Görünen o ki, birçok imalat evi için, 105 mikron alabildiğince yüksek. Bu doğru mu yoksa daha fazla kalınlık mümkün mü?

Bazı fabrikalar iç tabakaları kaplayabilir. Tradeoff, genel olarak levha kalınlığında daha büyük bir toleranstır, örneğin% 10 yerine% 20, daha yüksek maliyet ve daha sonra gemi tarihleri.

2- İç tabakalardaki bakır, levhanın üstündeki ve altındaki bakır kadar kalın olabilir mi?

Evet, iç tabakalar dış tabakaların yanı sıra ısıyı dağıtsa da ve empedans kontrolü kullanıyorsanız, bunların mikro şeritlerden daha fazla şerit çizgileri olma olasılığı daha yüksektir (yani bir tane yerine iki referans düzlemi kullanarak). Şerit çizgileri, bir hedef empedans almak için daha zordur; dış tabakalardaki mikro şeritler sadece empedans yeterince yakın olana kadar kaplanabilir, ancak tabakalar birlikte lamine edildikten sonra bunu iç tabakalar ile yapamazsınız.

3- Akımı birkaç panel katmanından geçiriyorsam, akımı katmanlara mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtmak gerekli mi yoksa tercih edilir (veya mümkün mü?)?

Evet, tercih edilir ama aynı zamanda zordur. Genellikle bu, sadece yer düzlemleriyle yapılır, takma dikişler yapmak ve deliklerin ve takma kanalların aynı ağın tüm düzlemlerine bağlanmasını zorunlu kılmak suretiyle yapılır.

4- İz genişlikleri ile ilgili IPC kuralları hakkında: Gerçek hayatta tutuyorlar mı? 30 Amper ve 10 derecelik bir sıcaklık artışı için, grafikleri doğru okuyorsam, üst veya alt katmanda yaklaşık 11 mm iz genişliğine ihtiyacım var.

Mevcut kapasitedeki yeni IPC standardı (IPC-2152) gerçek hayatta oldukça başarılı. Bununla birlikte, standardın yakınlardaki izleri hesaba katmadığını ve aynı zamanda karşılaştırılabilir miktarda ısı ürettiğini asla unutmayın. Son olarak, kabul edilebilir olduklarından emin olmak için izlerinizdeki gerilim düşmelerini de kontrol ettiğinizden emin olun.

Ayrıca, standart, yüksek frekanslı (örneğin anahtarlama gücü döngüsü) devreler için cilt etkisinden dolayı artan direnci hesaba katmaz. 1 MHz için cilt derinliği yaklaşık 2 oz kalınlığındadır. (70 um) bakır. 10 MHz, 1/2 oz'den az. bakır. Bakırın her iki tarafı da, sadece geri dönüş akımları söz konusu katmanın her iki tarafında paralel katmanlar halinde akarken kullanılır, bu genellikle böyle değildir. Başka bir deyişle, akım karşılık gelen geri dönüş akımının yoluna bakan tarafı tercih eder (genellikle bir toprak düzlemi).

5- Çok sayıda yüksek akım izi katmanını bağlarken, en iyi uygulama nedir: Bir dizi veya bir dizi viyani akım kaynağına yakın bir yere yerleştirmek veya bu vizeleri yüksek akım izi boyunca yerleştirmek?

Dikiş ipliği yaymak en iyisidir (ve pratik açıdan genellikle daha kolaydır). Ayrıca akılda tutulması gereken önemli bir şey var: karşılıklı endüktans. Akım taşıyan akımları aynı doğrultuda birbirine çok yakın yerleştirirseniz, aralarında karşılıklı indüktans olur, bunlar toplam toplam endüktansını arttırır (muhtemelen 4 x 4'lük bir viya ızgarası dekuplaj kapasitöründe 2x2 veya 1x2 gibi görünür) frekanslar). Temel kural, bu viyalları birbirinden en az bir tahta kalınlığı (kolay) veya viyaların bağlandığı düzlemler arasındaki mesafenin (daha fazla matematik) en az iki katı tutmaktır.

Son olarak, panelin eğrilmesini önlemek için panelin katman yığınını simetrik tutmak hala akıllıcadır. Bazı fab dükkanları, asimetrik yığın yığından gelen savaş sayfalarıyla savaşmak için fazladan çaba göstermeye istekli olabilir, genellikle teslimat sürelerini ve maliyetlerini artırarak, birkaç yığma yapmak zorunda kaldıklarından, istiflenmeniz için doğru bir yol açar.


8

μ2

Bu güncel DC mi? AC akımı ile cilt etkisiyle sınırlı olabilirsiniz.


Bu zorlu ortamlar için mekanik olarak kabul edilen bir çözüm mü? Kablolu çözümler titreşim ve şok testlerinden geçer mi?
Bir şey daha iyi,

2
Ayrıca, PCB baralarını ve PCB'lere monte edilebilen katı bakır blokları duyuyorum, ancak bunları herhangi bir distribütör stoğunda bulamıyorum. Belki de doğru aramıyorumdur?
Bir şey daha iyi,

'kablolu' çözüm, parçaya lehimlendiği sürece geçecektir ve PCB izi 0.5 mm ince çizgi değildir. İsteseniz bile zarar verebileceğinizden emin değilim) Bakır bloklar hakkında bir şey duymadım - ama pahalı olmalı.
BarsMonster

@SomethingBetter - İşte 64A kapasite talep eden bir üretici (Circuit Components Inc). Bir distribütör bulunamadı.
Kevin Vermeer,

4
Lehimleme bakır telinin izinin olumsuz tarafı, bakır ve cam elyafı arasındaki farklı termal genleşme katsayıları veya sadece levhayı büken biri gibi mekanik kuvvetlerin, izin tahtadan kopmasına neden olabileceğidir. Bakır kendi başına iyi olur, ancak bütün uzunluğu lehimlemek bakırın işlenebilirliğini önleyerek daha sert ve kırılgan hale getirir. İki büyük kaplama deliğine sahip olmak ve aralarındaki ağır teli kullanmak muhtemelen ... deri etkisi sizi durdurmadığı sürece.
Mike DeSimone

6

μ


1
Bazı tasarım evlerinde, en azından prototip aşamasında, iç bakır kalınlıkları konusunda kısıtlamalar vardır. Düzenli kullandığım (4PCB), çok daha fazla ödeme yapmaya istekli olmadığınız sürece, iç katmanlarda sadece 1 oz yapar.
Connor Wolf,

1
Eğer kalın iç katmanlara ihtiyacınız varsa, herhangi bir ucuz fab teklifine hoşçakal öpücüğü verebilirsin. Tamamen özel gitmeniz gerekecek.
Mike DeSimone

105 µm alabileceğiniz en kalın değil, 140, 210, 300 ve 400 de sunan bazı üreticiler var.
Uwe,

4

Bence 1 numaralı beklenmedik bir sonuç olabilir: PCB fab pazarlamacıları iz / boşluk genişliğini çok sıkı tutabildiklerini ve ayrıca 35, 71 ve 105 um kalınlığında bakır (genellikle 1, 2 ve 3 ons bakır), ancak her ikisini de aynı tahtada yapamazlar. Daha kalın bakır istiyorsanız, daha tipik PCB'lerde kullandığınızdan daha fazla boşluk bırakmalısınız.

  1. Her zaman bir PCB fab çağırıp daha kalın bakırla başa çıkıp çıkamadıklarını sorabilirsiniz. Ama emin olun ve bunun ne kadara mal olacağını sorun. Daha kalın bakır üretseler bile, maliyet toplayıcıyı ödemek istemeyebilirsiniz.

  2. 2 dış katmandaki bakır her zaman iç katmanlardan daha kalındır. PCB kabloları tipik olarak 17.5 um veya 35 um kalınlıkta "boş" bakır kaplı levhalar satın alır, bunları aşındırır ve aralarına boşluklar ekler ve bunları birbirine yapıştırır, yani her iç tabakanın kalınlığı budur. Sonra, delikler açıp PCB'yi, her delikte ve dış tabakalarda bir bakır tabakası oluşturan, kaplama banyosuna attılar. Sonuç, tüm iç katmanların aynı kalınlığa sahip olmasıdır ve her iki dış katman, iç katmanlardan daha kalın aynı kalınlığa sahiptir.

  3. Yüksek akımları zorlarken, direnci ve dolayısıyla bu izlerde üretilen I2R ısısını azaltmak için geniş, kısa izler istersiniz. Farklı katmanlarda "paralel" olarak 2 eşitsiz iziniz varsa, izlerin herhangi bir kısmının genişliğini azaltmak, direnci ve dolayısıyla üretilen I2R ısısını artırarak işleri daha da kötüleştirir - tahtayı daha dengeli hale getirmeniz önemli değil daha dar izin genişliğini azaltarak daha geniş izin genişliğini azaltarak veya daha dengesiz hale getirerek.

5- Çok sayıda yüksek akım izi katmanını bağlarken, en iyi uygulama nedir: Bir dizi veya bir dizi viyani akım kaynağına yakın bir yere yerleştirmek veya bu vizeleri yüksek akım izi boyunca yerleştirmek?

Diziyi akım kaynağına yakın bir yere yerleştirmenin daha düşük net direnç sağlayacağından şüpheleniyorum.

"Asimetrik bakır ağırlıklarına sahip herhangi bir problem var mı? Örn: 1-4 ve 70 um, 5. ve 6. katlar arasında?"

Erken PCB fabs katmanları "dengeli" olmadıkça sorunları vardı. Anladığım kadarıyla modern PCB fabrikaları artık bu sorunlara sahip değil, bu yüzden insanlar prensipte dengesiz PCB yapabilir. Ancak çoğu insan rahatsız etmiyor - standart ince iç katmanlar, kalın dış katmanlar, 2 farklı kalınlıkta, çoğu pano için genellikle yeterlidir.


0

Bu soruların çoğu için en iyi kaynak, seçtiğiniz PCB satıcısıdır. Farklı PCB satıcıları farklı tipte panolarda üstünlük sağlar: bazıları yüksek hızda, sıkı toleranslarda harika; diğerleri yüksek güç uygulamalarında iyidir. Çoğu, istediğiniz her şeyi yapar, ancak bir fiyat primi olabilir.

Yüksek akımın yüksek voltajda olup olmayacağından bahsetmediniz. Öyleyse, ürün güvenlik gereksinimlerini geçmek için karşılanması gereken ek sünek / boşluk gerekliliklerine sahip olacaksınız.


0

1. Görünen o ki, birçok imalat evi için, 105 mikron alabildiğince yüksek. Bu doğru mu yoksa daha fazla kalınlık mümkün mü?

3oz'dan daha fazlasını yapabilen çok daha az sayıda pansiyon vardır. Ancak tahtanızı bu şekilde tasarlarsanız, sonsuza dek kullanmaya devam etmiş olursunuz çünkü çok fazla seçenek kalmayacak. En fazla 3 oz ile sopa.

Bir çok kurul evi 3 oz bakır yapabilir. Ancak birçok kurul evinin 3oz bakır malzemeyi stokta tutmadığını unutmayın. Bu yüzden kullanırsanız, malzemeyi sipariş etmesi için bir veya iki hafta daha beklemeniz gerekebilir. Proje programında planladığın sürece bu genellikle benim deneyimimde büyük bir sorun yaratmadı.

2. İç tabakalardaki bakır, tahtanın üstündeki ve altındaki bakır kadar kalın olabilir mi?

Genelde tam tersi.

Eğer tahtaya herhangi bir SMD bileşeni yerleştirecekseniz, muhtemelen dış katmanlarınız hala 1oz olacaktır ve iç katmanların bazıları 3oz olacaktır.

3. Akımı birkaç panel katmanından geçiriyorsam, akımı katmanlara mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtmak gerekli mi yoksa tercih edilir (veya mümkün mü?)?

Akımı katmanlar arasında eşit olarak dağıtmak hem tercih edilir hem de mümkündür, ancak gerek yoktur.

Her katman aynı olduğunda hesaplamalar çok daha kolaydır.

Bunu yapmanın en iyi yolu, tüm katmanlardaki geçerli carying şekillerinin aynı olduğundan emin olmaktır. Ayrıca, tabakaların tümü kaynak ve hedefte, bir viyana ızgarası, bir delikli kaplama veya her ikisi ile birbirine bağlanmalıdır.

Fakat başka bir katman üzerinde yeriniz varsa, o zaman elbette ki ekstra bakır kullanın, bu yalnızca ısıyı azaltır.

4. İz genişlikleri ile ilgili IPC kuralları hakkında: Gerçek hayatta tutuyorlar mı? 30 Amper ve 10 derecelik bir sıcaklık artışı için, grafikleri doğru okuyorsam, üst veya alt katmanda yaklaşık 11 mm iz genişliğine ihtiyacım var.

IPC önerilerini iz genişliği için sorunsuz kullandım. Ancak birden fazla katman üzerinde yüksek akım varsa, belirli bir bakır miktarı için sıcaklık artışının daha yüksek olmasını bekleyin (bu nedenle alanınız varsa daha fazla bakır kullanın).

Ayrıca iz direnci tahmin etmeye değer. Eğer cad aletiniz bunu başarabiliyorsa, harika, eğer yapamıyorsanız, sadece bir uçtan diğerine bakır "kare" sayısını tahmin edebilirsiniz. Direnç tipik olarak 1 oz'da kare başına 0.5m Ohm veya 3 oz'de kare başına 166u Ohm'dir. Akımı ve direnci kullanarak iz vat gücünü hesaplayın. İlerlemeden önce vatın ultrasonlu olduğunu kontrol edin.

Ayrıca konektör temasları, kıvrımlar, lehim bağlantıları vb. Tarafından üretilen vat miktarı da unutmayın. Bunların hepsi yüksek akımla uğraşırken toplanırlar.

5.Yüksek akım izlerinin çoklu katmanlarını bağlarken, en iyi uygulama nedir: Bir dizi veya bir dizi viyani akım kaynağına yakın bir yere yerleştirmek ya da vizeleri yüksek akım izi boyunca yerleştirmek?

Kaynağınız ve hedefiniz yüzeye monte mi yoksa delikten mi olduğuna bağlı.

Eğer delikten geçirilmişse, kaplanmış delik zaten tüm katmanları birbirine bağlar, bu nedenle ekstra viyana gerek olmayabilir.

Akımın, rota için mümkün olduğu kadar çok katman üzerinde olmasını istiyorsunuz. Bu yüzden SMD pedleri için kaynağın ve varış yerinin yakınında viyaller bulunmalıdır. İdeal olarak, doldurulmuş viyadeleri ped altından sağa koyarsınız, aksi takdirde ilk viyana ulaşana kadar tüm akımınızı tek bir dış katman üzerinde çalıştırırsınız.

Herhangi bir viyazı kaynak ve hedeften uzağa yerleştirmek, akımın bir kısmının rotanın bir kısmı için daha az katman üzerinde akacağı anlamına gelir. Eğer tüm yol boyunca eşit olarak viyaklar yerleştirirseniz, akımın büyük kısmının ilk birkaç viyasa (muhtemelen onları çok fazla ısıtması) geçmesi muhtemeldir ve o zaman daha uzaktaki viyazlardan daha az akım geçecektir. Bu nedenle, bu vizelerden çok verimli bir şekilde faydalanmayacaksınız ve bu yaklaşımla genel olarak daha fazla vize gerekecektir. Viaslar yönlendirme alanından uzaklaştığından, tahtanızın büyüklüğünü artırabilir.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.