پاسخ مستقیم
خرابیهای سنگین PCB مس به سه نادیدهگیری در مرحله طراحی بازمیگردد: توزیع نامتعادل مس که تخته را در حین لمینیت منحرف میکند، هندسههای تهاجمی که اچکننده را به دام میاندازد و نقاط ضعف ایجاد میکند، و مدیریت حرارتی ناکافی که باعث ترک خوردن یا بلند کردن لنتها در زیر بار میشود. رفع این مشکلات قبل از انتشار Gerber مستلزم تنظیم قوانین طراحی استاندارد برای مس 3 اونس و بالاتر، تأیید تقارن stackup و تأیید مطابقت فرآیندهای اچ و آبکاری سازنده شما با وزن مس مشخص شده است. بیشتر خرابیهای میدانی در الکترونیک قدرت، سیستمهای شارژ EV و درایوهای موتورهای صنعتی ناشی از فرضیاتی است که از طرحهای ۱ اونس یا ۲ اونس منتقل شدهاند.
خطاهای اچ و ردیابی هندسه
قوانین استاندارد طراحی PCB با افزایش ضخامت مس از بین می روند. یک ردیابی 0.15 میلی متری با فاصله 0.15 میلی متری به طور قابل اعتماد در 1 اونس کار می کند، اما در 6 اونس همین هندسه به یک بدهی تولید تبدیل می شود. مشکل اساسی کمتر است: همانطور که اچانت مس را به صورت عمودی حذف می کند، به صورت افقی نیز حمله می کند. مس ضخیم تر به معنای زمان اچ طولانی تر است، که فرسایش جانبی را بزرگ می کند و آثار ذوزنقه ای با کاهش ظرفیت جریان و شکنندگی مکانیکی ایجاد می کند.
به دام انداختن اسید یک حالت شکست مرتبط را ارائه می دهد. فضاهای عمیق و باریک بین آثار مس سنگین، شیمی حکاکی را حفظ می کند که پس از تکمیل چرخه اچ مورد نظر، حمله به مس را ادامه می دهد. این باعث ایجاد حفره، عیوب بریدگی و مقاومت در برابر ردیابی غیرقابل پیش بینی می شود. در تولید، اسید به دام افتاده ممکن است حمام های آبکاری بعدی را نیز آلوده کند و مشکلات کیفیت را در کل پانل منتشر کند.
طراحان باید فاصله اثر به ردیابی را متناسب با وزن مس افزایش دهند و حداقل عرض ردیابی را مشخص کنند که تحمل آندرکات را در بر می گیرد. گرد کردن گوشه ها و افزودن قطرات اشک در محل اتصال پدها، نقاط تمرکز تنش را که در آن شکستگی شروع می شود، کاهش می دهد. این تنظیمات خارج از پیشفرضهای اتوروتر استاندارد هستند و نیاز به بازبینی دستی یا قوانین مسیریابی مبتنی بر محدودیت متناسب با پارامترهای مس سنگین دارند.
انتقال از دیواره های کناری مستقیم به ردهای مخروطی نیز بر کنترل امپدانس در طرح های مس سنگین با سیگنال مختلط تأثیر می گذارد. در جایی که یکپارچگی سیگنال در کنار تحویل نیرو اهمیت دارد، PCB Stack-Up and Signal Integrity for High-Speed Board راهنمایی هایی را برای مدیریت این الزامات رقیب بدون به خطر انداختن قابلیت ساخت ارائه می دهد.
عیوب تعادل مس و لمینیت
توزیع نامتعادل مس نشان دهنده گرانترین شکست مس سنگین است که پس از انتشار طراحی اصلاح می شود. هنگامی که یک طرف تخته 6 اونس مس و طرف مقابل 1 اونس با پوشش کم حمل می کند، پرس لمینیت فشار ناهمواری اعمال می کند. رزین به طور غیرقابل پیش بینی جریان می یابد، ضخامت هسته در سراسر پانل متفاوت است، و لایه های داخلی نسبت به موقعیت های مته تغییر می کنند. نتیجه، کمان، پیچ و تاب یا در موارد شدید، لایه لایه شدن در طول چرخه حرارتی است.
سازندگان با دزدی مس این مشکل را کاهش میدهند - با افزودن الگوهای مس غیر کاربردی به مناطق پراکنده - اما این راهحل محدودیتهایی دارد. Thieving باید ایزوله الکتریکی را حفظ کند، از ایجاد آنتن های ناخواسته برای مدارهای حساس خودداری کند، و با امپدانس و اهداف خازنی طراح هماهنگ باشد. تکیه کامل به سازنده برای حل مشکلات تعادل هزینه را افزایش می دهد و زمان تحویل را افزایش می دهد.
تمرین بهتر شامل طراحی پشتههای متقارن از همان ابتدا است. لایههای مس سنگین را در اطراف هسته مرکزی آینه کنید، درصد مس را تا 10 درصد در تمام لایهها مطابقت دهید، و از الگوهای پرکننده یا سطوح زمین برای یکنواخت کردن توزیع استفاده کنید. برای تابلوهایی که الزامات عملکردی نامتقارن دارند، به جای اینکه تعادل را به عنوان یک فکر بعدی تلقی کنید، در مورد استراتژی های دزدی در طول بررسی پیش از ابزارآلات بحث کنید.
تیم مهندسی Omini تقارن stackup را به عنوان بخشی از تجزیه و تحلیل اولیه DFM بررسی می کند و خطرات تعادل را قبل از شروع پردازش CAM شناسایی می کند. این مداخله زودهنگام از برنامه ریزی و جریمه های هزینه طراحی مجدد پس از شکست در بازرسی مقاله اول جلوگیری می کند.
مسائل مربوط به قابلیت اطمینان از طریق و آبکاری
مس سنگین از طریق ساخت به روشی پیچیده می شود که طراحی استاندارد آن را بررسی نمی کند. سوراخ های روکش شده در سازه های مس ضخیم به زمان آبکاری طولانی مدت برای دستیابی به حداقل ضخامت مس در بشکه نیاز دارند. با این حال، آبکاری گسترده، رسوب مس را روی لنتها و آثار سطحی افزایش میدهد، فضاهایی را که قبلاً تنگ بودند باریک میکند و شورت ناخواسته ایجاد میکند.
بهویژه دریچههای حرارتی از غفلت در مرحله طراحی رنج میبرند. یک دسته متراکم از دریچههای کوچک در زیر دستگاه برق، یک هیت سینک موثر ایجاد میکند که در طول جریان مجدد، لحیم کاری را از پد جزء جدا میکند. نتیجه حجم اتصال لحیم کاری ناکافی، خالی شدن یا سنگ قبر روی اجزای غیرفعال مجاور است. حیرتانگیز بودن از طریق قرار دادن، استفاده از گذرگاههای پر شده با سطوح درپوش، یا مشخص کردن الگوهای تسکین حرارتی در اطراف پدها این موضوع را بدون به خطر انداختن عملکرد حرارتی برطرف میکند.
با افزایش وزن مس، محدودیتهای نسبت تصویر تشدید میشوند. نسبت ابعاد 10:1 ممکن است در مس استاندارد قابل دستیابی باشد، اما ساخت مس سنگین اغلب به 8:1 یا کمتر نیاز دارد تا از آبکاری مطمئن در سرتاسر بشکه اطمینان حاصل شود. طراحان باید قابلیت های سازنده را در طول تعریف stackup تایید کنند نه اینکه فرض کنند نمودارهای مته استاندارد اعمال می شوند.
حفاری پسزمینه با عمق کنترلشده در سازههای مسی سنگین، پیچیدگی بیشتری را ایجاد میکند. ضخامت مس بر سرگردانی مته و تحمل عمق تأثیر می گذارد، و مشخصات دقیق دریل پشتی را برای کاربردهای ایزوله ولتاژ بالا یا کنترل امپدانس حیاتی می کند.
چالش های مدیریت حرارتی و لحیم کاری
اثر هیت سینک مس سنگین فراتر از نواحی نصب قطعات به کل فرآیند مونتاژ برد گسترش می یابد. پروفیل های جریان مجدد استاندارد جرم حرارتی متوسطی را در نظر می گیرند. تخته مسی سنگین ممکن است هرگز به حداکثر دمای مناسب در کوره های معمولی نرسد و در نتیجه اتصالات سرد، ادغام خمیر ناقص و نقص در قابلیت اطمینان پنهان ایجاد شود.
طراحان باید الزامات پروفیل حرارتی را در اسناد مونتاژ مشخص کنند و مراحل پیش گرمایش یا مناطق خیساندن طولانی را در نظر بگیرند. محل قرارگیری اجزا باید شیب حرارتی را در نظر بگیرد. قرار دادن قطعات حساس به دما در مجاورت ریزش های مس سنگین بدون تسکین حرارتی باعث ایجاد گرمای بیش از حد موضعی یا لحیم کاری ناکافی بسته به بهینه سازی پروفیل می شود.
انتخاب پرداخت سطح به شدت با توپوگرافی مس سنگین تعامل دارد. ENIG صافی عالی را برای اجزای با گام ظریف فراهم می کند اما هزینه را اضافه می کند. HASL ممکن است به اندازه کافی لبه های مسی تیز را در ضخامت های شدید پوشش ندهد. OSP به جابجایی بکر و پنجره های مونتاژ کوتاه نیاز دارد. انتخاب صحیح به ترکیب اجزا، عمر مفید مورد انتظار و قرار گرفتن در معرض محیطی بستگی دارد - عواملی که به بهترین وجه در طول طراحی به جای تحمیل محدودیت های خرید، حل می شوند.
برای تابلوهایی که عملکرد حرارتی مشخصات مس سنگین را هدایت میکند، شبیهسازی حرارتی در حین اعتبارسنجی طراحی، نقاط داغ را قبل از نمونهسازی شناسایی میکند. این مرحله از حلقه تکراری ساخت، آزمایش و طراحی مجدد که زمانبندی پروژه را مصرف میکند، جلوگیری میکند.
یکپارچه سازی DFM و همکاری سازنده
شکستهای سنگین طراحی مس همچنان ادامه دارد، زیرا بسیاری از تیمها DFM را بهعنوان یک چکلیست در مراحل پایانی به جای یک محدودیت طراحی یکپارچه در نظر میگیرند. زمانی که یک سازنده Gerbers را از نظر قابلیت ساخت بررسی می کند، هدف طراحی ثابت می شود و مصالحه ها گران می شوند. جابجایی DFM به چپ - تعبیه قوانین مس سنگین در ضبط شماتیک و محدودیتهای چیدمان - هنگامی که اصلاح آنها بی اهمیت باقی میماند، تخلفات را میگیرد.
پارامترهای کلیدی DFM برای مس سنگین شامل حداقل اندازه سوراخ نهایی نسبت به وزن مس، الزامات حلقه حلقوی که باعث سرگردانی مته در ساختمانهای ضخیم میشود، عرض سد ماسک لحیم کاری که در سراسر توپوگرافی عمیق فرو نمیریزد، و قرارگیری ثابت که تغییرات بازتاب مس را به حساب میآورد، میشود. هر پارامتر به طور معنی داری با مفروضات استاندارد مس متفاوت است.
مشکلات رایج DFM و نحوه اجتناب از آنها در طراحی PCB اصول DFM گسترده تری را پوشش می دهد که در وزن های مس اعمال می شود، در حالی که Cheapturkes That PCB Commonfa بودجه توضیح می دهد که چگونه بهینه سازی هزینه زودرس باعث تضعیف قابلیت اطمینان مس سنگین می شود.
انتخاب شریک تولیدی با قابلیت اثبات شده مس سنگین به اندازه نظم و انضباط طراحی اهمیت دارد. انتخاب سازنده مناسب PCB در چین: عوامل کلیدی که باید در نظر گرفته شوند معیارهای ارزیابی شامل محدوده تجهیزات (برای وزن های شدید مسی حیاتی)، مستندات کنترل فرآیند، مدارک کنترل فرآیند، و p.
بازرسی و اعتبارسنجی برای ساختمان های مس سنگین
روشهای بازرسی مرسوم با محدودیتهای مس سنگین روبرو هستند. سیستمهای AOI کالیبرهشده برای مس استاندارد ممکن است ویژگیهای مشروع مس سنگین را به عنوان نقص طبقهبندی کنند. بازرسی اشعه ایکس برای تأیید کیفیت آبکاری بشکه در ساختمان های ضخیم که در آن مقطع باعث تخریب نمونه می شود ضروری است. بازرسی AOI و اشعه ایکس در مونتاژ PCB جزئیات این را نشان می دهد که چگونه این روش ها یکدیگر را در کاربردهای حیاتی کیفیت تکمیل می کنند.
تجزیه و تحلیل مقطعی برای صلاحیت مقاله اول ارزشمند باقی می ماند اما نیاز به تفسیر دقیق دارد. ضخامت آبکاری قابل قبول در یک مس سنگین با مشخصات استاندارد متفاوت است و اندازه گیری در مکان یا زاویه اشتباه نتایج گمراه کننده ای ایجاد می کند. ایجاد معیارهای بازرسی خاص برای پارامترهای مس سنگین در حین انتشار طراحی، از اختلافات در طول آزمایش پذیرش جلوگیری می کند.
تست الکتریکی نیز نیاز به توجه دارد. ردهای مس سنگین مقاومت کمتری نسبت به ردپای استاندارد هندسه یکسان از خود نشان می دهند، که در صورت تنظیم نشدن آستانه آزمایش، می تواند عیوب مدار باز را بپوشاند. برعکس، استحکام مکانیکی مس سنگین ممکن است ترکهای اولیه را پنهان کند که تحت تنش در مس نازکتر از بین میروند.
یادداشت های میدانی عملی
موفقیت PCB مس سنگین به کنار گذاشتن مفروضات حاصل از تجربه استاندارد مس بستگی دارد. فرآیند اچ تغییر می کند، فیزیک لمینیت تغییر می کند و مشخصات حرارتی مونتاژ تغییر می کند. طراحانی که محدودیتها را زود تنظیم میکنند - فضاها را گسترش میدهند، لایهها را متعادل میکنند، تسکین حرارتی را مشخص میکنند و قابلیتهای سازنده را تأیید میکنند - از الگوی خرابیهای میدانی که پروژههای الکترونیک قدرت را آزار میدهد، اجتناب میکنند.
مطمئنترین تختههای مس سنگین از تیمهایی میآیند که سازنده را بهعنوان یک شریک مهندسی بر اساس تعریف stackup در نظر میگیرند، نه یک فروشنده تولیدی که Gerbers کامل را دریافت میکند. این همکاری که توسط یکپارچگی منظم DFM و معیارهای بازرسی واقع بینانه پشتیبانی می شود، بردهایی را که مشخصات را حفظ می کنند از بردهایی که خدمات را حفظ می کنند جدا می کند.