Kay > Nouvèl > Sanisfè
Gwo ak ekstrèm Copper Pou Reliability Maksimòm nan Design PCB ak fabrikasyon
Jul 05, 2018

Divès pouvwa elektwonik pwodwi yo te fèt chak jou pou yon seri de aplikasyon yo. De pli zan pli, pwojè sa yo ap pran avantaj de yon tandans k ap grandi nan endistri a tablo sikwi enprime: kòb kwiv mete lou ak ekstrèm PCB kwiv.

Ki sa ki defini yon sikwi kwiv lou? Pifò komèsyal ki disponib PCB yo fabrike pou aplikasyon pou ba-vòltaj / ki ba-pouvwa, ak tras kwiv / avyon ki fèt ak pwa kwiv ki sòti nan ½-oz / ft2 a 3-oz / ft2. Yon sikwi kwiv lou fèt ak pwa kòb kwiv mete nenpòt kote ant 4-oz / ft2 a 20-oz / ft2. Pwa kapòt pi wo a 20-oz / ft2 ak jiska 200-oz / ft2 yo posib epi yo refere yo kòm kwiv ekstrèm.

Pou rezon sa a diskisyon, nou pral konsantre sitou sou kwiv lou. Pwa kòb kwiv mete an konbine avèk yon substra apwopriye ak pi epè nan twou yo transfòme yon fwa ki pa bon, tablo sikwi fèb nan yon platfòm filb dirab ak serye.

Konstriksyon yon kous kwiv lou bay yon tablo ki gen benefis tankou:

Ogmante andirans tansyon tèmik

Ogmante aktyèl kapasite pote

Ogmante fòs mekanik nan sit Connector ak nan twou PTH

Materyèl ekzotik yo itilize tout potansyèl yo (sètadi, tanperati ki wo) san echèk sikwi

Redwi gwosè pwodwi pa enkòporan pwa kwiv miltip sou kouch nan menm sikui (Figi 1)

Lou kòb kwiv mete vias pote pi wo aktyèl nan tablo a epi ede transfere chalè nan yon chalè ekstèn

On-Board koule dirèkteman plake sou sifas la tablo lè l sèvi avèk jiska 120-oz kòb kwiv mete avyon

Sou-tablo wo-pouvwa-dansite transfòmatè planèt

Malgre ke dezavantaj yo se kèk, li enpòtan yo konprann konstriksyon debaz lou kòb kwiv mete a konplètman apresye kapasite li yo ak aplikasyon potansyèl yo.

Figi 1: Echantiyon prezante 2-oz, 10-oz, 20-oz, ak 30-oz kòb kwiv mete karakteristik sou kouch la menm.

Lou Konstriksyon Awondi Copper

Creole PCB yo, si wi ou non doub-sided oswa multikouch, yo fabrike lè l sèvi avèk yon konbinezon de angrè kwiv ak pwosesis plating. Kouch sikui yo kòmanse tankou fèy papye kwiv (jeneralman 0.5-oz / ft2 a 2-oz / ft2) ki grave pou yo retire kwiv ki pa vle, ak plake pou ajoute epesè kwiv nan avyon, tras, kousinen ak plake nan twou. Tout nan kouch yo sikwi yo laminated nan yon pake konplè lè l sèvi avèk yon substrate ki epoksidik ki baze sou, tankou FR-4 oswa polyimid.

Boards enkòpore sikwi kwiv lou yo pwodui nan egzakteman menm jan an, kwake ak espesyalman grave ak plating teknik, tankou gwo vitès / etap plating ak diferansaj etching. Istorikman, karakteristik kwiv lou yo te fòme antyèman pa etching epè kwiv-rekouvèr materyèl tablo laminated, sa ki lakòz lateral tras inegal ak mekanis inakseptab. Avans nan teknoloji plating te pèmèt karakteristik kwiv lou yo dwe fòme ak yon konbinezon de plating ak grave, sa ki lakòz lateral dwat ak neglijab koupe.

Platfòm nan yon kous kwiv lou pèmèt manadjè a tablo ogmante kantite a nan epesè kòb kwiv mete nan twou plake ak via laterally. Li nan kounye a posib yo melanje lou kòb kwiv mete ak karakteristik estanda sou yon tablo sèl. Avantaj yo gen ladan konte kouch redwi, distribisyon ki ba enpedans, pi piti mak pye ak ekonomi lajan potansyèl yo.

Nòmalman, sikui wo-aktyèl / segondè-pouvwa ak sikwi kontwòl yo te pwodui separeman sou tablo separe. Lou kòb kwiv mete fè li posib entegre sikui-wo aktyèl ak sikui kontwòl reyalize yon estrikti tablo trè dans, men senp.

Karakteristik kwiv yo lou ka transparans ki konekte nan sikui estanda. Ka lou kòb kwiv mete ak karakteristik estanda dwe mete ak restriksyon minim bay designer a ak fabrike diskite sou tolerans fabrikasyon ak kapasite anvan yo final konsepsyon (Figi 2).

Figi 2: 2-oz karakteristik konekte sikwi kontwòl pandan y ap karakteristik 20-oz pote charj aktyèl la.

Kapasite kouran kouran ak Tanperati Leve

Ki kantite aktyèl ka yon kous kwiv san danje pote? Sa a se yon kesyon souvan eksprime pa Designers ki vle enkòpore sikui kwiv lou nan pwojè yo. Kesyon sa a anjeneral reponn ak yon lòt kesyon: Konbyen chalè monte ka pwojè ou kenbe tèt avè? Kesyon sa a poze paske leve chalè ak koule aktyèl ale men nan men. Ann eseye reponn de kesyon sa yo ansanm.

Lè koule aktyèl sou yon tras, gen yon I2R (pèt pouvwa) ki rezilta nan chofaj lokalize. Trace yo refwadi pa kondiksyon (nan materyèl vwazen) ak konveksyon (nan anviwònman an). Se poutèt sa, yo jwenn maksimòm aktyèl la yon tras ka san danje pote, nou dwe jwenn yon fason yo estime monte nan chalè ki asosye ak aktyèl la aplike. Yon sitiyasyon ideyal ta dwe rive nan yon tanperati opere ki estab kote to la chofaj egal pousantaj la refwadisman. Erezman, nou gen yon fòmil IPC nou ka itilize pou modle evenman sa a.

IPC-2221A: kalkil pou kapasite aktyèl la nan yon tras ekstèn [1]:

Mwen = .048 * DT (.44) * (W * Th) (. 725)

Kote mwen ye kounye a (amps), DT se monte tanperati (° C), W se lajè nan tras la (mil) ak Th se epesè nan tras la (mil). Tras entèn yo ta dwe derive pa 50% (estimasyon) pou menm degre nan chofaj. Sèvi ak fòmil la IPC nou te pwodwi Figi 3, ki montre kapasite aktyèl la pote nan plizyè tras nan diferan zòn kwa-seksyonèl ak yon ogmantasyon tanperati 30 ° C.

Figi 3: Apwoksimatif aktyèl pou yo bay dimansyon tras (monte 20˚C tan).

Ki sa ki konstitye yon kantite lajan akseptab nan monte chalè ap diferan soti nan pwojè pou pwojè. Pifò materyèl plafon Dielectric ka kenbe tèt ak tanperati nan 100 ° C pi wo a anbyen, byenke kantite lajan sa a nan chanjman tanperati ta dwe akseptab nan pifò sitiyasyon.

Fòs Komite Awondisman ak sivivite

Manifakti tablo ak konsèpteur yo ka chwazi nan yon varyete de materyèl dyelèktrik, ki soti nan estanda FR-4 (tanperati opere 130 ° C) nan tanperati-wo tanperati polyimid (tanperati opere 250 ° C). Yon sitiyasyon wo-tanperati oswa ekstrèm ka rele pou yon ekzotik materyèl, men si sikwi tras yo ak plake vias yo estanda 1-oz / ft2, yo pral siviv kondisyon ekstrèm yo? Endistri tablo a sikwi te devlope yon metòd tès pou detèmine entegrite nan tèmik nan yon pwodwi sikwi fini. Tansyon tèmik soti nan divès kalite fabrikasyon tablo, asanble ak reparasyon pwosesis, kote diferans ki genyen ant koyefisyan nan ekspansyon tèmik (CTE) nan Cu ak PWB laminate a bay fòs la kondwi pou nukleasyon krak ak kwasans nan echèk nan kous la. Tik tèmik tès (TCT) chèk pou yon ogmantasyon nan rezistans nan yon sikwi jan li subi lè-a-lè monte bisiklèt tèmik soti nan 25 ° C 260 ° C.

Yon ogmantasyon nan rezistans endike yon pann nan entegrite elektrik atravè fant nan sikwi kwiv la. Yon konsepsyon koupon estanda pou tès sa a itilize yon chèn nan 32 plated nan-twou, ki te lontan yo te konsidere kòm pwen an pi fèb nan yon kous lè sibi estrès tèmik.

Syans sik tèmik fè sou estanda FR-4 ankadreman ak 0.8 mil pou 1,2-mil kwiv plating yo te montre ke 32% nan sikui fail apre uit sik (yon ogmantasyon 20% nan rezistans konsidere kòm yon echèk). Syans sik tèmik fè sou materyèl ekzotik yo montre amelyorasyon siyifikatif nan to echèk sa a (3% apre uit sik pou esteranyèn), men yo entèdi chè (senk a 10 fwa pri materyèl) ak difisil pou yo travay. Yon mwayèn sifas-montaj teknoloji wè yon minimòm de sik tèmik anvan chajman, e li te kapab wè yon lòt de sik tèmik pou chak reparasyon eleman yo.

Li pa rezonab pou yon tablo SMOBC ki te ale nan yon reparasyon ak sik ranplasman yo rive jwenn yon total de nèf oswa 10 sik tèmik. Rezilta yo TCT yo byen klè montre ke to echèk, pa gen pwoblèm sa materyèl la tablo, ka vin akseptab. Manifaktirè tablo enprime konnen ke elektwoflatwa kwiv se pa yon chanjman egzak syans nan dansite kounye a atravè yon tablo ak nan anpil twou / atravè gwosè rezilta nan varyasyon epesè kwiv ki rive jiska 25% oswa plis. Pifò nan zòn nan "kwiv mens" yo sou plake-twou mi-rezilta yo TCT montre byen klè sa a yo dwe ka a.

Sèvi ak sikui kwiv lou ta diminye oswa elimine sa yo echèk tout ansanm. Ranje 2-oz / ft2 nan kwiv nan yon miray twou diminye pousantaj la echèk nan prèske zewo (TCT rezilta montre yon pousantaj echèk 0.57% apre uit sik pou estanda FR-4 ak yon minimòm de 2.5-mil kwiv plat). An efè, sikwi kwiv la vin enpèmeyab nan ensiste yo mekanik mete sou li pa monte bisiklèt la tèmik.

Jesyon tèmik

Kòm konsèpteur fè efò yo jwenn valè maksimòm ak pèfòmans nan pwojè yo, sikwi enprime yo ap vin pi konplèks epi yo kondwi nan pi gwo dansite pouvwa. Miniaturizasyon, sèvi ak konpozan pouvwa, kondisyon ekstrèm anviwònman ak kondisyon aktyèl yo ogmante enpòtans ki genyen nan jesyon tèmik. Pèt ki pi wo nan fòm lan nan chalè, sa a, se souvan ki te pwodwi nan operasyon an nan elektwonik, te dwe disparèt soti nan sous li yo ak radiated nan anviwònman an; otreman, eleman yo te kapab chofe ak echèk yo ka lakòz. Sepandan, sikui kwiv lou yo ka ede pa diminye pèt yo I2R ak pa fè chalè lwen konpozan valab, diminye pousantaj echèk dramatikman.

Yo nan lòd yo reyalize dispersion chalè apwopriye ki soti nan sous chalè nan ak sou sifas la nan yon tablo sikwi, chalè yo ap travay. Rezon ki fè nenpòt ki chalè se yo dispoze chalè lwen sous la nan jenerasyon pa kondiksyon ak emèt chalè sa a pa konveksyon nan anviwònman an. Sous chalè a sou yon bò nan tablo a (oswa sous chalè entèn) ki konekte pa vias kwiv (pafwa yo rele "vas chalè") nan yon zòn fè kwiv gwo sou lòt bò a nan tablo an.

Anjeneral, koule klasik yo estokaj sa a sifas kòb kwiv fè pa vle di nan yon adezif tèmik kondisyone oswa nan kèk ka, yo riveted oswa boulon. Pifò chalè yo te fè nan swa kwiv oswa aliminyòm. Pwosè asanble egzije pou koule klasik konsiste de twa etap-entansif ak koute chè.

Pou kòmanse, metal la k ap sèvi kòm chalè a dwe trase oswa koupe nan fòm ki nesesè yo. Kouch la adezif dwe tou koupe oswa mete so pou yon anfòm presizyon ant tablo sikwi a ak chalè a. Dènye, men pa pi piti, yo dwe byen plase pozitif sou pkb a ak pake a tout dwe kouvwi pou rezistans elektrik ak / oswa korozyon ki gen yon rad ki kouvri oswa kouvri.

Nòmalman, pwosesis ki pi wo a pa ka otomatik epi yo dwe fè nan men. Tan ak travay ki nesesè pou konplete pwosesis sa a enpòtan, epi rezilta yo enferyè pou yon pwosesis mekanikman otomatik. Kontrèman, bati-nan chalè yo kreye pandan pwosesis manifakti pkb la, epi yo pa mande pou okenn asanble adisyonèl. Lou kwiv sikwi teknoloji fè sa posib. Teknoloji sa a pèmèt adisyon a nan koule epè kòb kwiv mete nòmalman nenpòt kote sou sifas ekstèn yo nan yon tablo. Chofaj yo ap galvanize sou sifas la e konsa konekte ak chasan ki ap dirije vias san okenn interfaces ki anpeche konduktiviti tèmik.

Yon lòt benefis se koule kwiv la te ajoute nan vias chalè a, ki diminye rezistans lan tèmik nan konsepsyon an tablo, reyalize ke yo ka atann menm degre nan presizyon ak repetition nannan nan manifakti PCB. Paske likidasyon planar yo aktyèlman plat tras kondwit ki fòme sou Plastifye kwiv Plastifye, yo amelyore dansite an jeneral aktyèl konpare ak kondiktè fil silendrik. Benefis sa a se akòz minimize efè po ak pi wo aktyèl-pote efikasite.

Planè on-board reyalize ekselan izolasyon dielectric prensipal-a-segondè ak segondè-a segondè-segondè paske se menm materyèl la dyelèktrik itilize ant tout kouch, asire enkapasite konplè nan tout likidasyon. Anplis de sa, likid prensipal yo ka koule konsa ke likidasyon yo segondè yo sandwich ant primè yo, akonplisman enduktans ki ba leakage. Creole teknik plastifikasyon PCB, lè l sèvi avèk yon chwa nan yon varyete de rezèv epoksidik, ka san danje sandwich jiska 50 kouch likid kwiv kòm epè kòm 10-oz / ft2.

Pandan envantè de sikwi kwiv lou, nou yo anjeneral fè fas ak epesè plake siyifikatif; Se poutèt sa, alokasyon dwe fèt nan defini separasyon tras ak gwosè pad. Pou rezon sa a, konsèpteur yo konseye yo gen manadjè a tablo sou tablo byen bonè nan pwosesis la konsepsyon.

Pouvwa elektwonik pwodwi lè l sèvi avèk lou sikwi kwiv yo te nan itilize pou anpil ane nan endistri militè a ak ayewospasyal ak yo pran momantòm kòm yon teknoloji nan chwa nan aplikasyon endistriyèl. Li kwè ke egzijans mache a pral pwolonje aplikasyon sa a ki kalite pwodwi nan fiti prè.

Referans:

1. IPC -2221A