İmalat Hoşgörülerinin Mekanik İzleri ve Spacing Gereksinimleri Üzerine Etkisi

PCB Trace Genişlikleri ve Spacing üzerindeki Üretim Hoşgörülerinin Eleştirel Etkisi

Baslı Devre Kurulu (PCB), bu sistemlerin güvenilir ve performansı, gerçek iz genişliği ve spacing, üretim toleransları ve üretim toleransları olarak bilinen kaçınılmaz sapmalar sunar.

Üretim toleransları, malzeme davranışlarının, kimyasal süreçlerin ve mekanik sınırlamaların bir kombinasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu değişiklikler, mevcut araç kapasitesi, yetersiz kontrol ve yüksek çözünürlükte 0.18 mm veya 0.22 mm'de ortaya çıkabilir. Yüksek çözünürlükte,% 10'luk bir miktar bile, bakır kalınlığını zorlayabilir veya genişletebilir.

Bu makale, toleransların iz genişliği ve yayılma gereksinimlerine nasıl etkileyebileceğini kapsamlı bir görünüm sağlar ve kök nedenlerini araştırır ve riskleri azaltmak için harekete geçebilir.Eğer genç bir düzen mühendisi veya sezonlanmış PCB tasarımcısıysanız, bu bilgiler daha sağlam ve üretilebilir tahtalar üretmenize yardımcı olacaktır.

PCB Kumaşı İmalat Hoşgörülerini Tanımlama

Üretim toleransı nominal boyuttan elde edilebilir sapmadır. PCB üretiminde, toleranslar genişliklere, annular halkaları, delik çapındakiler, satılan maske kaydı ve dielektrik tabaka kalınlıkları genellikle nominal değerin yüzdesi olarak ifade edilir (örneğin, ±10%) veya mutlak bir değer olarak (örneğin, ±0.05 mm).

Alılabilir toleransları belirleyen en etkili faktörler şunlardır:

• [FONT:0]Etching Process:[Dönetici:[Dönetici] Wet etching isotropic, yani bakırı daha sonra da dikey olarak ortadan kaldırır. Bu alt kesim, fotoğraflayıcı modeline kıyasla iz genişliğini azaltır.
• [FONT:0]Copper radyatör Kalitesi: [Dönder:
• [FONT:0]Fotoğrafçılara Karar: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] İyi çizgileri tanımlama yeteneği, fotoğraflayıcı türü, maruz kalma sistemi ve gelişim süreci ile sınırlıdır. Standart sıvı fotoresistler -75 μm'ye kadar çözülebilir, gelişmiş kuru filmlere ulaşabiliyorken 50 μm veya daha az.
• [FONT:0)Layer Kaydı:[Döncümler, katmanların arasındaki yanlışlık, farklı katmanlar arasındaki etkileşimin etkin bir şekilde değiştirilmesini sağlar.
• [FONT:0)Environmental Koşullar: Ortam ve sis, fab'daki sıcaklık ve nem çok fazla değişkenliği tanıtmak için, eksiyona karşı direnmeye ve karşı direnmeye karşı çıkabilir.

IPC-6012 (Qualification and Performancepecpecisation for Drug Boards) hoşgörü sınıflarını tanımlamak (Class 1, 2, 3) artan sıkılığı ile Sınıf 3 (High Reliability) yönetim kurulu, tıbbi ve askeri uygulamalarda kullanılan tahtalar, Sınıf 2 (Standart) tahtalarından önemli ölçüde sıkı kontrol gerektirir. Tasarımcılar, gerekli sınıfı erkenden geliştirme döngüsünde belirteçmiş kumaşatorunun gerekli hassasiyetleri sunabileceğini ve doğrulayabilir.

Trace Genişlikleri Üzerine ayrıntılı efektler

Trace genişliği mevcut kapasitenin birincil belirleyicisi ve engelleyici bir iz, birim uzunluğuna daha yüksek bir dirençe sahiptir, yük altında daha yüksek gerilim düşüşüne ve daha fazla ısı nesline yol açabilir.Eğer iz tolerans nedeniyle çok darsa, puanlanan mevcutlarda ya da delaminate olabilir. Conversely, aşırı büyüklükte bir iz ekstra bir alan tüketir ve ağır bir betonarme düzlemlerine zarar verebilir.

Impedance Control

Yüksek hızlı sinyaller için, bir iznin karakteristik imkansızlığı, substratın dielektrik sabiti ve referans uçağın üzerindeki yüksek çözünürlükte bir artış anlamına gelir.Bir ±10% varyasyonu iz genişliğine geçiş, olası olarak verilen bir arayüz için izin verilen yanlış bir uyum sağlar (örneğin USB 3.0% 90 {{ ±15).

Şimdiki Kapasiteyi Taşıt

IPC-2221 standardı, mevcut yoğunlukta düşüşe neden olan mevcut kapasiteyi tahmin etmek için formüller sağlar ve minimum beklenen izi kullanarak hesaplamaları gözden geçirmelidir (nominal eksi tolerans limiti), etkili kesit azaltımı, artan mevcut yoğunluk.Bu, yerelleştirilmiş sıcak noktalara neden olabilir, hızlandırılmış yaşlanma ve olaysız başarısızlık. Tasarımcılar minimum beklenen izi kullanarak hesaplamalarını da ortadan kaldırmalıdır (nominal eksi toleransı)

Pratik Örnek

2 A için tasarlanmış 1 oz bakır izi düşünün ve ±0.05 mm'nin bir toleransı ile 20°C'nin minimum genişlik (0.35 mm) aynı anda yükselebilir ve bu, bakır yorgunluk ve en kötü senaryo için tasarıma yol açabilir.

Trace Spacing Üzerine ayrıntılı efektler

İzler arasındaki etkileşim, elektrik kısalarının, yayılmasının ve sızıntı akımlarının önlenmesi için kritiktir. Üretim toleransları, özellikle de BGA fanouts veya mikro-via katmanları gibi, tasarım kuralına bağlı tüm marjları tüketebilir.

Germe ve Ger Sayfa

Yüksek gerilim devreleri için, minimum spacing IPC-2221A Table 6-1 (yabancı katmanlar için) ve Masa 6-2 ( dış tabakalar için) çevrenin kirliliği ile ölçeklendirmesi gerekir.Eğer üretim minimumun altında ısıtılırsa, dielektrik arızalarının riski artar.5 mm'den 0,5 mm'ye kadar yüzde 10'a kadar azaltılabilir, ancak 200 V sinyali için tehlikeli olabilir.

Crosstalk and Signal Integrity

Yakın çevreleme, eğimli ve endüktif darbeyi, elektrik analizi tarafından gerekli olan en düşük izlerden veya kritik net sinyaller için, birkaç mikrometre bile ölçeklendirme varyasyonu düşük gürültü marjlarını azaltabilir. Tasarımcılar, elektrik analizi tarafından gerekli olan minimumdan daha geniş bir şekilde yayılmak için dikkate almalıdırlar veya kritik netlere zemin izlerini kullanarak.

Güvenlik Margins

En iyi uygulama, en az 0.225 mm'yi elde etmek için beklenen negatif toleransı ortadan kaldırmaktır. Örneğin, bir tasarım 0.2 mm'nin altında minimum spacing gerektirir ve üreticinin toleransı ±0.025 mm'dir, düzen en az 0.225 mm'yi kullanmalıdır. Bu garantiler en kötü durumdan sonra bile, spacing asla 0.2 mm'nin altında düşmez.

Mitigate Tolerance Effects'a Tasarım Stratejileri

Üretilenlerden üretim için başarılı PCB tasarım hesapları. Aşağıda mühendislik alanı tarafından organize edilen önemli stratejiler vardır.

Layout ve Kural Ayarları

• [FONT:0)Ayrıca muhafazakar nominal değerleri belirtir:[Dönder:[Dönder: 1 ) En büyük mevcut gereksinimi kullanın ve sonra tolerans ekleyin.
• [FONT:0) Net sınıfları hoşgörü tamponları ile ifade edin:[Dönetici:0) Modern EDA araçları, güç için farklı kurallar, yüksek hızlı ve genel işaretler için ayarlamanıza izin verir.
• [FONT:0) Göz kapakları ve dolguları kullanın:) ped-to-trae kavşaklarında yırtıklar ekleme, vb. varyasyonlardan kaynaklanan dar boyun puanlarının etkisini azaltır.

Malzeme ve Süreç Seçici

• [FONT:0)Choose uygun bakır ağırlık: [DÜT:1] İyi-pitch tasarımları için, 0,5 oz (17.5 μm) 1 oz (35 μm) yerine bakırı kullanın. İnceleyici bakır ve daha düzgün bir şekilde, daha sert iz genişliği toleransları sağlayın.
• [FONT:0) Gelişmiş etching süreçleri ile Çalışma:[Dönetici:[Döneticiler) Bazı kumaşçılar değiştirilmiş etching kimyagerler (örneğin, daha düşük alt kesimle spreyler) ±5% veya daha iyi.
• [Üye:0) Kuru film fotoresistini iyi hatlar için kullanın: Kuru film, 75 μm'nin altındaki hat/space için sıvı direnenden daha iyi bir kenar tanımı sağlar.

Simülasyon ve Geçerlilik

• [FONT:0)Perform süpürücük analizi:) Run simülasyonları nominal, minimum ve en yüksek iz genişliği kullanarak, tolerans aralığı boyunca kabul edilebilir sınırları içinde kalmayı doğrulamak için en yüksek izler.
• [FONT:0) ⁇ simülasyonu:[Dönetici:0) Model, geminin sıcaklık artış sınırları içinde kalmasını sağlamak için en ince iz olan mevcut yoğunluk.
• [Ücretsizliğe Tasarım) çekleri: [DDFM (Tevzi İçin Tasarım) Altium Tasarımcısı DRC veya ODB++ analizi gibi aletler, tüm geometrilerin belirtilen toleranslarla uygulanabilir olduğunu doğrulamak için analiz eder. Birçok EDA araçları şimdi kumaşatörünüzün yeteneklerine dayanan üretim kontrollerini içerir.

Fabricators ile iletişim

• [FONT:0)Provide, üretim çizimi hakkında net tolerans notları: Devlet gerekli tolerans sınıfı (IPC Sınıfı 2 veya 3) ve kritik netler için özel gereksinimleri.
• [FONT:0) Bir yetenek veri sayfası talep edin:[Dönemli PCB üreticilerinin çoğu minimum hat / alan, tolerans değerleri ve kayıt doğruluğu için bir masa sağlar.
• [FONT=0)Order test kuponları: [Döneticiler için yüksek kullanılabilirlik kurulları için, gerçek iz genişliklerini ölçmek ve etching sonrası spacing için panelde kuponlar içerir.

Yüksek Hızlı ve Yüksek Boyut Tasarımları için İleri Düzeyler

Tasarımlar iyi geometrilere ve daha yüksek frekanslara doğru itildiği gibi, geleneksel tolerans marjları artık yeterli olmayabilir. İşte bazı gelişmiş teknikler.

Tamamlanan Etch Desenleri

Bazı kumaşçılar &ldquo adında bir teknik kullanır; Çöp tazminatı,” fotoresist desenin arzulanan son iz genişliğinden biraz daha büyük olduğu. etching sırasında alt kesim bunu doğru boyuta getirir. Ancak, bu sıkı üretim kontrolü gerektirir ve genellikle sadece yetenekli ortaklarla hacim için sunulmaktadır.

Diferansiyel Pair Analizleri Başlatıyor

Yüksek hızlı seri verileri taşıyan diferansiyel çiftler için (örneğin, PCIe, DisplayPort, 25+Gbps), hem intra-konuşağı hem de yönlendirme varyasyonları için son derece hassastır. Tasarımcılar genellikle ±10%) yeterliliği test etmek yerine standart routing).

Gömülü Pasifler ve Lazer Doğrudan Görüntüleme

Lazer doğrudan görüntüleme (LDI) gibi teknolojiler, geleneksel fotolitolojiden çok daha iyi desene izin veriyor, aynı tolerans ilkelerine sahip değil, iyi bir ölçekle desteklenmektedir.

Kalite Güvencesi ve Denetim

Sağlam tasarım uygulamaları ile bile, üretilen kurulun boyutsal gereksinimleri ile karşıladığını doğrulamak önemlidir. Aşağıdaki yöntemler yaygın olarak kullanılır:

• [FONT:0)Otomatik optik Muayene (AOI):), iz genişlikte kusurları için kurulu tarayın, kayıt ve kayıt. AOI sistemleri, yüzeysel doğruluk ve bayrak dışı özelliklerle genişleyebilir.
• [FONT:0)Mikroze:[Dönetici test kuponlarının kesitleri gerçek iz genişliği ve bakır kalınlığını ölçmek için bir mikroskop altında incelenir. Bu yıkıcı test IPC-TM-650 başına yapılır.
• [FONT:0)Elektrikli Test (Fent Probe veya Yatak Çiçeği):[Dönetici: 1) Sürekliliği ve izolasyonu kontrol ederken, elektrik testleri yetersiz spacing nedeniyle kısaları tespit edebilir.

Tasarımcılar, özellikle Sınıf 3 tahtaları için test verilerini talep etmelidir. Bazı kumaşçılar, gelecekteki revizyonlar için tasarım marjlarını doğrulamak için kullanılan kritik katmanlar için gerçek ölçütlü toleranslarla bir rapor sunar.

Deeper için dış referanslar

Daha fazla tartıştığı standartlar ve metodolojileri araştırmak için, bu kaynaklara bakınız:

• [FONT=0)IPC Resmi Web Sitesi[[Dönetici:0)IPC-2221, IPC-6012 ve diğer PCB standartları.
• [FONT:0]Sierra Devreleri: PCB İmalat Rehberleri Kılavuzu[[Dönetici: 1) vendash; Ortak toleransların pratik açıklaması ve bunları nasıl uygulayacağız.
• [0]Altium Dokümantasyon: Üretim Kontrolleri için Tasarım) – DRC kurallarının düzen araçlarına tolerans yönetimi için nasıl ayarlanacağı.
• [FONT:0)Cadence: Neden İzni Çekici Kontrol İçin Maddesi) – Yüksek hızlı etkilerde Derin Ayaklanma.

Future Trends ve Kapanış Düşünceler

PCB üretimi devam ettikçe, toleranslar yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Anahtar çeki, üretim toleranslarının ihmal edilmeleri için bir nuisance değildir, ancak temel bir tasarım parametresi.Yerelleştirme kaynaklarına göre uygun güvenlik marjlarını uygulayın ve kumaşçılarla işbirliği içinde çalışabilmeleri, tasarımcılar, PCB'lerin tüm amaçlanan çalışma koşullarını güvenilir bir şekilde gerçekleştirebilmelerini sağlayabilir. Her zaman simülasyon için tasarım ve kritik özellikleri inceler.

Elektronikin yıllardır kusursuz bir şekilde çalışması bekleniyor, iz genişliği ve yayılma toleransları için muhasebe sadece iyi bir uygulama vedash değil; alanda başarılı olan ürünleri teslim etmek için bir zorunluluktur.