重銅和極限銅PCB：孔尺寸，走線寬度和間距

設(shè)計(jì)具有極端銅鍍層的PCB需要規(guī)劃并仔細(xì)考慮在標(biāo)準(zhǔn)輕銅板的設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)的幾個(gè)因素。由于不尋常的制造挑戰(zhàn)和與這些產(chǎn)品類型相關(guān)的非標(biāo)準(zhǔn)工藝，許多制造商完全避免了沉重和極端的銅電路板訂單。

即使在最好的情況下，極端的銅電路板也可能比通常的制造難得多。但是，通過(guò)了解極限銅PCB制造固有的困難，仍然可以創(chuàng)建可制造的設(shè)計(jì)。

這篇博客文章將解釋極限鍍銅工藝的一些重要原理，從而使PCB設(shè)計(jì)人員能夠做出合理的選擇，從而成功地進(jìn)行制造。

普通PCB與超硬銅PCB

普通PCB與采用極度銅的PCB之間最明顯的區(qū)別是電路板接受的電鍍量。應(yīng)用如此大量的銅鍍層（20盎司及以上）所固有的困難是只有少數(shù)專業(yè)PCB制造商會(huì)采用這種工作方式的原因。

然而，通過(guò)良好的計(jì)劃和一定程度的實(shí)驗(yàn)，有可能消除或減少與如此高的鍍層有關(guān)的問(wèn)題。不過(guò)，可能有必要接受一些負(fù)面因素?zé)o法完全消除的情況，并決定是否可以忍受這些負(fù)面因素，以便利用極端銅的好處。

跡線寬度和間距的經(jīng)驗(yàn)法則

您的印刷電路板制造商將為您提供有關(guān)適當(dāng)?shù)淖呔€寬度和間距的建議。期望它們比您在打火機(jī)板上使用的更大。也可能有兩組或更多組規(guī)則。這是因?yàn)榻⒁?guī)則的最終決定因素是基礎(chǔ)銅的重量，而不是成品銅的重量。盡管較重的基箔（最多4或6盎司）可能會(huì)縮短電鍍時(shí)間，但這可能是唯一的優(yōu)勢(shì)。

一個(gè)缺點(diǎn)是由于蝕刻穿過(guò)較厚的基礎(chǔ)箔而導(dǎo)致梯形的橫截面。梯形走線的載流能力較小，因?yàn)樽呔€的頂部比底部窄。由于存在更多的銅，因此在行程過(guò)程中真空材料的去除變得更加困難，因此制造商還可能在通過(guò)這么多的銅鉆出電鍍孔方面遇到問(wèn)題。由于這些原因，期望制造商建議從箔紙很輕的材料開(kāi)始，例如半盎司。

雖然使用半盎司的箔達(dá)到20盎司的厚度，反而是直覺(jué)，但在所有方面都優(yōu)于使用較重的箔。使用光箔，可以使用更窄的走線和更小的空間，因此每層上可用于電路布線的面積會(huì)增加。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是跡線蝕刻質(zhì)量提高。最重要的是，由于整個(gè)走線側(cè)壁是通過(guò)鍍層堆積形成的，因此蝕刻后側(cè)壁幾乎完全垂直于基板。這樣做的好處是走線的截面積恰好是其高度乘以其寬度。因此，與在較厚的基礎(chǔ)箔上進(jìn)行較少的電鍍并仍滿足相同的載流能力相比，電鍍后的走線總高度可以設(shè)計(jì)得更小。

極端銅和鍍通孔

與標(biāo)準(zhǔn)PCB制造中一樣，孔的電鍍和電路的電鍍是單個(gè)過(guò)程的一部分。對(duì)于普通的PCB，添加的銅量很少且可預(yù)測(cè)。用于形成鍍通孔（PTH）的鉆孔工具的尺寸通常比所需的精加工孔尺寸（FHS）大約0.003“ -0.006”。尺寸過(guò)大的量取決于制造商的工藝控制以及將要施加的最終表面。在電鍍銅和表面光潔度之間，加工過(guò)程中鉆孔將關(guān)閉至其標(biāo)稱最終直徑。重銅和極銅不同。

用于鍍有重銅和極銅的電路板，通常無(wú)法將孔鉆成較大的直徑，而這是使孔精加工成接近其標(biāo)稱直徑所必需的。例如，考慮20盎司。PCB。表面接收到約0.028“的添加銅?？捉邮障嗨频臄?shù)量。不用像在輕銅板上那樣在電鍍之前增加0.005英寸的鉆頭尺寸，而是必須在這種孔上增加幾乎0.060英寸的厚度。不難想象在設(shè)計(jì)的每個(gè)孔的環(huán)形圈中增加0.060英寸的不利影響；它將嚴(yán)重減少可用于電路布線的表面積。除了這個(gè)明顯的問(wèn)題之外，每個(gè)PTH接收到的確切鍍層數(shù)量變得更加隨機(jī)。極不可能在板上的每個(gè)位置都達(dá)到+/- 0.003英寸的公差。解決辦法是什么？

解決方案是在鍍覆之后但在表面處理之前進(jìn)行重新鉆孔。重新鉆孔可以消除多余的銅堆積，從而將孔恢復(fù)到正確的公稱直徑。這工作得很好，聽(tīng)起來(lái)像是一個(gè)完美的解決方案，但是與其他所有與極限銅有關(guān)的東西一樣，存在陷阱和局限性。

主要的問(wèn)題是孔的中心不會(huì)封閉到一個(gè)很容易接受旋轉(zhuǎn)鉆頭的平坦表面上。取而代之的是，鍍層趨于有些圓形和凹入，其中心具有相對(duì)較小的開(kāi)口面積。當(dāng)鉆頭遇到的表面小于平坦表面時(shí)，它們會(huì)發(fā)生撓曲；當(dāng)硬質(zhì)合金鉆頭發(fā)生撓曲時(shí)，它們會(huì)折斷。為了解決這個(gè)問(wèn)題，計(jì)劃使用從0.050開(kāi)始的成品孔徑。” 只要針對(duì)該非標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用調(diào)整進(jìn)給和RPM設(shè)置，此范圍內(nèi)的鉆頭通常就足夠堅(jiān)固，可以承受與凹面的碰撞。

對(duì)于不希望容納零件或電線的孔，您可以使用較小的孔，并允許制造商簡(jiǎn)單地將其鍍上閉合（或接近閉合）的形狀。即使這些孔不過(guò)是通孔，但還是要使它們比普通通孔大還是一個(gè)好主意。對(duì)于多層而言尤其如此，其內(nèi)部可能比正常的銅重量重。無(wú)論層數(shù)如何，對(duì)于極端銅板，一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是使用在電鍍前鉆的孔不小于0.025英寸，最好為0.030英寸或更大的通孔。

概要

極限銅PCB從來(lái)都不是完全設(shè)計(jì)或制造的例行程序。這是因?yàn)槊總€(gè)異常功能都可能影響其他功能。一個(gè)設(shè)計(jì)要求的解決方案可能會(huì)在另一個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)難以克服的困難。未雨綢繆。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期中都留出更多時(shí)間。首先，提出問(wèn)題。您的PCB制造商可以在周期的早期使您遠(yuǎn)離潛在的死角。提交布局的初步版本以進(jìn)行制造設(shè)計(jì)（DFM）審查，以識(shí)別需要改進(jìn)的地方。

PCB設(shè)計(jì)人員和制造商之間的合作關(guān)系的結(jié)果應(yīng)該是一種極端的銅電路板，該電路板應(yīng)具有高度可靠的功能。