A nyomtatott áramköri lap tervezésekor a végső vastagságra általában diszkrét értékekben gondolunk: 0.20 mm, 0.80 mm, 1.55 mm, 2.40 mm, stb. A valóság azonban az, hogy ezekkel a pontos vastagságokkal szinte soha nem kapjuk készhez a legyártott nyomtatott áramköri lapot. Ennek okait ismertetjük az alábbiakban és bemutatjuk azt a számos tényezőt, amely befolyásolja a PCB végső vastagságát. Beszélünk a tűrésekről, illetve, hogy hol és hogyan végezze a mérést, valamint hogyan tervezze meg a projektjét ezek alapján.
Névleges, kalkulált és mért PCB vastagság
A PCB végső vastagságához a rézrétegeken túl számos egyéb réteg is hozzájárul. Alapanyag szempontjából a kétrétegű lap egyszerű, mert egy laminált magról beszélünk (általában FR-4), amelynek mindkét oldalán rézfólia található. Gyártásra kész állapotban kerül beszerzésre, és vastagsága nagyrészt ismert, mielőtt még a gyártás megkezdődne. Többrétegű munkák esetében azonban a dolgok bonyolultabbá válnak.
Mindenekelőtt azonban határozzunk meg három különböző vastagságot:
- Névleges: Az a diszkrét vastagság, amellyel a megrendelés rögzítésre kerül. (Pl. 1.00 mm, 1.55 mm, 3.20 mm, stb.) Ez a gyakorlatban azonban csak egy “címke”, ami referenciaként szolgál az alapanyag kiválasztás során.
- Kalkulált: A vastagság előrejelzése, amely a rétegfelépítést alkotó alapanyagok (prepreg, mag, rézfólia) összeadásán alapul. A számítás figyelembe veheti, hogy ezek a gyártási folyamat során hogyan tágulnak vagy húzódnak össze. Ez az érték azonban nem tartalmazza a galvanizálást, a felületfémezést, a forrasztásgátló lakkot és a pozíció réteget.
- Mért: A legyártott PCB mért vastagsága az alapanyagra vonatkozóan, az alapréz vastagságának hozzáadásával. Ez az érték sem tartalmazza a galvanizálást, a felületfémezést, a forrasztásgátló lakkot és a pozíció réteget.
Naivan azt gondolhatjuk, hogy mivel ismerjük az alapanyagok vastagságát, könnyen és biztonsággal megjósolhatjuk a kész lap vastagságát, vagy akár jobban szabályozhatjuk a végső vastagságot, hogy az közelebb legyen a névleges értékhez. Ez a gyakorlatban azonban igen nehéz feladat. Először is, az alapanyag beszállítók által megadott vastagságtűrés 10% (tehát egy 1.55 mm-es lap 1.395 mm és 1.705 mm között lehet). Másodszor, a tényleges vastagság a tervezéstől is jelentős mértékben függ! A ritka rajzolatú belső rézréteg sokkal több prepreg gyantát “fogad be”, ahogy az a préselés során megfolyik, mint amikor a belső rézréteg többnyire inkább telifóliás. Továbbá a külső rézréteg vastagsága, habár ismert lehet, de a galvanizálás és a felületfémezés vastagsága és eloszlása a rézeloszlásától függően eltérő lesz; ez az oka annak, hogy a réz kiinduló vastagságát hozzáadjuk a mért vastagsághoz (a fenti meghatározás szerint), ahelyett, hogy a méréskor a többi réteggel együtt vennénk figyelembe, hiszen a galvanréz nem része az alapanyagvastgaságra vonakozó tűrésnek.
Kalkulált vastagság
 |
 |
A kalkulált vastagság alapvetően a tervezési döntéseinktől függ. Vegyünk például egy 6 rétegű lapot, 1.55 mm-es névleges vastagsággal az Eurocircuits-től. A Rétegfelépítés szerkesztőben láthatjuk, hogy több mint 20 lehetséges rétegfelépítés áll rendelkezésre ehhez a vastagsághoz, amelyek 1.47 mm és 1.82 mm között mozognak. A magyarázat egyszerű: ha vastagabb rézfóliákat választunk, a teljes lapvastagság is növekszik. Az említett 1.82 mm-es rétegfelépítés például már eleve kb. 17%-kal vastagabb, mint az 1.55 mm-es névleges vastagság. Ehhez vegyük még hozzá a nyomtatott áramköri lap beszállítójának tűréshatárát, ami általában 10% az egész iparágban, így az Eurocircuits-nél is. Ezáltal 1.64 mm és 2.00 mm közötti vastagságtartományt kapunk úgy, hogy a PCB gyártás még el sem kezdődött.
A PCB gyártás során azonban még további értékekkel kell számolni. A kalkulált vastagság ugyanis nem tartalmazza a galvánrezet, a forrasztásgátló lakkot, a felületfémezést és a pozíció réteget. Ezek együttesen 0.125 mm-t tehetnek ki a lap mindkét oldalán (becsült átlagos érték), így a legrosszabb esetben nyomtatott áramköri lapunk vastagságához 0.25 mm-t kell hozzáadnunk. Ez azt jelenti, hogy attól függően, hogy milyen felületfémezést választottunk és mi van a felületen, ahol a mérést végezzük, a lap több mint 2.20 mm vastag lehet szélsőséges esetben a fenti példánál maradva.
Példánk három fő dolgot mutat be. Először is, hogy a névleges PCB vastagság csupán egy címke, ami referenciaként szolgál az alapanyag kiválasztás során. Másodszor, hogy olyan PCB kerülhet kiszállításra, amely jelentősen eltérhet a névleges vastagságtól. Végül pedig azt, hogy a vastagság attól is függ, hogy a mérést pontosan hol végezzük és az a terület milyen tulajdonságokkal rendelkezik.
Nagyobb ráhatás nem lehetséges?
Mivel a magok és a prepreg sokféle vastagságban kaphatók, ésszerű felvetés lehet, hogy miért nem használunk olyan anyagvastagságokat, amelyekkel a kalkulált vastagság a lehető legközelebb kerül a névlegeshez. Két fő oka van annak, hogy ez miért nem praktikus.
Először is, a vékonyabb magok és prepregek ― 0.10 mm vagy vékonyabb ― sérülékenyek, és sokkal nehezebb velük megbízhatóan dolgozni. Továbbá a vékony prepregek nem tapadnak túl jól a rézhez és a laminátumhoz, és ha csak egy prepeget használunk, az a delamináció gyakoribb előfordulását okozhatja (az Eurocircuits-nél szinte mindig két prepreget használunk).
Másodszor, a magok és a prepregek szavatossági ideje korlátozott, így a többféle vastagságú készlet felhalmozása költséges és pazarló lehet. Amennyiben kis mennyiséget tartunk a leggyakoribb “standard” vastagságokból, amelyek a kívánt rétegfelépítések többségét alkothatják, az egyrészt költséghatékony, másrészt biztosítja a rendelkezésre állást, mivel több beszállítótól is beszerezhetők.
PCB vastagság az Eurocircuits-nél
Foglaljuk össze a legfontosabb pontokat:
- A névleges PCB vastagság általában csak egy címke.
- A kalkulált PCB vastagság a rétegfelépítést alkotó egyes rétegek (alapanyag plusz alapréz) névleges vastagságának összeadásából adódik. A mért vastagság a tényleges alapanyagvastagság, az alapréz vastagságának hozzáadásával.
- A lapvastagságok nem tartalmazzák a galvanizálást, a felületfémezést, a forrasztásgátló lakkot és a pozíció réteget.
- Az Eurocircuits-hez hasonlóan a legtöbb gyártó 10%-os tűrést garantál a kalkulált vastagságra értendően. (A galvanizálás, a felületfémezés, a forrasztásgátló lakk, ill. a pozíció réteg tehát ebbe nem számít bele.)
És ami a legfontosabb: Amennyiben a PCB vastagsága döntő fontosságú a termékében, soha ne várjon pontos vastagságot, és győződjön meg róla, hogy elegendő rugalmasság biztosított, amely figyelembe veszi a legszélsőségesebb eseteket is a fent taglalt tűrések és egyéb tényezőket illetően. Javasoljuk továbbá, hogy amennyiben a vastagsági követelmény kritikus, lépjek velünk kapcsolatba a lehető leghamarabb, hogy segítsünk Önnek az elképzelések megvalósításában.
Online Visualizer eszközöket biztosítunk továbbá a PCB vastagság meghatározásához, ami elsősorban a Rétegfelépítés szerkesztőben történik.
Értesüljön legfrissebb híreinkről elsőként! Kövessen minket!
