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如何计算成铜厚度?

九月 24, 2020 | Ruben Contreras, NCAB Group
如何计算成铜厚度?

如何计算PCB上的成铜厚度?听起来可能很简单。但是,我们已看到图纸或规范中标注了铜厚度要求,该要求可能会导致额外的工程问题(engineering question,简称EQ),在某些情况下,还会产生额外的成本。这些都是由于对要求的误解而无意导致的后果,当然,不会在所有情况下,而是在某些情况下会发生这种后果。让我们先来看一些术语。

盎司是指平铺在一平方英尺面积上的铜的重量(图1)。电路板本身的面积不会改变,是固定的。但随着铜重量的增加,铜沉积层的厚度会随之增加。½盎司、1盎司或2盎司到底是什么意思?人们普遍认为,½盎司等于17微米(0.669密耳),1盎司等于35微米(1.377密耳),2盎司等于70微米(2.756密耳)。虽然数据很接近,但严格来说并非如此。

 

这就引出了IPC标准,特别是IPC-6012——刚性PCB的鉴定和性能标准。先来看内层箔厚度(表1)。

表1. IPC-6012中的表3-13。(来源:IPC)

我们可以看到1盎司实际上等于34.3微米(1.350密耳),这是箔制造商的目标。然而,允许生成的箔材有10%的公差,这意味着PCB工厂收到的1盎司内层箔厚度可能为30.9微米(1.217密耳)的。因此,我们还会看到,在PCB工厂成像和粘结之前,铜箔预处理会使厚度减少6微米(0.236密耳)。预处理加工后,1盎司铜箔的最小铜箔厚度可能为24.9微米(0.980密耳),这与我们认为的35微米有点不同。

我们看到潜在的挑战是当我们看到内层的厚度被规定为最小35微米时。这意味着铜箔厚度要在加工后达到35微米(1.377密耳),需要从2盎司开始,即需要采用可达到55.7微米(2.193密耳)厚度的2盎司铜箔。

现在让我们来看会更为复杂外部层。作为行业标准,IPC-6012规定了基铜重量,而不是成铜(表2)重量。

表2. IPC-6012中的表3-14。(来源:IPC)

IPC表3-14显示,成铜的最小表面导电层等于绝对最小铜箔厚度,对于2级产品,再加上铜箔的平均镀铜厚度20微米(0.787密耳),对于3级产品,再加上平均镀铜厚度25微米(0.984密耳),减去加工中允许减少的最大值。让我们看看当一个客户要求1盎司的成铜时会发生什么。

我们知道,对于1盎司铜重,IPC规定最小值等于30.9微米(1.217密耳)。如果我们从½盎司、15.4微米(0.606密耳)开始,再加上2级产品20微米(0.787密耳)镀层或3级产品25微米(0.984密耳)镀层,然后再考虑2微米(0.079密耳)的加工缩减量,可以看到,对于2级产品,可达到33.4微米(1.315密耳)的厚度,对于3级产品,可达到38.4微米(1.512密耳)的厚度。

已非常清楚,而且很接近1盎司(35微米)的厚度。但随着铜重量的增加,情况就不同了。我们来看2盎司(70微米)的要求,基于我们认为有35微米的初始值,再加上额外的35微米或1盎司的基底镀层,感觉能够满足要求。如果我们采用1盎司或30.9微米(1.217密耳)铜箔,再加上2 级产品20微米(0.787密耳)的镀层,或3级产品25微米(0.984密耳)的镀层,然后允许加工减少3微米(0.118密耳),那么2级产品的成铜厚度将为47.9微米(1.886密耳),3级产品的成铜厚度将为52.9微米(2.083密耳)。

当图纸要求铜箔指定厚度或最小厚度为70 微米(2.756 密耳)时,我们必须从2盎司的基铜箔开始,再针对2级产品镀覆后达到78.7微米(3.098密耳)的成铜厚度,或针对3级产品镀覆后达到83.7微米(3.295密耳)的成铜厚度。

这对成本有显著影响,因为以1盎司基铜的报价与2盎司基铜的报价差异很大。这就是为什么您可能会收到PCB供应商的问题,因为我们想澄清您需要的铜厚,以及我们应该从什么基铜厚度开始。我们总是希望帮助您避免PCB设计中任何不必要的额外成本。如果有任何关于这方面的相关问题或任何与PCB设计相关的问题,欢迎与我联系,我非常愿意提供帮助。

Ruben conterasNCAB集团的项目经理和现场应用工程师。

标签:
#NCAB  #铜厚  #IPC  #IPC-6012 

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