Сшивание участков металлизации переходными отверстиями, Поделитесь опытом Опции

[MiklPolikov]

Допустим один большой хороший участок металлизации сделать не получилось .

На сколько хорошо можно "сшить" несколько участков в разных слоях переходными отверстиями ? Вот например отверстие диаметром 1 мм имеет длинну окружности 3.14 мм, если такие отверстия расположить через каждые 3.14 мм, то переход участка металлизации из одного слоя в другой будет "не заметен "... Из моего опыта следует что так делать можно- плата работает.
А что остальные скажут ?

В любом случае всегда можно какие-то пустые пространства на плате заполнить металлизацией, и эти островки сшить переходными отверстиями с основным слоем металлизации- кашу маслом не испортишь. По науке так правильно делать ?

Буду рад ответам ! Спасибо !

[bigor]

В любом случае всегда можно какие-то пустые пространства на плате заполнить металлизацией

Не только можно, но и нужно. Особенно на многослойных платах.
Это благотворно влияет, как процесс изготовления платы, так и на процесс автоматизированного монтажа изделия.

На сколько хорошо можно "сшить" несколько участков в разных слоях переходными отверстиями ?

Зависит от того, какая задача решается.
Если вам необходимо обеспечить протекание больших токов, то помимо собственно размера отверстий и их количества, большую роль играет еще и количество и качество меди на стенках оных, тип и качество финишного покрытия платы, а также заполнение переходных различными токопроводящими материалами: дополнительное меднение стенок ПО, применение паст, заполнение ПО припоем....
Если вы используете ПО для сшивки плолигонов на платах с быстродействующими решениями, то важную роль играет индуктивность ПО и их размещение.

P.S. Кашей масла не испортишь - это верно, но когда занадто - то не здраво.
Например, чрезмерное усердие при использовании ПО при сшивке земляных и питающих полигонов на многослойках часто приводит к обратному результату - ухудшается качество питания. Ведь "земляные" ПО бьют полигоны на питающих слоях, часто совсем необосновано.

[atlantic]

Не только можно, но и нужно. Особенно на многослойных платах.
Это благотворно влияет, как процесс изготовления платы, так и на процесс автоматизированного монтажа изделия.

Скажите а в чем именно это заключается ?
Просто, чем больше отверстий, тем по идее дольше(по времени) сверлить, особенно это проявится в больших партиях, и чем именно, вышеперечисленные переходные отверстия, влияют на процесс автоматизированного (и простого) монтажа ?

Спасибо.

[avesat]

Читайте внимательно, это bigor писал про заливку пустых пространств медью на МПП, про переходные, вторая часть поста. Ответил за него.

[atlantic]

Ну если быть уж совсем внимательным, то слово металлизация, как правило, относится к отверстиям

[Uree]

Ну не усугубляйте Металлизация, она и есть металлизация, не суть важно чего - отверстий, поверхностей и их частей, торцов... В данном случае вопрос именно о частях поверхностей.

[bigor]

Ответил за него.

Спасибо
С меня причитается при встрече

Ну если быть уж совсем внимательным, то слово металлизация, как правило, относится к отверстиям

Ответ давался в контексте вопроса: коллега спрашивал о меди на пустых пространствах платы - я дал ответ в тех же терминах, в которых задавался вопрос.

Просто, чем больше отверстий, тем по идее дольше(по времени) сверлить, особенно это проявится в больших партиях, ...

Ну не в ручную же отверстия свердлятся, в самом деле . Особенно на серийных платах.
Большие партии, да и малые в принципе тоже, сверлятся на многошпиндельных высокопроизводительных станках. Причем их в линии несколько. На больших заводах - даже несколько десятков.
Как правило время на сверловку платы значительно менше, чем на гальванику и прочие техпроцессы.
На стоимость платы лишняя сотня отверстий также практически не влияет. Тут гораздо большим фактором является не количество а размер отверстий, их типы и точность исполнения.

[Жека]

Не только можно, но и нужно. Особенно на многослойных платах.
Это благотворно влияет, как процесс изготовления платы, так и на процесс автоматизированного монтажа изделия.

Не вижу, в чем заключается благотворное влияние металлизации пустых пространств на эти процессы

[Uree]

При изготовлении меньший расход химии, при монтаже легче с терморежимом(равномерней прогрев по площади).

[Жека]

При изготовлении меньший расход химии, при монтаже легче с терморежимом(равномерней прогрев по площади).

Расход химии - принимается.
А вот с прогревом непонятно. Зачем прогревать места, которые в этом не нуждаются (где не надо паять) ?

[Uree]

Это к технологам вопрос, я не в курсе подробностей.

[DVF]

Равномерный нагрев -> остутствие мех.напряжений -> ровная плата.

[Жека]

Равномерный нагрев -> остутствие мех.напряжений -> ровная плата.

У меня она и так ровная А от механических напряжений избавиться не выйдет. Хотя бы потому, что плата состоит из металла и диэлектрика, у которых тепловые параметры сильно отличаются.

[Jul]

К многослойным платам (чтоб не коробило) предъявляется требование послойной симметрии относительно середины платы :
1-слой - проводники и последний слой - проводники примерно такой же плотности; 2-слой - полигон и предпоследний слой - полигон и т.д.
Если на слое не удается равномерно разместить проводники по площади, изготовители рекомендуют свободные места заполнять "балансировочной медью" - пятачками там или квадратиками (неплотно, с большими зазорами), редкой сеткой. Чем больше геометрические размеры платы - тем строже надо выполнять требование равномерности рисунка по площади.
А вообще на коробление в б'ольшей степени влияет качество стеклотекстолита, чем рисунок (стекловолокно должно быть однородным по обоим направлениям, волокна лежать в материале строго ортогонально, и заготовки каждого слоя одинаково ориентированы относительно волокон).
Металлизация всех пустых пространств может привести к наводкам.

[AlexRayne]

толщина метализации в отверстиях до 20-25 мкм и неболее, по крайней мере там где я заказвал. заполнение отверстий припоями помогает очень мало и заполнить припоем отверстие 0.6мм очень сложно. посему имхо надо внимательнее отнестись к мнению что лишние вии бъют по целостности полигонов питания, ведь как правило для простоты проектирования отверстие делается сквозное - через все слои.

[bigor]

А вот с прогревом непонятно. Зачем прогревать места, которые в этом не нуждаются (где не надо паять) ?

При автоматизированном монтаже, неважно - волной или оплавлением, греется вся плата, а не только точки пайки, как при ручном или селективном монтаже.

[bigor]

У меня она и так ровная

Ровная - она только до момента, пока не попала в печку.

А от механических напряжений избавиться не выйдет. Хотя бы потому, что плата состоит из металла и диэлектрика, у которых тепловые параметры сильно отличаются.

Совершенно верно.
Давайте себе представим плату, точнее ее поведение в печке, с такой структурой:
ТОР - установка компонентов собственно, плюс плотная разводка. Сигнальный слой. Количества меди на слое - 60%, толщина меди ~40мкм.
INT1 - плэйн питания. Количества меди на слое - 90%, толщина меди ~18мкм.
INT2 - плотная разводка. Сигнальный слой. Количества меди на слое - 50%, толщина меди ~18мкм.
INT3 - плэйн питания. Количества меди на слое - 90%, толщина меди ~18мкм.
INT4 - плэйн питания. Количества меди на слое - 90%, толщина меди ~18мкм.
INT5 - умеренно плотная разводка. Сигнальный слой. Количества меди на слое - 40%, толщина меди ~18мкм.
INT6 - плэйн питания. Количества меди на слое - 90%, толщина меди ~18мкм.
ВОТ - установка обвязки, плюс остатки разводки. Сигнальный слой. Количества меди на слое - 30%, толщина меди ~40мкм.
Толщины диэлектрика между слоями одинаковы.
Как видим - стек симметричный. Как по структуре, так и по толщинам. Но не однородный по количеству металла в слоях.
При нагревании медь расширяется больше чем диэлектрик, создавая таким образом механические напряженности в структуре платы. Чем больше меди - тем выше градиент напряженностей.
В рассматриваемой структуре меди больше всего на ТОРе, а меньше всего - на ВОТе. Таким образом, плату будет весьма ощутимо "гнуть" в сторону ВОТа. Чем это грозит:
1) если плата паяется в два прохода (сначала обвязка на ВОТе, а потом основная масса комплектации на ТОРе), то при втором проходе компоненты на ВОТе начнут "сыпаться". Особенно компоненты в типоразмерах 1206 и больше, в виду их больших линейных размеров.
2) Из-за коробления платы качественная пайка BGA, QFN и прочих многовыводных мелкошаговых компонент станет весьма проблематичной, поскольку для их монтажа весьма влиятельным фактором является плоскостность платы.
3) На выходе из печки плата не станет опять ровной. Это происходит в виду того обстоятельства, что коэффициенты линейного расширения диэлектрика до температуры стеклования (120-140С для обычного FR-4, как правило, и 170-180С для High Tg FR-4) весьма различны. Поэтому сжатие материалов при охлаждении после пайки происходит по иным законам, чем расширение при нагревании до нее.
Если плату повело после первого прохода пайки, то монтаж ТОРа, как правило уже достаточно проблематичен. Причем проблемы начинаются в самом начале - при нанесении пасты. При установке компонент другие проблемы: установщик "вдавливает" компоненты, находящиеся ближе к центру платы, и "бросает" те компоненты, которые расположены на периферии. Результаты такой установки - выдавливание пасты за пределы КП, образование перемычек припоя между соседними площадками и просто капелек припоя вокруг, смещение компонент от их номинального положения. О проблемах собственно пайки уже говорилось выше.

Общие выводы: Для качественного монтажа крайне важным является балансирование по меди слоев МПП. Зеркальные слои должны содержать по возможности одинаковое количество меди, причем медь должна быть распределена по всей плоскости слоя как можно более равномерно.
Если не следовать этому правилу, получите дефекты монтажа вплоть до таких, как показано на рисунке ниже.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Жека]

Общие выводы: Для качественного монтажа крайне важным является балансирование по меди слоев МПП. Зеркальные слои должны содержать по возможности одинаковое количество меди, причем медь должна быть распределена по всей плоскости слоя как можно более равномерно.
Если не следовать этому правилу, получите дефекты монтажа вплоть до таких, как показано на рисунке ниже.

Честно говоря, никогда не занимался балансированием слоев МПП по меди. И дефектов монтажа не наблюдалось.
И плата оставалась ровной. Подозреваю, что здесь бОльшую роль играет качество материала, как пишет Jul

А вообще на коробление в б'ольшей степени влияет качество стеклотекстолита, чем рисунок (стекловолокно должно быть однородным по обоим направлениям, волокна лежать в материале строго ортогонально, и заготовки каждого слоя одинаково ориентированы относительно волокон).

Если не следовать этому правилу, получите дефекты монтажа вплоть до таких, как показано на рисунке ниже.

Кстати, на рисунке показана ДПП, причем из отечественного материала. Поправьте, если вру

[b.igor]

Подозреваю, что здесь бОльшую роль играет качество материала, как пишет Jul

Качество материала - первейший и самый важный фактор. Тут спору нет.
Но это не значит, что заложив качественный материал, брендовый диэлектрик, получим на выходе качественную плату.

Кстати, на рисунке показана ДПП, причем из отечественного материала. Поправьте, если вру

На рисунке показана приблизительно четвертая часть 6-и слойной платы. Плата изготавливалась в Корее из материала Doosan (что то из серии DS-7405 - DS-7409).
На рисунке ниже - другой фрагмент платы, на котором видны полигоны во внутренних слоях.
Особенностью этих плат было отсутствие меди во всех слоях (кроме наружных) на показанном участке. На остальных участках меди вдоволь во всех слоях. Результатом стало не просто коробление (его, кстати, в виду полной симметричности структуры, практически не заметно было), а расслоение платы.
Расслоение произошло в результате локального сильного перегрева этого участка платы. Причина перегрева - разная теплоемкость разных участков платы: те участки, которые имели много меди на всех слоях (меди на этой плате было 35мкм на внутренних слоях и около 50-60мкм на внешних, если мне не изменяет память) имели большую теплоемкость, поэтому, чтобы создать на них необходимую темперературу, технологи "добавили копоти" печке. Естественно, при такой удельной мощности теплового потока на проиллюстрированном участке платы с малой теплоемкостью, температура диэлектрика была значительно выше положенных 280С. Отсюда деградация стекловолокна и расслоение структуры.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Жека]

Результатом стало не просто коробление (его, кстати, в виду полной симметричности структуры, практически не заметно было), а расслоение платы.

Нашел статью о расслоении плат и методах борьбы с ним. Авторы делают акцент на необходимость тщательной сушки плат перед пайкой. И есть интересный абзац
Для МПП, в структуре которых используют массивы фольги на внутренних слоях земли и питания, интенсивно выделяющийся пар, встречая непреодолимое сопротивление фольги и не успевая рассосаться, распирает слои, вызывая расслоение. Часто это явление сопровождается короблением плат, которое обнаруживается после пайки.
http://www.tech-e.ru/2007_1_29.php

Получается, что полигоны усугубляют проблему

[b.igor]

Получается, что полигоны усугубляют проблему

А с другой стороны, каждый полигон, вследствие своей влагонепроницаемости, препятствует проникновению влаги в более глубокие слои диэлектрика, увеличивая таким образом возможные сроки хранения платы в ненадлежащих условиях

Сообщение отредактировал b.igor - Mar 18 2009, 14:47

[Жека]

А с другой стороны, каждый полигон, вследствие своей влагонепроницаемости, препятствует проникновению влаги в более глубокие слои диэлектрика, увеличивая таким образом возможные сроки хранения платы в ненадлежащих условиях

Ну, кому что важнее. Кому-то подольше хранить плату в ненадлежащих условиях, кому-то получить качественное работающее устройство

[Zeroom]

Насколько я понимаю, возможность интенсивного испарения материалом при нагревании возвращает рассуждения к вопросу его качества которое, как уже выяснилось, имеет первостепенное значение.

З.Ы. А сушат в нормальном производстве все - и платы, и компоненты, если прислано не в вакуумной упаковке.

[bigor]

... подольше хранить плату в ненадлежащих условиях....

Оценил
На самом деле авторы статьи затронули весьма актуальную тему.
Но вот только не использовать полигоны в сложных МПП или делать заливку сеткой - практически невозможно.
Дабы не возникало расслоений при монтаже вследствие повышенного содержания влаги необходимо придерживатся простых правил:
1) не хранить платы длительное время без крайней на то необходимости. Помимо накапливания диэлектриком влаги происходит еще и старение финишного покрытия, что приводит к ухудшению паяемости или же вовсе к потере оного.
2) хранить платы необходимо в прохладных хорошо вентилируемых помещениях с низкой влажностью.
3) не нарушать заводскую упаковку плат. Как правило платы поступают от производителя в вакуумной упаковке, предохраняющей платы от воздействия влаги. Многие производители сложных МПП внутрь упаковки кладут адсорбенты - тот же мешочек с силикагелем, например.
А вот на счет сушки: если влага проникла глубоко во внутренние слои диэлектрика многослойки, то суши такую плату, не суши - толку не будет. ИМХО.

[pcbfabru]

На самом деле авторы статьи затронули весьма актуальную тему.
Но вот только не использовать полигоны в сложных МПП или делать заливку сеткой - практически невозможно.

...Полигоны иногда можно делать не только регулярной сеткой, но и с градинентом геометрии ячеек...




Сообщение отредактировал pcbfabru - Mar 20 2009, 14:22

Прикрепленные файлы

 anisotropy.rar ( 258.68 килобайт ) Кол-во скачиваний: 26

 

[Uree]

И к чему так изголяться...

[bigor]

Такая конструкция питающего/земляного слоя как то не очень подходит для высокоскоростных плат.

[Georgy]

Красиво, но...
Можно конечно и доску к потолку,... Каков навар с такого хитрого рисунка, плотности выравнивать? Вот мне зачем это? это вообще проблемма производителя. не могут ровно делать - уйду к другим, кто умеет, только и всего.

[Jul]

Балансировка меди - как одно из решений для минимизации коробления МПП.
Каким инструментом ее выполнить наиболее оптимально ?