برای استعلام قیمت PCB، پرسش مفید فقط این نیست که «مس این برد 1 oz است؟». باید مشخص شود 1 oz به فویل اولیه اشاره دارد یا به هادی نهایی و آیا طراحی به حداقل ضخامت قابل اندازه‌گیری نیز نیاز دارد.
وزن مس را به‌عنوان مرجع اسمی به‌کار ببرید. اگر هادی باید ضخامت نهایی مشخصی داشته باشد، این الزام را برای لایه مربوطه در نقشه ساخت درج کنید و محل و روش بررسی را نیز مشخص سازید. مس دیواره آبکاری‌شده سوراخ و پوشش نهایی سطح را جداگانه تعیین کنید.
جدول تبدیل وزن مس به ضخامت
وزن مس PCB معمولاً با اونس بر فوت مربع (oz/ft²) بیان می‌شود: جرم مس توزیع‌شده روی یک سطح. این مقدار جرم کل مس روی برد نیست.
جدول زیر عمداً از قرارداد گرد‌شده 35 µm برای هر oz/ft² استفاده می‌کند. این فقط یک مرجع اسمی است، نه جدول حداقل مس نهایی، جدول تلرانس یا اعلام موجودی APTPCB.
| وزن مس، oz/ft² | ضخامت مرجع، µm | ضخامت مرجع، mm | ضخامت مرجع، mil |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 17.5 | 0.0175 | 0.69 |
| 1 | 35 | 0.035 | 1.38 |
| 2 | 70 | 0.070 | 2.76 |
| 3 | 105 | 0.105 | 4.13 |
| 4 | 140 | 0.140 | 5.51 |
محاسبات به‌کاررفته در جدول عبارت‌اند از:
- µm ≈ 35 × وزن مس بر حسب oz/ft²
- mm = µm ÷ 1,000
- mil = µm ÷ 25.4
برای نمونه، بر این مبنا 2 oz/ft² تقریباً برابر با 70 µm یا 2.76 mil است. مقادیر mil گرد شده‌اند؛ هر mil یک‌هزارم اینچ است.
مبنای 35 µm یک قرارداد کاربردی است، نه تبدیل فیزیکی دقیق. محاسبه یک لایه یکنواخت ایده‌آل با چگالی مس 8.96 g/cm³، حدود 34.1 µm به‌ازای هر oz/ft² به دست می‌دهد. اسناد دیگر ممکن است از مراجع گرد‌شده متفاوتی استفاده کنند. هنگام مقایسه اعداد، مبنای اعلام‌شده را بررسی کنید و رقم اعشار آخر را تضمین تولید تلقی نکنید.
ضخامت مس با ضخامت نهایی کل برد نیز تفاوت دارد. برای این بُعد مکانیکی، ضخامت استاندارد PCB را ببینید.
مس پایه و مس نهایی دو الزام متفاوت‌اند
مس پایه فویل اولیه مربوط به یک لایه، پیش از عملیات ساخت مرتبط است. وزن اسمی آن به توصیف ساختار کمک می‌کند، اما ضخامت واقعی فویل اولیه لزوماً در همه نقاط با مقدار گرد‌شده جدول برابر نیست.
مس نهایی هادی مسی است که پس از مراحل افزودن و برداشتنِ قابل‌اعمال در هادی باقی می‌ماند. بسته به لایه و ساختار، ضخامت نهایی می‌تواند با فویل اولیه تفاوت داشته باشد.
فویل اولیه با مس نهایی یکسان نیست. تصویر مفهومی است، مقیاس ندارد و ضخامت اندازه‌گیری‌شدهٔ لایه‌ها را نشان نمی‌دهد. سمت چپ: نمونهٔ هادی بیرونی، فویل پایه به‌علاوهٔ مس رسوب‌داده‌شده و سپس فرایند ساخت؛ سمت راست: فویل لایهٔ داخلی و ماده‌ای که در فرایند برداشته می‌شود. مس پایه و مس افزوده از هم متمایزند؛ پوشش فلزی سطح مس نیست و ماسک لحیم نیز جداست. تراز فرضی مس موضعی چنین است: 16.8 + 21.6 − 2.4 = 36.0 µm؛ یعنی پایه + افزودن − برداشت. این مقدار از حداقل فرضی 40 µm نیز کمتر است. ویژگی‌های آبکاری‌شدهٔ داخلی به بررسی جداگانهٔ ساختار نیاز دارند.
در ساختار لایه بیرونی با سوراخ آبکاری‌شده، ممکن است طی ساخت مس بیشتری افزوده شود. همچنین در مراحل بعدی بخشی از مس برداشته می‌شود. سند SPMA056 شرکت Texas Instruments نمونه مشخصی از یک برد چهارلایه ارائه می‌کند که در آن برای لایه‌های سیگنال بیرونی، فویل پایه اسمی نیم‌اونس به‌علاوه نیم‌اونس آبکاری برای رسیدن به مجموع اسمی یک اونس ذکر شده است. این مثال نشان می‌دهد چرا برچسب «1 oz لایه بیرونی» الزاماً به این معنی نیست که برد با فویل 1 oz آغاز شده است. این مثال دستورالعمل عمومی آبکاری یا حداقل مس نهایی نیست.
یک لایه داخلی معمولی اغلب از فویل و بدون همان توالی آبکاری لایه بیرونی الگودهی می‌شود. در این ساختار، فویل اولیه و ماده‌ای که هنگام پردازش برداشته می‌شود بر نتیجه نهایی اثر دارند. این توصیف را به همه بردها تعمیم ندهید: ساختارهای متوالی و پیچیده دیگر ممکن است ویژگی‌های داخلی آبکاری‌شده داشته باشند. آن ویژگی‌ها و الزاماتشان را در مستندات ساخت مشخص کنید.
مثال عددی: نزدیک بودن به مقدار اسمی به معنی برآورده‌کردن حداقل نیست
فرض کنید یک هادی بیرونی در نقطه‌ای مشخص این مقادیر واقعیِ صرفاً نمونه‌ای را دارد:
- مس اولیه: 16.8 µm
- مس افزوده‌شده: 21.6 µm
- مس برداشته‌شده در مرحله بعد: 2.4 µm
نتیجه ساده‌شده چنین است:
16.8 + 21.6 − 2.4 = 36.0 µm مس نهایی
این نتیجه به مرجع اسمی 35 µm برای 1 oz نزدیک است. اما اگر پروژه جداگانه حداقل 40 µm را در محل اندازه‌گیری تعریف‌شده الزام کند، مقدار 36.0 µm آن حد عددی را برآورده نمی‌کند.
الزام 40 µm و هر سه مقدار فرایند، فرض‌های این مثال‌اند؛ نه آستانه‌ای صنعتی، نه نتیجه تولید APTPCB و نه پیش‌بینی یک فرایند مشخص. نکته هم قراردادی است و هم عددی: برچسب اسمی و مقدار حداقل پذیرش به دو پرسش متفاوت پاسخ می‌دهند.
مس روی سطح، دیواره سوراخ و پوشش را جداگانه مشخص کنید
هادی روی یک لایه برد و مس رسوب‌کرده روی دیواره سوراخ آبکاری‌شده به ساختار مربوط‌اند، اما ابعاد قابل‌جایگزینی نیستند.
ضخامت هادی تخت را برای لایه و محل موردنظر مشخص کنید. اگر مس دیواره سوراخ اهمیت دارد، الزام آن را برای سوراخ‌های مرتبط جداگانه بیان کنید و مبنای بازرسی را نیز تعیین کنید. فرض نکنید عدد مس نهایی لایه بیرونی، ضخامت دیواره حفره را هم توصیف می‌کند.
ماسک لحیم نیز مس نیست. پوشش فلزی سطح، مانند نیکل/طلا یا قلع، سامانه‌ای جداگانه از مواد است؛ این فلزها را جزو ضخامت مس حساب نکنید. پوشش موردنیاز را جداگانه روی نقشه نام ببرید.
میکروگراف عیب در کوپن NASA، با ذکر نام Charles E. Powers/NASA GSFC، سال 2009. پیکان‌های اصلی حلقه‌های داخلی و خارجیِ مفقود را نشان می‌دهند. این نمونه‌ای از APTPCB نیست؛ تصویر مقیاسی برای تعیین ضخامت مس یا پذیرش ندارد. سابقه اعتبار و منبع تصویر.
مقطع‌نگاری می‌تواند زمینه هادی و دیواره سوراخ را نشان دهد، اما خود تصویر الزام ضخامت را تعیین نمی‌کند. برنامه بازرسی قابل‌استفاده، ویژگی، آماده‌سازی و روش اندازه‌گیری، نمونه و مبنای پذیرش را مشخص می‌کند.
جدول را به استعلام قیمت لایه‌به‌لایه تبدیل کنید
یک پروژه فرضی چهارلایه را در نظر بگیرید. گروه طراحی در محل‌های مشخص‌شده روی L1 دست‌کم 40 µm مس نهایی می‌خواهد. در این مثال برای سایر لایه‌های تخت، جدا از الزامات حاکم بر پروژه، حداقل عددیِ اختصاصی برای مس نهایی تعیین نشده است.
گروه برای استعلام قیمت، پشته اولیه زیر را پیشنهاد می‌کند. مقادیر فویل پایه مقادیر اسمی پیشنهادی هستند، نه نتایج اندازه‌گیری یا دستورهای ثابت فرایند. اگر برای دستیابی به الزام مس نهایی لازم باشد، سازنده می‌تواند فویل اولیه دیگری را برای بررسی پیشنهاد کند.
| لایه | فویل پایه اسمی پیشنهادی | الزام مس تخت نهایی | محل، روش و سابقه پذیرش |
|---|---|---|---|
| L1 — بیرونی | 0.5 oz/ft² | حداقل 40 µm در محل‌های توافق‌شده | محل‌های نماینده برای اندازه‌گیری مسیرهای L1 را تعیین کنید و پیش از صدور سفارش، روش اندازه‌گیری، نمونه و الزام حاکم را توافق کنید |
| L2 — داخلی | 1 oz/ft² | در این مثال حداقل عددی اضافه‌ای تعیین نشده است | الزام حاکم را مشخص کنید و ساخت لایه و مبنای اعلام‌شده مس نهایی را تأیید کنید |
| L3 — داخلی | 1 oz/ft² | در این مثال حداقل عددی اضافه‌ای تعیین نشده است | الزام حاکم را مشخص کنید و ساخت لایه و مبنای اعلام‌شده مس نهایی را تأیید کنید |
| L4 — بیرونی | 0.5 oz/ft² | در این مثال حداقل عددی اضافه‌ای تعیین نشده است | الزام حاکم را مشخص و مبنای اعلام‌شده مس نهایی را تأیید کنید |
این نمونه‌ای از تفسیر استعلام قیمت است، نه نقشه تولید تکمیل‌شده. به‌ویژه، جدول ثابت نمی‌کند که فویل اولیه پیشنهادی L1 به 40 µm مس نهایی می‌رسد. جدول این تفاوت را آشکار می‌کند تا پیش از صدور سفارش، ساختار بررسی شود.
برای هر لایه، سابقه الزام باید موارد زیر را حفظ کند:
- شناسه لایه مطابق با پشته و طرح مدار.
- فویل پایه اسمی و این‌که الزامی است یا ساختاری پیشنهادی.
- حداقل یا بازه مس نهایی، اگر طراحی به حد عددی نیاز دارد.
- محل، روش اندازه‌گیری و نمونه، اگر پذیرش به اندازه‌گیری وابسته است.
- الزام حاکم، از جمله سند مربوط، ویرایش، کلاس در صورت ارتباط و استثناهای توافق‌شده.
اگر برای لایه‌ای حداقل عددیِ اختصاصی پروژه تعیین نشده باشد، این به معنی بی‌الزام بودن آن نیست. در استعلام قیمت همچنان باید مبنای مس نهایی و الزامات حاکم ساخت و پذیرش تعریف شود.
نمونه یادداشت نقشه برای L1
یادداشت زیر نقطه شروعی برای پروژه فرضی است و جایگزین برنامه بازرسی توافق‌شده نیست:
L1: ضخامت مس تخت نهایی هادی باید در محل‌های اندازه‌گیری تعیین‌شده برای مسیرهای L1 دست‌کم 40 µm باشد. فویل پایه اسمی پیشنهادی 0.5 oz/ft² است؛ ساختار جایگزین به تأیید طراحی نیاز دارد. پیش از صدور مجوز ساخت، روش اندازه‌گیری، ارتباط نمونه یا کوپن، مشخصات حاکم و ویرایش آن، کلاس مربوط و استثناها را تأیید کنید. مس دیواره سوراخ آبکاری‌شده و پوشش سطح را جداگانه مشخص کنید.
نقشه باید محل‌های تعیین‌شده و ارجاعات کامل حاکم را مشخص کند. اگر به‌جای خود برد، کوپن نماینده پیشنهاد می‌شود، رابطه آن را با الزامی که قرار است پذیرفته شود تعریف کنید. مقطع‌نگاری می‌تواند روش پیشنهادی مناسبی باشد، اما ویژگی، آماده‌سازی، نمونه‌برداری و قرارداد اندازه‌گیری همچنان باید توافق شوند.
اگر منظورتان «حدود 35 µm» است، از نوشتن «±35 µm» خودداری کنید. مرجع اسمی، تلرانس پیرامون مقدار هدف و حداقل مجاز سه دستور متفاوت‌اند. اگر هم یک فویل پایه مشخص و هم حداقل مس نهایی واقعاً الزامی‌اند، این موضوع را صریح بنویسید و آن ترکیب را بررسی کنید. در غیر این صورت، تعریف الزام نهایی و اجازه بررسی یک ساختار پیشنهادی، به سازنده امکان می‌دهد فرایند مناسبی پیشنهاد کند.
برای سایر بخش‌های بسته نقشه، از جمله نحوه هماهنگی پشته و یادداشت‌ها، اصول ضروری نقشه ساخت و طراحی پشته PCB را ببینید.
پیش‌فاکتورها را بر مبنای یکسان مقایسه کنید
ممکن است در هر دو پیش‌فاکتور عبارت «1 oz» آمده باشد، اما هرکدام به مفهوم متفاوتی اشاره کند. پیش از انتخاب، پشته‌های برگشتی را مقایسه کرده و این تفاوت‌ها را بررسی کنید:
- پایه یا نهایی؟ تعیین فویل پایه معادل حداقل مس نهایی هادی نیست.
- کدام لایه؟ لایه بیرونی با سوراخ‌های آبکاری‌شده و لایه داخلی معمولیِ فویلی ممکن است مسیرهای فرایندی متفاوتی داشته باشند.
- اسمی یا حد پذیرش؟ مرجع گرد‌شده مس نهایی به‌تنهایی حداقل 40 µm برای L1 در این مثال را تأیید نمی‌کند.
- کجا بررسی می‌شود؟ الزام مربوط به مسیر، پد، کوپن یا دیواره سوراخ به محل و مبنای اندازه‌گیری متناظر نیاز دارد.
- چه چیز دیگری تغییر کرده است؟ تغییر پیشنهادی ساختار مس را پیش از صدور سفارش، در برابر کل پشته و الزامات طراحی بررسی کنید.
برای پروژه فرضی، نتیجه کاربردی باید پیش‌فاکتوری باشد که فویل پایه پیشنهادی هر لایه را مشخص کند و به‌صراحت به حداقل 40 µm برای L1 در محل‌های توافق‌شده بپردازد. اگر ساختار پیشنهادی توان برآورده‌کردن این الزام را ندارد، پاسخ اسمی «1 oz» را منطبق اعلام نکنید. ساختار جایگزین را بررسی کنید یا الزام را از مسیر تأیید طراحی بازنگری کنید. اگر مبنای اندازه‌گیری یا سند حاکم هنوز روشن نیست، آن مورد را باز نگه دارید و پیش‌فاکتور را تعهد تأییدشده پذیرش تلقی نکنید.
ضخامت مس یکی از ورودی‌های طراحی الکتریکی و حرارتی است، اما این جدول ظرفیت جریان را تعیین نمی‌کند. برای آن تصمیم جداگانه، راهنمای طراحی PCB با مس ضخیم را ببینید.
الزام را همراه پشته ارسال کنید
برای درخواست به APTPCB، سابقه مس لایه‌به‌لایه را همراه نقشه ساخت، پشته و فایل‌های طراحی ارسال کنید. موارد فویل پایه پیشنهادی را علامت بزنید، حدود نهاییِ الزامی را مشخص کنید و بخواهید پیش‌فاکتور برگشتی، تغییرهای پیشنهادی و نکات بازرسیِ حل‌نشده را نشان دهد.
درخواست پیش‌فاکتور را همراه بسته پروژه آغاز کنید، یا اگر پیش از ارسال باید الزام‌های لایه روشن شوند، با APTPCB تماس بگیرید. هدف، تعریف مشترک و ویژه پروژه از چیزی است که ساخته می‌شود و از روشی که هر حد اعلام‌شده با آن ارزیابی خواهد شد.
مبانی منابع
- LPKF، TechGuide: In-House PCB Prototyping، بخش “Basic Information on PCBs.”
- Texas Instruments، SPMA056، بخش 3.2.1 و شکل 4.
- NIST، Composition of COPPER و Handbook 44، پیوست C.
- NASA/GSFC، Charles E. Powers، 2009، NTRS 20090027819.