При запросе расчёта стоимости печатной платы полезно спросить не просто: «Здесь медь 1 oz?». Нужно уточнить, обозначает ли 1 oz исходную фольгу или готовый проводник, а также требуется ли проекту измеряемая минимальная толщина.
Используйте вес меди как номинальный ориентир. Если для проводника задана конкретная конечная толщина, внесите это требование в производственный чертёж для соответствующего слоя и укажите место и способ проверки. Меднение стенок отверстий и финишное покрытие следует задавать отдельно.
Таблица перевода веса меди в толщину
Вес меди для печатных плат обычно указывают в унциях на квадратный фут (oz/ft²) — это масса меди, распределённая по площади. Это не общая масса меди на плате.
В таблице ниже намеренно используется округлённое соотношение 35 µm на oz/ft². Это номинальный ориентир, а не таблица минимальной толщины готовой меди или допусков и не заявление о доступности у APTPCB.
| Вес меди, oz/ft² | Справочная толщина, µm | Справочная толщина, mm | Справочная толщина, 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 |
В таблице используются следующие расчёты:
- µm ≈ 35 × вес меди в oz/ft²
- mm = µm ÷ 1 000
- mil = µm ÷ 25.4
Например, при таком подходе 2 oz/ft² — это примерно 70 µm, или 2.76 mil. Значения в mil округлены; один mil равен одной тысячной дюйма.
Значение 35 µm — удобное условное соотношение, а не точный физический пересчёт. Для идеального однородного слоя при плотности меди 8.96 g/cm³ получается примерно 34.1 µm на oz/ft². В других документах встречаются иные округлённые ориентиры. Сравнивая значения, проверяйте указанную основу расчёта и не считайте последнюю десятичную цифру производственной гарантией.
Толщину меди также не следует путать с готовой толщиной всей платы. Об этой механической характеристике см. стандартную толщину печатной платы.
Исходная медь и готовая медь — разные требования
Исходная медь — это фольга, из которой начинают изготовление соответствующего слоя до выполнения относящихся к нему технологических операций. Её номинальный вес описывает конструкцию, однако фактическая толщина исходной фольги не обязана во всех точках совпадать с округлённым значением в таблице.
Готовая медь проводника — это медь, оставшаяся в проводнике после применимых операций добавления и удаления материала. В зависимости от слоя и конструкции итоговая толщина может отличаться от толщины исходной фольги.
Исходная фольга — не то же самое, что готовая медь. Концептуальная схема, не в масштабе; измеренная толщина слоёв не показана. Слева — пример внешнего проводника: исходная фольга и добавленная гальваническая медь с последующей обработкой; справа — фольга внутреннего слоя и материал, удаляемый при обработке. Исходная и добавленная медь показаны отдельно; металлическое покрытие поверхности не является медью, паяльная маска также рассматривается отдельно. Условный локальный баланс меди: 16.8 + 21.6 − 2.4 = 36.0 µm, то есть исходная медь + добавление − удаление. Это меньше также условного минимума 40 µm. Внутренние металлизированные элементы требуют отдельной проверки конструкции.
В конструкции с металлизированными отверстиями на внешние слои во время изготовления может наноситься дополнительная медь. На последующих этапах часть меди также может удаляться. В документе Texas Instruments SPMA056 приведён конкретный пример четырёхслойной платы: для внешних сигнальных слоёв указана номинальная исходная медь в пол-унции и ещё пол-унции осаждённой меди — в сумме номинально одна унция. Этот пример показывает, почему обозначение «внешний слой 1 oz» не обязательно означает, что плата изначально изготовлена из фольги 1 oz. Это не универсальная схема металлизации и не минимальная толщина готовой меди.
Обычный внутренний слой часто получают травлением фольги без той же последовательности металлизации, что и для внешнего слоя. В такой конструкции на итог влияют исходная фольга и материал, удалённый в ходе обработки. Не распространяйте это описание на все платы: при последовательном наращивании и в других сложных конструкциях могут присутствовать металлизированные элементы внутри платы. Указывайте эти элементы и их требования в документации на конструкцию.
Числовой пример: близость к номиналу не означает соответствия минимуму
Предположим, локальный участок внешнего проводника имеет следующие фактические значения для иллюстрации:
- Исходная медь: 16.8 µm
- Добавленная медь: 21.6 µm
- Медь, удалённая позднее: 2.4 µm
Упрощённый результат:
16.8 + 21.6 − 2.4 = 36.0 µm готовой меди
Это значение близко к номинальному ориентиру таблицы 35 µm для 1 oz. Но если проект отдельно требует минимум 40 µm в установленной точке измерения, 36.0 µm не достигает этой числовой границы.
Требование 40 µm и все три технологических значения в этом примере являются допущениями, а не отраслевым порогом, результатом производства APTPCB или прогнозом для какого-либо конкретного процесса. Здесь важен не только расчёт, но и договорённость: номинальное обозначение и минимальное значение приёмки отвечают на разные вопросы.
Разделяйте плоскую медь, стенки отверстий и покрытие
Проводник на слое платы и медь, нанесённая на стенку металлизированного отверстия, связаны с конструкцией, но это разные размеры, и их нельзя подменять друг другом.
Задавайте толщину плоского проводника для нужного слоя и места. Если важна толщина меди на стенках отверстий, сформулируйте отдельное требование для соответствующих отверстий и укажите основу инспекционного контроля. Не следует считать, что значение готовой меди внешнего слоя также описывает стенку металлизированного отверстия.
Паяльная маска также не является медью. Металлическое поверхностное покрытие, например никель/золото или олово, представляет собой отдельную систему материалов; не включайте эти металлы в толщину меди. Требуемое покрытие укажите в чертеже отдельно.
Микрофотография дефекта на купоне NASA, автор — Charles E. Powers/NASA GSFC, 2009. Исходные стрелки указывают на отсутствующие внутренние и внешние контактные кольца. Это не образец APTPCB; на изображении нет масштаба, по которому можно определить толщину меди или соответствие приёмочным требованиям. Сведения об авторстве и источник изображения.
Микрошлиф помогает увидеть проводник и стенку отверстия в контексте, но само изображение не задаёт требования к толщине. В пригодном плане инспекции указывают контролируемый элемент, подготовку и способ измерения, образец и критерий приёмки.
Превратите таблицу в послойный запрос расчёта стоимости
Рассмотрим условный четырёхслойный проект. Команде разработчиков требуется не менее 40 µm готовой меди в заданных местах слоя L1. Для других плоских слоёв отдельный числовой минимум толщины готовой меди сверх действующих требований проекта не устанавливается.
Команда предлагает для расчёта стоимости следующую исходную конструкцию слоёв. Значения исходной фольги — предлагаемые номинальные значения, а не результаты измерений и не фиксированные технологические указания. Если для достижения требуемой толщины готовой меди это необходимо, изготовитель может предложить на рассмотрение другую исходную фольгу.
| Слой | Предлагаемая номинальная исходная фольга | Требование к готовой плоской меди | Место, метод и запись приёмочного контроля |
|---|---|---|---|
| L1 — внешний | 0.5 oz/ft² | Минимум 40 µm в согласованных местах | Указать типовые места на дорожках L1 и согласовать способ измерения, образец и применимое требование до передачи в производство |
| L2 — внутренний | 1 oz/ft² | В этом примере дополнительный числовой минимум не задан | Указать применимое требование, подтвердить конструкцию слоя и основу указанной в расчёте толщины готовой меди |
| L3 — внутренний | 1 oz/ft² | В этом примере дополнительный числовой минимум не задан | Указать применимое требование, подтвердить конструкцию слоя и основу указанной в расчёте толщины готовой меди |
| L4 — внешний | 0.5 oz/ft² | В этом примере дополнительный числовой минимум не задан | Указать применимое требование и подтвердить основу толщины готовой меди, указанной в расчёте |
Это пример толкования запроса на расчёт стоимости, а не готовый производственный чертёж. В частности, таблица не подтверждает, что предложенная исходная фольга L1 обеспечит 40 µm готовой меди. Она явно показывает разницу, чтобы конструкцию можно было проверить до размещения заказа.
Для каждого слоя в записи требований следует сохранить:
- Обозначение слоя, соответствующее стеку слоёв и данным топологии.
- Номинальную исходную фольгу, указав, обязательна ли она или является предлагаемой конструкцией.
- Минимум или диапазон готовой меди, если проект требует числового ограничения.
- Место и метод измерения, а также образец, если приёмка зависит от результата измерения.
- Применимое требование, в том числе документ, редакцию, класс, если он имеет значение, и согласованные исключения.
Если для слоя не установлен отдельный числовой минимум проекта, это не означает отсутствия требований. В расчёте всё равно должна быть определена основа толщины готовой меди и применимые требования к производству и приёмке.
Пример примечания к чертежу для L1
Ниже приведён исходный вариант примечания для условного проекта; он не заменяет согласованный план инспекции:
L1: толщина готовой меди плоского проводника должна составлять не менее 40 µm в заданных точках измерения дорожек L1. Предлагаемая номинальная исходная фольга — 0.5 oz/ft²; альтернативная конструкция требует согласования с разработчиками. До передачи в производство согласовать метод измерения, связь с образцом или купоном, применимую спецификацию и её редакцию, соответствующий класс и исключения. Толщину меди на стенках металлизированных отверстий и поверхностное покрытие задавать отдельно.
На чертеже необходимо указать заданные точки и полностью привести применимые ссылки на требования. Если вместо самой платы предлагается контрольный купон, определите, как он соотносится с проверяемым требованием. Поперечный шлиф может быть подходящим предлагаемым методом, но контролируемый элемент, подготовку, отбор образца и порядок измерения всё равно нужно согласовать.
Не пишите «±35 µm», если имеется в виду «примерно 35 µm». Номинальный ориентир, допуск относительно целевого значения и минимальный предел — три разные инструкции. Если и определённая исходная фольга, и минимальная толщина готовой меди действительно обязательны, явно укажите оба требования и проверьте их совместимость. В противном случае задание требования к готовой меди с возможностью рассмотреть подходящую конструкцию даёт изготовителю пространство для предложения нужного процесса.
Остальную часть комплекта чертежей, включая согласование стека слоёв и примечаний, см. в материалах основные сведения о производственном чертеже и проектирование стека слоёв печатной платы.
Сравнивайте расчёты стоимости на одинаковой основе
В двух расчётах может стоять «1 oz», но смысл будет разным. Прежде чем выбирать, сравните возвращённые варианты стеков слоёв и проверьте следующие различия:
- Исходная или готовая медь? Обозначение исходной фольги не равнозначно минимальной толщине готового проводника.
- Какой слой? Внешний металлизированный слой и обычный внутренний слой из фольги могут проходить разные технологические этапы.
- Номинал или предел приёмки? Округлённый ориентир готовой меди сам по себе не подтверждает минимум 40 µm для L1 в примере.
- Где проводят проверку? Указание для дорожки, контактной площадки, купона или стенки отверстия требует соответствующего места и основы измерения.
- Что ещё изменилось? Предлагаемое изменение конструкции меди следует до передачи в производство проверить на соответствие всему стеку слоёв и требованиям проекта.
Для условного проекта практический результат — расчёт стоимости с указанием предлагаемой исходной фольги для каждого слоя и явным подтверждением минимума 40 µm на L1 в согласованных точках. Если предложенная конструкция этому требованию не отвечает, нельзя обозначить номинальную фольгу 1 oz как соответствующую лишь за счёт переименования. Рассмотрите альтернативную конструкцию или пересмотрите требование в рамках процесса согласования проекта. Если основа измерения или применимый документ ещё не определены, оставьте этот вопрос открытым, а не считайте расчёт подтверждённым обязательством по приёмке.
Толщина меди — один из параметров электрического и теплового проекта, но эта таблица не определяет допустимый ток. Для отдельной оценки см. руководство по проектированию печатных плат с толстой медью.
Передайте требование вместе со стеком слоёв
Для запроса в APTPCB приложите послойную запись требований к меди к производственному чертежу, стеку слоёв и файлам проекта. Отметьте, какие значения исходной фольги являются предложениями, укажите обязательные ограничения для готовой меди и попросите отразить в расчёте предложенные изменения и неразрешённые вопросы инспекции.
Отправьте запрос расчёта стоимости с комплектом проекта или свяжитесь с APTPCB, если требования к слоям нужно уточнить до отправки. Цель — согласовать определение конструкции для конкретного проекта и способ оценки каждого указанного предела.
Источники
- LPKF, TechGuide: In-House PCB Prototyping, «Basic Information on PCBs».
- Texas Instruments, SPMA056, раздел 3.2.1 и рисунок 4.
- NIST, Composition of COPPER и Handbook 44, приложение C.
- NASA/GSFC, Charles E. Powers, 2009, NTRS 20090027819.