16 плис

Когда слышишь ?16 плис? в разговоре о печатных платах, первое, что приходит в голову — толщина медного слоя в микронах. Но здесь кроется первый подводный камень, о котором многие забывают: это номинальное значение. На практике, особенно при работе с высокочастотными или сильноточными проектами, реальная толщина после травления и финишной обработки может ?уйти? на 1-2 микрона, а то и больше. Я сам долгое время считал, что заказ 16 плис гарантирует именно такую толщину по всей площади проводника, пока не столкнулся с проблемой перегрева на одном из силовых модулей. Оказалось, в узких местах разводки, из-за особенностей технологии изготовления, фактический слой был ближе к 13-14. Это был дорогой урок.

От спецификации к реальному производству

Именно поэтому сейчас, обсуждая техзадание с производителем, я всегда уточняю не просто стандарт IPC, а конкретный технологический процесс контроля толщины. Некоторые заводы дают усреднённое значение по плате, другие — минимально гарантированное в любом месте. Разница критична. Вспоминается проект для телекоммуникационного оборудования, где мы работали с ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии. В их технической документации (кстати, актуальную всегда можно найти на https://www.apexpcb-cn.ru) был чётко прописан пункт о контроле методом микросрезов в трёх критичных точках платы, что сразу внушило доверие.

Они не просто продают платы, а предлагают инженерную поддержку. В том проекте их технолог обратил внимание на наш initial layout и указал, что при нашей плотности монтажа и заявленных токах, стандартного 16 плис может не хватить на некоторых силовых линиях, предложив локальное утолщение гальваникой. Это спасло нас от потенциальных field failure на этапе прототипирования.

Кстати, о прототипах. Частая ошибка — заказывать прототип на 18 или 20 плис ?для надёжности?, а в серии переходить на 16 для экономии. Это в корне неверно. Терморежим, импеданс, паразитные индуктивности — всё меняется. Серийная плата ведёт себя иначе. Нужно тестировать именно на том материале и с той толщиной фольги, которые пойдут в серию.

Материал основания: с чем сочетается 16 микрон

Толщина меди — это только полдела. Её поведение сильно зависит от базового диэлектрика. Классический FR-4 — это одно, а, скажем, Rogers или Arlon — совсем другая история. На высоких частотах эффективная толщина проводника из-за скин-эффекта уменьшается, и здесь 16 плис на дешёвом материале с высокими потерями может свести на нет все преимущества хорошей разводки.

В одном из наших прошлых проектов по антенным модулям мы сделали ошибку, сэкономив на материале подложки. Плата с 16 плис медью на стандартном FR-4 грелась и не давала расчётного КПД. Пришлось перезаказывать на специализированном материале с низким тангенсом потерь. Компания, о которой я упоминал, как раз обладает компетенциями в подборе таких ?сэндвичей?. Их группа продуктов интегрированных электронных схем подразумевает именно комплексный подход — они смотрят на связку ?диэлектрик-медь-финишное покрытие? как на единую систему.

Здесь стоит отметить их корпоративную структуру. Тот факт, что они контролируют или участвуют в долях более 5 предприятий по цепочке, даёт им больше рычагов для контроля качества сырья. Для нас, как для заказчиков, это означает меньший разброс параметров от партии к партии. Когда делаешь продукт, который должен работать 10 лет в полевых условиях, такая стабильность — must-have.

Финишные покрытия: как они ?съедают? толщину

Ещё один нюанс, который часто упускают из виду — финишное покрытие. HASL, иммерсионное золото, серебро, OSP... Каждое из них наносится на базовую медь и фактически становится часть проводника. При расчёте допустимого тока нужно учитывать не 16 микрон чистой меди, а сумму меди и покрытия, но с поправкой на проводимость материала покрытия.

Например, иммерсионное олово (которое часто используют) имеет проводимость хуже, чем медь. И если оно слишком толстое, это может ухудшить характеристики линии на высоких частотах. В своей практике мы пришли к тому, что для ответственных силовых дорожек предпочитаем оставлять открытую медь под пайку волной или селективным покрытием, а маску наносить в обход. Это сложнее и дороже в производстве, но даёт полный контроль.

ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, судя по их открытой информации об экосистеме промышленной цепочки, могут гибко реализовывать подобные нестандартные требования. Не каждое производство возьмётся за такой кастомный процесс, особенно для средних тиражей.

Контроль качества: во что смотреть при приёмке

Итак, платы вам привезли. Как проверить, что там действительно 16 плис, а не 14? Визуально — никак. Штангенциркуль тут не помощник. Самый надёжный, но деструктивный метод — микросрез. Берёшь бракованную плату или специальный тестовый coupon (его нужно всегда заказывать вместе с платами!), заливаешь эпоксидкой, шлифуешь и смотришь под микроскопом.

Но есть и косвенные методы. Можно измерить сопротивление известного участка дорожки и посчитать обратно. Или взвесить плату до и после стравливания меди — метод для грубой оценки, но иногда полезный. Мы обычно в договоре прописываем право на выборочный деструктивный контроль за наш счёт. Само наличие такого пункта дисциплинирует поставщика.

Из наблюдений: компании, которые развивались как мощные технологические группы, как эта, основанная в 2018 году, обычно имеют свои собственные лаборатории контроля. Они сами заинтересованы в том, чтобы данные по срезам соответствовали заявленным, потому что их репутация строится на комплексных возможностях, а не на единичных заказах.

Эволюция требований и будущее стандарта

Раньше 16 плис считалось чем-то стандартным для двусторонних плат. Сейчас, с миниатюризацией, тренд смещается к более тонким слоям для внутренних слоёв многослойников и к более толстым — для силовых. Но 16 микрон остаётся той самой ?рабочей лошадкой? для внешних слоёв огромного количества устройств — от контроллеров до блоков питания.

Однако, я вижу здесь развитие. Всё больше становится проектов, где используется гибридный подход: на одной плате сочетаются области с 12 плис для цифровой части и с утолщённой до 35 или даже 70 микрон медью — для силовой. Это сложная технологическая задача, требующая прецизионного ламинирования и контроля. Способность производителя делать такое — хороший индикатор его уровня.

Судя по тому, как быстро развивалась ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии и превратилась в группу, их фокус как раз на инновациях и интеграции. Думаю, они уже давно освоили эти гибридные технологии. Для инженера это значит, что можно не ?усреднять? толщину по всей плате, а оптимизировать, экономя и на весе, и на стоимости, и на характеристиках. В этом, пожалуй, и заключается современный подход к старому доброму параметру ?16 плис? — это не догма, а один из инструментов в арсенале, которым нужно уметь грамотно пользоваться в связке с другими параметрами проекта.