75 плис

Когда слышишь ?75 плис?, первое, что приходит в голову многим — это просто толщина медной фольги, 2 унции, и всё. Но на практике, особенно когда речь заходит о силовых шинах, мощных DC/DC-преобразователях или даже о некоторых видах RF-развязки, эта цифра превращается в целую историю с подводными камнями. Ошибка — считать её универсальным решением для любого случая, где нужен большой ток. Я сам долго так думал, пока не столкнулся с ситуацией, где плата с якобы идеальными 75 плис начала греться в, казалось бы, штатном режиме.

Где 75 плис действительно работает, а где — нет

Основная сфера, где 75 плис оправдывает себя полностью — это распределение питания по материнской плате или в мощных серверных блоках. Токи там могут быть стабильно высокими, но главное — топология шин часто линейная, без резких ответвлений. Взял, развел широкие полигоны — и вроде бы порядок. Проблемы начинаются, когда эту же логику пытаются применить в компактных, многослойных устройствах с высокой плотностью монтажа.

Был у нас проект — блок управления для промышленного привода. Место мало, слоев 8, и силовые цепи нужно было провести буквально в обход десятка цифровых линий. Заказчик настаивал на 75 плис для всех силовых путей, мотивируя это ?запасом прочности?. Сделали. На испытаниях выяснилось, что в узких местах, где шина сужается между двумя via, локальный нагрев всё равно возникал. Толщина меди не спасла от плохого распределения тока из-за геометрии проводника. Пришлось пересматривать не толщину, а сам рисунок, добавлять больше переходных отверстий для распределения тока, фактически создавая параллельные пути в других слоях. Вывод: сама по себе толщина — не панацея, если не продумана структура проводящего пути в объеме платы.

Ещё один нюанс — обработка кромок. При такой толщине меди травление — это отдельное искусство. Если технологи на производстве не выдержат режимы, можно получить подтравленные, ?рваные? края дорожек. Это не только ухудшает несущую способность по току из-за уменьшения эффективного сечения, но и становится концентратором механических напряжений, точкой потенциального отслоения при термоциклировании. Поэтому при отправке файлов на производство с указанием 75 плис я теперь всегда отдельной строкой уточняю требования к качеству кромки. Не все производители обращают на это внимание по умолчанию.

Технологические ограничения и выбор партнера

Здесь мы подходим к ключевому моменту — не каждое производство одинаково хорошо справляется с толстой медью. Особенно если речь идет о многослойных платах, где нужно совместить внутренние слои с 75 плис и, скажем, тонкие сигнальные слои. Риск расслоения, misalignment при прессовании — всё это реально. Поэтому выбор подрядчика — это 50% успеха.

Вот, к примеру, работали мы с компанией ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии (их сайт — apexpcb-cn.ru). Основанная в 2018 году, эта компания довольно быстро вышла на уровень, где может управлять полным циклом сложных проектов. Что важно в контексте толстой меди — у них свой подход к контролю качества ламинации. В описании компании говорится про стремление к инновациям и интеграции технологий электронных схем, и на практике это видно: когда мы поднимали вопрос о надежности межслойного соединения при использовании 75 плис во внутренних слоях, они не отмахнулись стандартными фразами, а предоставили параметры прессования и результаты испытаний на peel strength для конкретных материалов. Это дорогого стоит.

Их модель бизнеса, с участием в долях нескольких предприятий по цепочке создания стоимости, как раз и создает ту синергию, которая нужна для таких нестандартных задач. Они контролируют не только травление, но и качество исходных материалов — препрегов, медной фольги. Для толстой меди это критически важно, потому что дешевый материал-носитель может просто не выдержать механических нагрузок при обработке и последующей эксплуатации.

Но и тут есть ?но?. Даже с хорошим партнером нужно четко формулировать требования. Однажды мы не указали явно, что для внешних слоев с 75 плис нужна обязательная оптическая коррекция фотошаблона (компенсация подтравливания). В итоге дорожки вышли чуть уже расчетных. Для большинства цепей запас был, но одна критичная линия оказалась на пределе. Пришлось делать допуск на следующую ревизию. Теперь в техзадании отдельным пунктом идет ?учет технологических допусков при травлении толстой меди?.

Альтернативы и компромиссы: когда 75 плис — избыточно

Не всегда нужно лезть в такие дебри. Часто заказчик просит 75 плис, потому что слышал, что это ?надежно?, но по факту токи в его устройстве не превышают 15-20А. Для таких случаев часто достаточно 50 плис (около 1.4 унции), но с грамотным разведением — более широкими полигонами и, что важно, правильным расположением переходных отверстий для отвода тепла в внутренние слои или на радиаторы.

Иногда более эффективным решением оказывается не увеличение толщины меди на всем пути, а локальное усиление. Например, использование медных вставок (coins) или selective plating в местах максимального нагрева. Это дороже в изготовлении, но может спасти всю конструкцию, особенно в устройствах с принудительным воздушным охлаждением, где важна плоскостность поверхности для монтажа радиатора. Толстая медь по всей площади может привести к короблению платы, что усугубит тепловой контакт.

Был показательный случай с преобразователем для ВИЭ. Изначально заложили 75 плис на силовую часть. При тепловом моделировании выяснилось, что основная ?бутылочное горлышко? — не сопротивление дорожки, а тепловой переход от ключа к плате. Увеличили площадь паяной поверхности на плате под ключом, добавили массивные thermal vias, заполненные припоем, и заменили общую толщину меди на 50 плис, но с локальным утолщением гальваникой под компонентами. Плата стала дешевле в производстве, а тепловой режим — даже лучше. Это к вопросу о комплексном подходе, а не о фетишизации одного параметра.

Взаимодействие с другими параметрами платы

Толщина меди напрямую влияет на импеданс контролируемых линий. Если вы рассчитываете дифференциальную пару на внутреннем слое с 1 унцией меди, а потом меняете требование на 75 плис (что почти 2.7 унции), то все расчеты летят в тартарары. Ширина дорожки для сохранения того же импеданса потребуется значительно увеличить, что не всегда возможно из-за плотности компоновки.

Приходится искать компромисс: либо оставлять сигнальные слои с тонкой медью, а силовые — с толстой, усложняя структуру платы (последовательное прессование, разные типы заготовок), либо пересчитывать всю топологию под новую толщину. В серийном производстве первый вариант ведет к удорожанию, второй — к увеличению сроков разработки. Нужно оценивать, что важнее в конкретном проекте.

Ещё момент — механическая обработка. Фрезеровка контура платы или сверление отверстий в поле, залитом толстой медью, изнашивает инструмент быстрее. Производители это знают и могут либо закладывать поправку в стоимость, либо требовать увеличенные расстояния от края медного полигона до линии реза. Это нужно учитывать на этапе проектирования, иначе можно получить брак по геометрии или заусенцы по кромке, которые потом придется удалять вручную.

Выводы и практические рекомендации

Итак, 75 плис — это мощный инструмент, но не волшебная кнопка. Его применение должно быть осознанным. Мой алгоритм сейчас выглядит так: сначала детальный анализ токовых путей и тепловое моделирование (хотя бы на уровне оценок). Если пиковые токи выше 30-40А и длительность импульса значительна — да, стоит рассматривать толстую медь. Затем — оценка геометрии. Если путь извилистый и узкий, возможно, эффективнее будет перераспределить ток через несколько слоев стандартной толщины.

Далее — диалог с производителем. Как в случае с ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, важно понять их реальные возможности, запросить технологические нормы именно для толстой меди, узнать про типовые проблемы и как они их решают. Их опыт как разновидности мощной группы продуктов интегрированных электронных схем может быть очень полезен, так как они, скорее всего, уже сталкивались с похожими задачами в рамках своей синергетической экосистемы.

И наконец, всегда закладывать время и бюджет на испытания первого образца. Даже при идеальном проекте и надежном производителе, реальное поведение платы с 75 плис в составе устройства может преподнести сюрпризы. Проверка на нагрев термопарой, контроль падения напряжения на разных участках — это обязательно. Только так можно превратить эту цифру из потенциальной проблемы в реальное преимущество для конечного изделия.