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铜箔厚度加工偏差对电源性能的影响

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发表于 2018-1-12 18:32:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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作者:一博科技

之前的文章,我引用了IPC对铜箔厚度偏差的定义,我们来回顾一下:





提取内层0.5oz的数据来简单做个描述:这也是多层板层叠中的常见内层厚度

内层0.5oz的铜箔正常厚度是0.7mil(17um),也是见到有人用这个厚度来做仿真和设计的。也有的公司会选择0.5oz的铜厚是0.6mil(15.4um),这是IPC允许的铜的最小值。但是还有一个加工中允许减少的铜厚是4um,加工后允许的铜箔极限最小厚度是0.45mil(11.4um)。

我们都知道,铜厚变化,首先会影响阻抗,然后会影响载流能力、压降、电流密度等指标,那我们来看看影响到底有多大?

内层铜厚偏差对性能的影响

先看看阻抗:影响小于±1欧姆,不算太大的影响,并且这个影响是在整体阻抗10%的偏差里面的,设计中我们可以忽略不计。
  


再看看载流的影响:我们找了一个实际项目,0.5oz铜分别按标准值(0.6mil)与加工最小值(0.45mil)设置的仿真结果对比

0.5oz铜厚设置为0.6mil时:

用电端电压:839mV


VRM端输出电压:890mV


回路直流电阻:8.98mΩ


0.5oz铜厚设置为0.45mil时:

用电端电压:838mV,看起来压降变化不大


VRM端输出电压:897mV


回路直流电阻:10.76mΩ


看起来压降和VRM端输出电压变化不算太大,但是直流电阻差值随铜厚变化1.78mΩ,所以压降的变化是引入远端反馈的结果,直流电阻抬升明显,还是有一定隐患。

同时看到电流密度的变化,影响会更大:

0.5oz铜厚设置为0.6mil时的电流密度,最大在120A/mm2左右

0.5oz铜厚设置为0.45mil时的电流密度,最大在160A/mm2左右


直流电阻抬升,电流密度变大,加工误差的影响不可忽略。回顾我们上一个话题开始的故事,可能板厂的加工都在行业规范允许的误差范围,但是最终导致影响到产品性能,这本质上是设计裕量的问题。凡是生产,必有偏差,设计裕量要预留出生产允许的偏差。
一博科技, 每周2篇PCB设计仿真文章。每周一上午必更。http://www.edadoc.com
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