PCB rígid

Material: Rígid amb fibra de vidre, flexible amb poliimida. Estructura: Rígid no es pot doblegar, flexible es pot flexionar. Aplicació: Rígid per a connexions estables, flexible per a espais compactes.

Monocapa, doble capa, multicapa. Monocapa té circuits en un costat; doble capa en tots dos; multicapa connecta capes conductores mitjançant vies (per exemple, plaques base).

Ordinadors d'escriptori, televisors, control industrial, electrònica d'automoció (ordinadors integrats en vehicles), components aeroespacials sense vibracions, etc.

Cost més baix. Les plaques de circuit imprès rígides tenen processos madurs i materials barats; les plaques de circuit imprès flexibles són cares a causa de la complexitat dels materials i processos.

Substrats FR4 comuns: de -55 °C a 125 °C per a ús normal, 260 °C a curt termini per a soldadura sense plom. Els materials especials poden suportar temperatures més elevades.

Des d'uns pocs cm² (plaques de control petites) fins a diversos m² (plaques base de servidors grans).

Depèn de la mida, les capes i els materials. Plaques multicapa FR4: ~1-3 kg/m², més pesades que les plaques de circuit imprès flexibles de la mateixa àrea.

10-20+ anys en entorns normals; escurçat a anys en condicions dures (alta temperatura/humitat).

L'FR4 té un mòdul de flexió d'aproximadament 100-200 MPa, molt inferior al dels circuits impresos flexibles. L'augment del gruix millora la resistència a la tensió.

FR4 (epoxi de fibra de vidre), resina fenòlica, resina epoxi; PTFE per a aplicacions especials d'alta freqüència.

Bon aïllament elèctric, propietats mecàniques i estabilitat dimensional. CTE: 13-17 ppm/℃. Baix cost i processos madurs.

Baixa temperatura de descomposició (120-150 °C), propens a la delaminació durant la soldadura, males propietats elèctriques/mecàniques, CTE elevat i olorós.

Forma traces conductores per al flux de corrent. Gruixos comuns: 0.5oz (17μm), 1oz (35μm), 2oz (70μm). Làmines gruixudes per a aplicacions d'alt corrent.

Aïlla per evitar curtcircuits, protegeix el coure de l'oxidació i els danys físics i distingeix les zones per color (per exemple, verd, blau).

Imprimeix caràcters/símbols per a la identificació de components durant la producció i la depuració. Color comú: blanc; també gris, vermell, negre, groc, etc.

FR4: Baix cost per a ús general. Materials d'alta freqüència (per exemple, PTFE): Baixa pèrdua de senyal per a 5G. Substrats ceràmics: Alta conductivitat tèrmica per a aplicacions d'alta calor.

Tingueu en compte l'electricitat (alta freqüència/alta tensió), la mecànica (vibració), la temperatura i el cost. Feu servir FR4 per a electrònica de consum, PTFE per a alta freqüència i ceràmica per a alta temperatura.

RoHS: Restringeix les substàncies perilloses (plom, mercuri, etc.). Sense halògens: Br/Cl

Els materials amb un coeficient tèrmic baix milloren l'estabilitat dimensional. L'alta conductivitat tèrmica millora la dissipació de la calor. Els aïllants d'alt rendiment redueixen la pèrdua de senyal, cosa que permet la miniaturització i un alt rendiment.

Integritat del senyal (adaptació d'impedància, antireflexió/diafonia), distribució d'energia, connexió a terra i capacitat de càrrega de corrent.

Escurçar les traces del senyal, minimitzar les vies. Utilitzar parells diferencials per a senyals d'alta velocitat i impedància de control. Plans d'alimentació/terra amb coure sòlid. Mòduls de partició per evitar interferències. Amplada de línia basada en el corrent.

Mida basada en el gruix/corrent (les plaques més gruixudes necessiten vies més grans). Minimitzar el nombre de vies. Perforació posterior per a senyals d'alta velocitat per eliminar els stubs.

Adaptació de les impedàncies de la font, la línia de transmissió i la càrrega per reduir la reflexió. S'aconsegueix controlant l'amplada de la línia, l'espaiat, el gruix del dielèctric i la permitivitat (per exemple, 0,33 mm d'amplada per a una microstrip de 50 Ω en FR4).

Separar components; mantenir les parts sensibles allunyades de les fonts de soroll. Plans d'alimentació/terra en plaques multicapa per a blindatge. Plans de terra al voltant de senyals d'alta velocitat. Condensadors de desacoblament; connexió a terra optimitzada.

Separació funcional, separació de components sensibles a la calor, col·locació de components d'alta freqüència a prop, priorització de components grans i garantia d'una instal·lació/manteniment fàcil.

Plans d'alimentació i de terra adjacents per reduir la inductància. Voltatge amb connexions de via. Coure sòlid per a plans d'alimentació; engruixir camins d'alt corrent.

Vies tèrmiques i plans de coure sota components calents. Substrats d'alta conductivitat tèrmica. Disseny de flux d'aire; afegir dissipadors/ventiladors de calor si cal.

Posició del forat: ±0,1 mm. Vies xapades: ±0,076 mm. Vies no xapades: ±0,05 mm. Amplada de la línia: ±10%-20%.

Altium Designer (adequat per a dissenys petits i mitjans), Cadence Allegro (multicapa d'alta velocitat), Mentor PADS (fàcil d'usar i eficient).

Panellat → Perforació → Deposició de coure → Imatges → Revestiment → Gravat → Màscara de soldadura → Serigrafia → Acabat superficial → Perfilat.

Problemes: Parets rugoses, rebaves, broques trencades. Solucions: Substituir les broques, optimitzar la velocitat/avanç, inspeccionar els materials.

Funció: Conductivitzar les parets dels forats per a la connexió de capes. Controls: Composició de la solució, temperatura (25-35 °C), pH (11-12), neteja del pretractament.

Fotolitografia: Alta precisió per HDI, cost elevat i complexitat. Serigrafia: Equipament de baix cost/simple, menor precisió.

Control mitjançant la densitat de corrent, el temps de revestiment i la concentració de la solució. Per exemple, 1 oz (35 μm) requereix 20-30 minuts a 2-3 A/dm².

Controleu la concentració de l'agent de gravat, la temperatura, el temps i la pressió de polvorització, i manteniu l'equip regularment. Una concentració alta pot causar un gravat excessiu, mentre que una concentració baixa condueix a un gravat incomplet. Manteniu la temperatura a 45-55 ℃, determineu el temps en funció del gruix de la placa, etc., i assegureu una pressió uniforme per a un contacte complet.

Cobriu uniformement el circuit sense deixar de mostrar, forats ni bombolles. Gruix de l'oli a la superfície de coure: 10-18 μm, via: 5-8 μm. Espai adequat des de les vores del circuit per evitar una cobertura excessiva de les coixinets o riscos de curtcircuit.

Els caràcters han de ser clars, complets, amb un bon contrast de color, posicionats amb precisió sense bloquejar les zones clau i tenir una forta adherència (seleccioneu les tintes i els processos de curat adequats).

HASL: Baix cost, bona soldabilitat, planitud limitada. ENIG: Suau, bona soldabilitat i resistència a la corrosió, alt cost. Estany d'immersió: Bona soldabilitat, superfície llisa, vida útil. OSP: Baix cost, procés senzill, curta retenció de la soldabilitat.

Tall mecànic (alta precisió, adequat per a grans mides complexes). Perforat (alta eficiència, adequat per a la producció en massa regular). Tall per làser (precisió extremadament alta, cost elevat, adequat per a lots petits i fins). Trieu en funció de la forma, la precisió, la mida del lot i el cost.

Inspeccionar les dimensions/gruix després del tall. Comprovar la posició, la mida i la paret del forat després de la perforació. Provar el gruix/uniformitat del coure després del recobriment. Inspeccionar la integritat del circuit després del gravat. Comprovar la qualitat d'impressió de la màscara/caràcters de soldadura. Provar el gruix/adherència del recobriment després de l'acabat superficial. Inspeccionar la forma/vores després del modelat.

Utilitzeu provadors de sonda voladora o equips ICT. La sonda voladora és adequada per a lots/varietats petits, detectant obertures/curtscircuits, etc. La ICT és per a la producció en massa, provant completament el rendiment elèctric amb accessoris especials.

Detecta via connectivitat, buits, integritat del coure en plaques multicapa. Comprova les unions de soldadura BGA i els defectes interns (cossos estranys, delaminació) de manera no destructiva.

Recopilar imatges mitjançant càmeres òptiques i comparar-les amb els estàndards per detectar defectes com ara components que falten, desalineació, curtcircuits. S'aplica a la inspecció en temps real després de la impressió, la col·locació i la soldadura per refusió per millorar l'eficiència i la qualitat.

Prova de flexió (observar esquerdes en angles/cicles especificats). Prova de caiguda (simular impactes). Prova de vibració (simular vibracions per comprovar la soldadura i l'estructura).

Segons l'IPC-4552, l'ENIG és adequat per a alta freqüència/alta fiabilitat (Ni: 3-5 μm, Au: 0,05-0,1 μm). L'OSP és de baix cost (gruix de la pel·lícula: 0,2-0,5 μm, adequat per a emmagatzematge a curt termini). L'HASL és madur (gruix de Sn > 2,5 μm, poca planitud).

Ajusteu la concentració de la solució (agent de gravat àcid: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L), la temperatura 50-55 ℃. Per a un gravat excessiu, reduïu la velocitat i augmenteu la pressió de polvorització a 2-3 bar.

Segons IPC-6012, plaques multicapa generals ≤75 μm, plaques HDI ≤50 μm. Precisió de posicionament de perforació làser ±25 μm, controlada amb màquines d'exposició d'alta precisió.

Material FR-4: longitudinal ≥345MPa, transversal ≥276MPa (ASTM D790). 1,6 mm de gruix ≥300MPa.

Secció metal·logràfica (IPC-TM-650, forat passant ≥20 μm, via cega/enterrada ≥18 μm). Assaigs no destructius per XRF (precisió ±0,5 μm).

Preescalfament: 90-130 ℃ (60-120 s). Zona de soldadura: 240-260 ℃ (contacte 2-4 s). Velocitat de refredament: 3-6 ℃/s (J-STD-003).

Convencional: 15-30 μm (IPC-6012), zones denses ≥20 μm. Serigrafia: 20-25 μm, fotopolimerització: 15-20 μm.

Convencional: 6/6mil (0,1524 mm). LDI + gravat químic: 3/3mil (0,0762 mm). Targetes HDI: 1/1mil (0,0254 mm).

Per a la conductivitat, trieu un taponament de resina (profunditat ≥80% via profunditat, error de planitud ≤10 μm). Només per a l'aïllament, trieu un recobriment (amplada de cobertura ≥0,1 mm).

Segons IPC-J-STD-033, coure al forn a 125 ℃ durant 4-8 h (≤1.6 mm: 4 h, >1.6 mm: 8 h) per reduir el contingut d'humitat per sota del 0.1%.

Una rugositat més alta millora l'efecte pelicular i la pèrdua de senyal. Làmina RTF Ra 10 GHz). Làmina VLP Ra

Raspallat amb màquina de desbarbar (pressió 0,3-0,5 MPa, velocitat 2-3 m/min). Microgravat químic (persulfat de sodi 100-150 g/L, 40-50 ℃, 1-2 min).

General: unidireccional ±10%, diferencial ±8%. Alta velocitat (>1 Gbps): unidireccional ±5%, diferencial ±3%, ajustat mitjançant l'amplada de la línia, el gruix del dielèctric i el gruix del coure.

Segons UL 796, material FR-4 ≥1400 V/mm a 25 ℃/50 % HR. Una distància de fuga d'1 mm correspon a 100-200 V.

Amplada/espaiat mínim de línia, relació diàmetre del forat/coixinet (coixinet ≥forat +0,4 mm quan el forat ≥0,3 mm), relació àrea del coure (30%-70%), relació d'aspecte del trepant (≤8:1), amplada del pont de la màscara de soldadura (≥0,1 mm).

Causes: desajustament del CTE, gruix desigual, corba de temperatura incorrecta. Solucions: seleccioneu materials amb un CTE ≤15ppm/℃, controleu la tolerància de gruix ±0,05 mm, optimitzeu la velocitat d'escalfament ≤3 ℃/s.

Segons IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω després de 168 h a 85 ℃/85 % HR, ≥10¹²Ω per a aplicacions d'alta gamma que requereixen control de la neteja de la superfície.

Vies cegues: perforació làser/mecànica + xapat, profunditat ≤0,5 mm, per a interconnexió superficial. Vies enterrades: perforació mecànica + laminació, que requereixen alineació, per a senyals de capa interna per reduir paràmetres paràsits.

Sonda volant: Cobertura >98%, adequada per a lots petits/alta densitat, lenta (3-5 s/punt). Llit de claus: Ràpida (

Cada augment d'1 oz (35 μm) augmenta la conductivitat tèrmica en un 38%. El paper d'alumini de 3 oz en aplicacions d'alta potència redueix l'augment de temperatura entre un 15% i un 20% amb vies tèrmiques.

Convencional: 0,1 mm. Plaques d'alta densitat amb LDI: 0,075 mm, que evita la formació de ponts de soldadura.

Soldadura desigual a les pastilles, insuficient per soldadura, superfície desigual. Soldadura de control