PCB rígido

Material: El rígido utiliza fibra de vidrio, el flexible utiliza poliimida. Estructura: El rígido no se dobla, el flexible sí se flexiona. Aplicación: El rígido permite conexiones estables, el flexible permite espacios reducidos.

Monocapa, doble capa, multicapa. La monocapa tiene circuitos en un lado; la doble capa en ambos; la multicapa conecta las capas conductoras mediante vías (p. ej., placas base).

Computadoras de escritorio, televisores, control industrial, electrónica automotriz (computadoras en vehículos), componentes aeroespaciales sin vibración, etc.

Menor costo. Las PCB rígidas se fabrican con procesos avanzados y materiales económicos; las PCB flexibles son caras debido a la complejidad de sus materiales y procesos.

Sustratos FR4 comunes: -55 °C a 125 °C para uso normal, 260 °C a corto plazo para soldadura sin plomo. Los materiales especiales pueden soportar temperaturas más altas.

Desde unos pocos cm² (pequeñas placas de control) hasta varios m² (grandes placas base de servidores).

Depende del tamaño, las capas y los materiales. Placas multicapa FR4: ~1-3 kg/m², más pesadas que las PCB flexibles de la misma área.

10-20+ años en entornos normales; acortado a años en condiciones adversas (alta temperatura/humedad).

El FR4 tiene un módulo de flexión de ~100-200 MPa, mucho menor que el de las PCB flexibles. El aumento del espesor mejora la resistencia a la tensión.

FR4 (epoxi de fibra de vidrio), resina fenólica, resina epoxi; PTFE para aplicaciones especiales de alta frecuencia.

Buen aislamiento eléctrico, propiedades mecánicas y estabilidad dimensional. CTE: 13-17 ppm/℃. Bajo costo y procesos maduros.

Baja temperatura de descomposición (120-150 °C), propenso a la delaminación durante la soldadura, malas propiedades eléctricas/mecánicas, alto CTE y oloroso.

Forma trazas conductoras para el flujo de corriente. Grosores comunes: 17 μm (0,5 oz), 35 μm (1 oz), 70 μm (2 oz). Láminas gruesas para aplicaciones de alta corriente.

Aísla para evitar cortocircuitos, protege el cobre de la oxidación y el daño físico y distingue áreas por color (por ejemplo, verde, azul).

Imprime caracteres/símbolos para la identificación de componentes durante la producción y la depuración. Colores comunes: blanco; también gris, rojo, negro, amarillo, etc.

FR4: Bajo costo para uso general. Materiales de alta frecuencia (p. ej., PTFE): Baja pérdida de señal para 5G. Sustratos cerámicos: Alta conductividad térmica para aplicaciones de alta temperatura.

Considere las características eléctricas (alta frecuencia/alto voltaje), mecánicas (vibración), de temperatura y de costo. Utilice FR4 para electrónica de consumo, PTFE para alta frecuencia y cerámica para alta temperatura.

RoHS: Restringe sustancias peligrosas (plomo, mercurio, etc.). Libre de halógenos: Br/Cl

Los materiales de bajo CTE mejoran la estabilidad dimensional. Su alta conductividad térmica mejora la disipación del calor. Los aislantes de alto rendimiento reducen la pérdida de señal, lo que permite la miniaturización y un alto rendimiento.

Integridad de la señal (adaptación de impedancia, antirreflexión/diafonía), distribución de energía, conexión a tierra y capacidad de transporte de corriente.

Acortar las trazas de señal, minimizar las vías. Usar pares diferenciales para señales de alta velocidad y controlar la impedancia. Planos de alimentación/tierra con cobre sólido. Dividir los módulos para evitar interferencias. Ancho de línea basado en la corriente.

Tamaño según el grosor/corriente (las placas más gruesas requieren vías más grandes). Minimizar el número de vías. Perforación inversa para señales de alta velocidad para eliminar los stubs.

Adaptación de las impedancias de la fuente, la línea de transmisión y la carga para reducir la reflexión. Esto se logra controlando el ancho de línea, el espaciado, el espesor dieléctrico y la permitividad (p. ej., 0,33 mm de ancho para la microbanda de 50 Ω en FR4).

Particionar componentes; mantener las piezas sensibles alejadas de fuentes de ruido. Planos de alimentación/tierra en placas multicapa para blindaje. Planos de tierra alrededor de señales de alta velocidad. Condensadores de desacoplamiento; conexión a tierra optimizada.

Partición funcional, componentes sensibles al calor separados, ubicación de componentes de alta frecuencia cerca, priorización de componentes grandes y garantía de fácil instalación y mantenimiento.

Planos de potencia y tierra adyacentes para reducir la inductancia. Voltaje con conexiones de vía. Cobre sólido para planos de potencia; engrosamiento de rutas de alta corriente.

Vías térmicas y planos de cobre bajo componentes calientes. Sustratos de alta conductividad térmica. Diseño con flujo de aire; añadir disipadores de calor/ventiladores si es necesario.

Posición del orificio: ±0,1 mm. Vías con revestimiento: ±0,076 mm. Vías sin revestimiento: ±0,05 mm. Ancho de línea: ±10 %-20 %.

Altium Designer (adecuado para diseños pequeños y medianos), Cadence Allegro (multicapa de alta velocidad), Mentor PADS (fácil de usar y eficiente).

Panelización → Perforación → Deposición de cobre → Imágenes → Enchapado → Grabado → Máscara de soldadura → Serigrafía → Acabado de superficie → Perfilado.

Problemas: Paredes rugosas, rebabas, brocas rotas. Soluciones: Reemplazar las brocas, optimizar la velocidad/avance, inspeccionar los materiales.

Función: Conductivizar las paredes del orificio para la conexión de las capas. Controles: Composición de la solución, temperatura (25-35 °C), pH (11-12) y limpieza previa al tratamiento.

Fotolitografía: Alta precisión para HDI, alto costo y complejidad. Serigrafía: Bajo costo/equipo simple, menor precisión.

Control mediante densidad de corriente, tiempo de recubrimiento y concentración de la solución. Por ejemplo, 1 oz (35 μm) requiere de 20 a 30 minutos a 2-3 A/dm².

Controle la concentración, la temperatura, el tiempo y la presión de pulverización del reactivo de grabado, y realice el mantenimiento del equipo regularmente. Una concentración alta puede causar un grabado excesivo, mientras que una concentración baja puede provocar un grabado incompleto. Mantenga la temperatura entre 45 y 55 °C, determine el tiempo según el grosor de la placa, etc., y asegure una presión uniforme para un contacto completo.

Cubra el circuito uniformemente sin omitir impresiones, poros ni burbujas. Espesor del aceite en la superficie de cobre: ​​10-18 μm, vía: 5-8 μm. Mantenga una distancia adecuada con los bordes del circuito para evitar una cobertura excesiva de las almohadillas o el riesgo de cortocircuito.

Los caracteres deben ser claros, completos, con buen contraste de color, posicionados con precisión sin bloquear áreas clave y tener una fuerte adhesión (seleccione tintas y procesos de curado adecuados).

HASL: Bajo costo, buena soldabilidad, planitud limitada. ENIG: Liso, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión, alto costo. Estaño de inmersión: Buena soldabilidad, superficie lisa, larga vida útil. OSP: Bajo costo, proceso simple, corta retención de soldabilidad.

Corte mecánico (alta precisión, ideal para tamaños grandes y complejos). Punzonado (alta eficiencia, ideal para producción en masa regular). Corte láser (altísima precisión, alto coste, ideal para lotes pequeños). Elija según la forma, la precisión, el tamaño del lote y el coste.

Inspeccione las dimensiones y el grosor después del corte. Compruebe la posición, el tamaño y la pared del orificio después de la perforación. Compruebe el grosor y la uniformidad del cobre después del recubrimiento. Inspeccione la integridad del circuito después del grabado. Compruebe la calidad de impresión de la máscara de soldadura y los caracteres. Compruebe el grosor y la adherencia del recubrimiento después del acabado superficial. Inspeccione la forma y los bordes después del moldeo.

Utilice comprobadores de sondas móviles o equipos ICT. Las sondas móviles son adecuadas para lotes/variedades pequeñas, detectando circuitos abiertos/cortocircuitos, etc. Los equipos ICT se utilizan para la producción en masa y permiten realizar pruebas completas del rendimiento eléctrico con accesorios especiales.

Detecte mediante conectividad, huecos e integridad del cobre en placas multicapa. Compruebe las uniones de soldadura BGA y los defectos internos (partículas extrañas, delaminación) de forma no destructiva.

Recopile imágenes mediante cámaras ópticas y compárelas con estándares para detectar defectos como componentes faltantes, desalineaciones y cortocircuitos. Se aplica en la inspección en tiempo real tras la impresión, la colocación y la soldadura por reflujo para mejorar la eficiencia y la calidad.

Prueba de flexión (observación de grietas en ángulos/ciclos específicos). Prueba de caída (simulación de impactos). Prueba de vibración (simulación de vibraciones para comprobar la soldadura y la estructura).

Según IPC-4552, ENIG es adecuado para alta frecuencia y alta confiabilidad (Ni: 3-5 μm, Au: 0,05-0,1 μm). El OSP es económico (espesor de película: 0,2-0,5 μm, apto para almacenamiento a corto plazo). El HASL es maduro (espesor de Sn >2,5 μm, baja planitud).

Ajuste la concentración de la solución (ácido decapante: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L) y la temperatura a 50-55 °C. Si el grabado es excesivo, reduzca la velocidad y aumente la presión de pulverización a 2-3 bar.

Según IPC-6012, placas multicapa generales ≤75 μm, placas HDI ≤50 μm. Precisión de posicionamiento de perforación láser ±25 μm, controlada con máquinas de exposición de alta precisión.

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

Seccionamiento metalográfico (IPC-TM-650, orificio pasante ≥20 μm, orificio ciego/enterrado ≥18 μm). Ensayo no destructivo XRF (precisión ±0,5 μm).

Precalentamiento: 90-130 °C (60-120 s). Zona de soldadura: 240-260 °C (contacto: 2-4 s). Velocidad de enfriamiento: 3-6 °C/s (J-STD-003).

Convencional: 15-30 μm (IPC-6012), áreas densas ≥20 μm. Serigrafía: 20-25 μm, fotocurado: 15-20 μm.

Convencional: 6/6 mil (0,1524 mm). LDI + grabado químico: 3/3 mil (0,0762 mm). Placas HDI: 1/1 mil (0,0254 mm).

Para la conductividad, elija un relleno de resina (profundidad ≥80 % a través de la profundidad, error de planitud ≤10 μm). Para el aislamiento únicamente, elija un recubrimiento (ancho de cobertura ≥0,1 mm).

Según IPC-J-STD-033, hornee a 125 ℃ durante 4 a 8 h (≤1,6 mm: 4 h, ＞1,6 mm: 8 h) para reducir el contenido de humedad por debajo del 0,1 %.

Una mayor rugosidad mejora el efecto pelicular y la pérdida de señal. Lámina RTF Ra 10 GHz). Lámina VLP Ra

Cepillado con desbarbadora (presión 0,3-0,5 MPa, velocidad 2-3 m/min). Micrograbado químico (persulfato de sodio 100-150 g/L, 40-50 °C, 1-2 min).

General: extremo único ±10 %, diferencial ±8 %. Alta velocidad (>1 Gbps): extremo único ±5 %, diferencial ±3 %, ajustado mediante ancho de línea, espesor dieléctrico y espesor del cobre.

Según UL 796, material FR-4 ≥1400 V/mm a 25 °C/50 % de humedad relativa. La distancia de fuga de 1 mm corresponde a 100-200 V.

Ancho/espaciado mínimo de línea, relación diámetro del orificio/almohadilla (almohadilla ≥orificio +0,4 mm cuando orificio ≥0,3 mm), relación de área de cobre (30 %-70 %), relación de aspecto de perforación (≤8:1), ancho del puente de máscara de soldadura (≥0,1 mm).

Causas: Desajuste del CTE, espesor irregular, curva de temperatura incorrecta. Soluciones: Seleccionar materiales con un CTE ≤15 ppm/℃, controlar la tolerancia de espesor ±0,05 mm y optimizar la velocidad de calentamiento ≤3 ℃/s.

Según IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω después de 168 h a 85 °C/85 % de humedad relativa, ≥10¹²Ω para aplicaciones de alta gama que requieren control de limpieza de la superficie.

Vías ciegas: Perforación láser/mecánica + recubrimiento, profundidad ≤0,5 mm, para interconexión superficial. Vías enterradas: Perforación mecánica + recubrimiento, que requiere alineación, para señales de la capa interna y así reducir los parámetros parásitos.

Sonda volante: Cobertura >98%, ideal para lotes pequeños/alta densidad, lenta (3-5 s/punto). Base de clavos: Rápida (

Cada aumento de 1 oz (35 μm) aumenta la conductividad térmica en un 38 %. La lámina de 3 oz en aplicaciones de alta potencia reduce el aumento de temperatura entre un 15 % y un 20 % con vías térmicas.

Convencional: 0,1 mm. Placas de alta densidad con LDI: 0,075 mm, lo que evita puentes de soldadura.

Soldadura irregular en las almohadillas, soldadura insuficiente, superficie irregular. Soldadura de control.