Jäik trükkplaat

Materjal: Jäik klaaskiust, painduv polüimiidist. Konstruktsioon: Jäik ei paindu, painduv saab painduda. Kasutamine: Jäik stabiilsete ühenduste jaoks, painduv kompaktsete ruumide jaoks.

Ühekihiline, kahekihiline, mitmekihiline. Ühekihilisel on ühel küljel vooluringid; kahekihilisel mõlemal küljel; mitmekihilisel ühendatakse juhtivad kihid läbi avade (nt emaplaatidel).

Lauaarvutid, telerid, tööstuslik juhtimissüsteem, autoelektroonika (sõidukisisesed arvutid), lennunduse ja kosmosetööstuse vibratsioonivabad komponendid jne.

Madalam hind. Jäikadel trükkplaatidel on küpsed protsessid ja odavad materjalid; painduvad trükkplaadid on keerukate materjalide ja protsesside tõttu kallid.

Levinumad FR4 aluspinnad: tavakasutusel -55 °C kuni 125 °C, lühiajaliselt 260 °C pliivaba jootmise korral. Spetsiaalsed materjalid taluvad kõrgemaid temperatuure.

Alates mõnest cm²-st (väikesed juhtplaadid) kuni mitme m²-ni (suured serveri emaplaadid).

Sõltub suurusest, kihtidest ja materjalidest. FR4 mitmekihilised plaadid: ~1-3 kg/m², raskemad kui sama pindalaga painduvad trükkplaadid.

Tavalistes tingimustes 10–20+ aastat; karmides tingimustes (kõrge temperatuur/niiskus) lühenenud aastateni.

FR4 paindemoodul on ~100–200 MPa, mis on palju madalam kui painduvatel trükkplaatidel. Paksuse suurendamine suurendab pingekindlust.

FR4 (klaaskiust epoksü), fenoolvaik, epoksüvaik; PTFE spetsiaalsete kõrgsageduslike rakenduste jaoks.

Hea elektriisolatsioon, mehaanilised omadused ja mõõtmete stabiilsus. CTE: 13–17 ppm/℃. Madalad kulud ja küpsed protsessid.

Madal lagunemistemperatuur (120–150 °C), kalduvus jootmise ajal kihistumisele, halvad elektrilised/mehaanilised omadused, kõrge CTE ja ebameeldiv lõhn.

Moodustab voolu juhtivaid jälgi. Levinud paksused: 0,5oz (17μm), 1oz (35μm), 2oz (70μm). Paksud fooliumid suure voolutugevusega rakenduste jaoks.

Isoleerib lühiste vältimiseks, kaitseb vaske oksüdeerumise ja füüsiliste kahjustuste eest ning eristab alasid värvi järgi (nt roheline, sinine).

Prindib tähemärke/sümboleid komponentide tuvastamiseks tootmise ja veatustamise ajal. Levinud värv: valge; ka hall, punane, must, kollane jne.

FR4: Madal hind üldiseks kasutamiseks. Kõrgsageduslikud materjalid (nt PTFE): Madal signaalikadu 5G jaoks. Keraamilised aluspinnad: Kõrge soojusjuhtivus kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks.

Arvestage elektriliste (kõrgsagedus/kõrgepinge), mehaaniliste (vibratsioon), temperatuuri ja kuludega. Kasutage FR4 tarbeelektroonika jaoks, PTFE-d kõrgsageduse jaoks ja keraamikat kõrge kuumuse jaoks.

RoHS: Piirab ohtlike ainete (plii, elavhõbe jne) kasutamist. Halogeenivaba: Br/Cl

Madala CTE-ga materjalid parandavad mõõtmete stabiilsust. Kõrge soojusjuhtivus suurendab soojuse hajumist. Suure jõudlusega isolaatorid vähendavad signaali kadu, võimaldades miniaturiseerimist ja suurt jõudlust.

Signaali terviklikkus (takistuse sobitamine, peegeldumisvastane/läbilaskevastane), toitejaotus, maandus ja voolukandevõime.

Lühendage signaalijälgi, minimeerige läbilaskeavasid. Kasutage kiirete signaalide ja impedantsi juhtimiseks diferentsiaalpaare. Toite-/maandustasandid kasutage tahket vaske. Jaotage moodulid interferentsi vältimiseks. Joone laius põhineb voolutugevusel.

Suurus põhineb paksusel/voolutugevusel (paksemad plaadid vajavad suuremaid läbilaskeavasid). Minimeerige läbilaskeavade arvu. Tagasipuurimine kiirete signaalide puhul katkestuste eemaldamiseks.

Allika, ülekandeliini ja koormustakistuste sobitamine peegelduse vähendamiseks. See saavutatakse joone laiuse, vahekauguse, dielektrilise paksuse ja läbilaskvuse reguleerimise teel (nt 0,33 mm laius 50Ω mikroriba puhul FR4-l).

Eralda komponendid; hoia tundlikud osad müraallikatest eemal. Toite-/maandustasandid mitmekihilistes plaatides varjestuse tagamiseks. Maandustasandid kiirete signaalide ümber. Lahutuskondensaatorid; optimeeritud maandus.

Funktsionaalne eraldamine, soojustundlike komponentide eraldamine, kõrgsageduslike komponentide lähestikku paigutamine, suurte komponentide tähtsuse järjekorda seadmine ning lihtsa paigaldamise/hoolduse tagamine.

Induktiivsuse vähendamiseks kõrvutiasetsevad toite- ja maandustasandid. Pinge läbivooluühendustega. Toitetasandite jaoks tahke vask; suure voolutugevusega radade paksendamist.

Kuumade komponentide all olevad termilised läbivad avad ja vaskplaadid. Suure soojusjuhtivusega aluspinnad. Õhuvoolu disain; vajadusel lisage jahutusradiaatorid/ventilaatorid.

Augu asukoht: ±0,1 mm. Pinnatud viad: ±0,076 mm. Pinnata viad: ±0,05 mm. Joone laius: ±10%-20%.

Altium Designer (sobib väikeste ja keskmise suurusega disainide jaoks), Cadence Allegro (kiire mitmekihiline), Mentor PADS (kasutajasõbralik ja tõhus).

Paneelimine → Puurimine → Vase sadestamine → Pildistamine → Katmine → Söövitamine → Jootemask → Siiditrükk → Pinnaviimistlus → Profileerimine.

Probleemid: Karedad seinad, ebatasasused, katkised puurid. Lahendused: Puurite vahetamine, kiiruse/etteande optimeerimine, materjalide kontrollimine.

Roll: Avade seinte juhtivus kihtide ühendamiseks. Kontrollid: lahuse koostis, temperatuur (25–35 °C), pH (11–12), puhtus enne töötlust.

Fotolitograafia: HDI jaoks suur täpsus, kõrge hind ja keerukus. Siiditrükk: odav/lihtne varustus, madalam täpsus.

Juhtimine voolutiheduse, plaadistusaja ja lahuse kontsentratsiooni abil. Näiteks 1 untsi (35 μm) jaoks on vaja 20–30 minutit voolutugevusega 2–3 A/dm².

Kontrollige söövituslahuse kontsentratsiooni, temperatuuri, aega ja pihustusrõhku ning hooldage seadmeid regulaarselt. Kõrge kontsentratsioon võib põhjustada üle söövitamist, samas kui madal kontsentratsioon viib mittetäieliku söövitamiseni. Hoidke temperatuuri 45–55 ℃ juures, määrake aeg vastavalt plaadi paksusele jne ja veenduge, et rõhk oleks ühtlane, et saavutada täielik kontakt.

Katke vooluring ühtlaselt ilma puuduva trüki, nõelaauku või mullideta. Õlikihi paksus vaskpinnal: 10–18 μm, läbiva pinna korral: 5–8 μm. Jälgige vooluringi servadest sobivat kaugust, et vältida kontaktide liigset katmist või lühiseohtu.

Tähed peaksid olema selged, terviklikud, hea värvikontrastiga, täpselt paigutatud ilma võtmealasid blokeerimata ning tugeva haarduvusega (vali sobivad tindid ja kõvenemisprotsessid).

HASL: Madal hind, hea joodetavus, piiratud tasasus. ENIG: Sile, hea joodetavus ja korrosioonikindlus, kõrge hind. Sukeldustina: Hea joodetavus, sile pind, säilivusaeg. OSP: Madal hind, lihtne protsess, lühike joodetavuse säilivusaeg.

Mehaaniline lõikamine (kõrge täpsusega, sobib keerukate suurte mõõtmete jaoks). Stantsimine (kõrge efektiivsusega, sobib tavaliseks masstootmiseks). Laserlõikus (äärmiselt kõrge täpsusega, kõrge hinnaga, sobib väikeste partiide jaoks). Valige kuju, täpsuse, partii suuruse ja maksumuse põhjal.

Mõõtmete/paksuse kontroll pärast lõikamist. Ava asukoha, suuruse ja seina kontroll pärast puurimist. Vase paksuse/ühtluse kontroll pärast galvaniseerimist. Vooluahela terviklikkuse kontroll pärast söövitamist. Jootemaski/märkide trükikvaliteedi kontroll. Katte paksuse/nakkuvuse kontroll pärast pinnaviimistlust. Kuju/servade kontroll pärast vormimist.

Kasutage lendavaid sonde või IKT-seadmeid. Lendav sond sobib väikeste partiide/variantide jaoks, tuvastades avatud ühendused/lühised jne. IKT on mõeldud masstootmiseks, kus spetsiaalsete seadmete abil testitakse täielikult elektrilist jõudlust.

Tuvastage mitmekihilistes plaatides ühenduvuse, tühimike ja vase terviklikkuse kaudu. Kontrollige BGA jooteühendusi ja sisemisi defekte (võõrkehad, kihistumine) mittepurustavalt.

Koguge pilte optiliste kaamerate abil ja võrrelge neid standarditega, et tuvastada defekte, nagu puuduvad komponendid, joondusvead ja lühised. Rakendatakse reaalajas kontrollimisel pärast printimist, paigaldamist ja jootejootmist, et parandada efektiivsust ja kvaliteeti.

Paindekatse (vaatlege pragusid kindlaksmääratud nurkade/tsüklite all). Kukkumiskatse (simuleerige lööke). Vibratsioonikatse (simuleerige vibratsioone jootmise ja konstruktsiooni kontrollimiseks).

IPC-4552 standardi kohaselt sobib ENIG kõrgsageduslikuks/kõrge töökindlusega tööks (Ni: 3–5 μm, Au: 0,05–0,1 μm). OSP on odav (kile paksus: 0,2–0,5 μm, sobib lühiajaliseks ladustamiseks). HASL on küps (Sn paksus >2,5 μm, halb tasasus).

Reguleerige lahuse kontsentratsiooni (happeline söövituslahus: CuCl₂ 180–220 g/l, HCl 1,0–1,5 mol/l), temperatuuri 50–55 ℃. Liiga alakasvamise korral vähendage kiirust ja suurendage pihustamisrõhku 2–3 baarini.

IPC-6012 standardi kohaselt on üldised mitmekihilised plaadid ≤75 μm, HDI-plaadid ≤50 μm. Laserpuurimise positsioneerimistäpsus ±25 μm, juhitav ülitäpsete ekspositsioonimasinatega.

FR-4 materjal: pikisuunaline ≥345 MPa, põikisuunaline ≥276 MPa (ASTM D790). 1,6 mm paksus ≥300 MPa.

Metallograafiline sektsioonimine (IPC-TM-650, läbiva ava ≥20 μm, umb-/maetud ava ≥18 μm). XRF mittepurustav testimine (täpsus ±0,5 μm).

Eelsoojendus: 90–130 ℃ (60–120 s). Jooteala: 240–260 ℃ (kontakt 2–4 s). Jahutuskiirus: 3–6 ℃/s (J-STD-003).

Tavapärane: 15–30 μm (IPC-6012), tihedad alad ≥20 μm. Siiditrükk: 20–25 μm, valguskõvenemine: 15–20 μm.

Tavapärane: 6/6mil (0,1524 mm). LDI + keemiline söövitamine: 3/3mil (0,0762 mm). HDI-plaadid: 1/1mil (0,0254 mm).

Juhtivuse tagamiseks valige vaigukork (sügavus ≥80% sügavuse kaudu, tasapinna viga ≤10 μm). Ainult isolatsiooni jaoks valige kate (katte laius ≥0,1 mm).

IPC-J-STD-033 kohaselt küpsetage niiskusesisalduse vähendamiseks alla 0,1% temperatuuril 125 ℃ 4–8 tundi (≤1,6 mm: 4 tundi, >1,6 mm: 8 tundi).

Suurem karedus suurendab naha efekti ja signaali kadu. RTF-foolium Ra 10 GHz). VLP-foolium Ra

Masinharjamine ebatasasuste eemaldamiseks (rõhk 0,3–0,5 MPa, kiirus 2–3 m/min). Keemiline mikrosöövitamine (naatriumpersulfaat 100–150 g/l, 40–50 ℃, 1–2 min).

Üldine: ühe otsaga ±10%, diferentsiaal ±8%. Kiire (>1 Gbps): ühe otsaga ±5%, diferentsiaal ±3%, reguleeritav joone laiuse, dielektrilise paksuse ja vase paksuse abil.

Vastavalt standardile UL 796, FR-4 materjal ≥1400V/mm temperatuuril 25 ℃/50% suhtelist õhuniiskust. Lekkepikkus 1 mm vastab pingele 100–200 V.

Minimaalne joone laius/vahe, augu läbimõõdu/joodisepadja suhe (joodisepadja ≥auk +0,4 mm, kui auk ≥0,3 mm), vase pindala suhe (30%-70%), puuri külgede suhe (≤8:1), jootemaski silla laius (≥0,1 mm).

Põhjused: CTE mittevastavus, ebaühtlane paksus, vale temperatuurikõver. Lahendused: Valige CTE ≤15 ppm/℃ materjalid, kontrollige paksuse tolerantsi ±0,05 mm, optimeerige kuumutuskiirust ≤3 ℃/s.

IPC-TM-650 kohaselt ≥10¹⁰Ω pärast 168 tundi temperatuuril 85 ℃/85% suhtelist õhuniiskust, ≥10¹²Ω tipptasemel rakenduste jaoks, mis vajavad pinna puhtuse kontrolli.

Pimeviad: laser-/mehaaniline puurimine + galvaniseerimine, sügavus ≤0,5 mm, pinnapealseks ühendamiseks. Maetud viad: mehaaniline puurimine + lamineerimine, mis vajavad joondamist, sisemise kihi signaalide jaoks parasiitparameetrite vähendamiseks.

Lendav sond: Katvus >98%, sobib väikeste partiide/suure tihedusega toodetele, aeglane (3-5 s/punkt). Naelaalused: Kiire (

Iga 1 untsi (35 μm) suurenemine suurendab soojusjuhtivust 38% võrra. 3 untsi foolium vähendab suure võimsusega rakendustes temperatuuri tõusu termiliste avade abil 15–20%.

Tavaline: 0,1 mm. Suure tihedusega plaadid LDI-ga: 0,075 mm, mis hoiab ära jootekolvi tekkimise.

Ebaühtlane jootekiht padjadel, ebapiisav jootekiht, ebaühtlane pind. Kontrolljoodis.