برد مدار چاپی سفت و سخت

جنس: نوع سخت از فایبرگلاس و نوع انعطاف‌پذیر از پلی‌آمید استفاده می‌کند. ساختار: نوع سخت خم نمی‌شود، نوع انعطاف‌پذیر انعطاف‌پذیر است. کاربرد: نوع سخت برای اتصالات پایدار، نوع انعطاف‌پذیر برای فضاهای کوچک.

تک لایه، دو لایه، چند لایه. تک لایه در یک طرف مدار دارد؛ دو لایه در هر دو طرف؛ چند لایه لایه‌های رسانا را از طریق وایا (مثلاً مادربرد) به هم متصل می‌کند.

کامپیوترهای رومیزی، تلویزیون‌ها، کنترل صنعتی، الکترونیک خودرو (کامپیوترهای داخل خودرو)، قطعات غیر ارتعاشی هوافضا و غیره

هزینه کمتر. بردهای مدار چاپی سفت و سخت دارای فرآیندهای بالغ و مواد ارزان هستند؛ بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر به دلیل مواد و فرآیندهای پیچیده گران هستند.

زیرلایه‌های رایج FR4: -55°C تا 125°C برای استفاده عادی، کوتاه مدت 260°C برای لحیم کاری بدون سرب. مواد ویژه می‌توانند دماهای بالاتر را تحمل کنند.

از چند سانتی‌متر مربع (بردهای کنترل کوچک) تا چندین متر مربع (مادربردهای سرور بزرگ).

بستگی به اندازه، لایه‌ها و مواد دارد. بردهای چند لایه FR4: حدود ۱ تا ۳ کیلوگرم بر متر مربع، سنگین‌تر از بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر با مساحت مشابه.

۱۰ تا ۲۰ سال در محیط‌های معمولی؛ در شرایط سخت (دما/رطوبت بالا) به سال‌ها کاهش می‌یابد.

مدول خمشی FR4 حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ مگاپاسکال است که بسیار کمتر از بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر است. افزایش ضخامت، مقاومت در برابر تنش را افزایش می‌دهد.

FR4 (فایبرگلاس اپوکسی)، رزین فنولیک، رزین اپوکسی؛ PTFE برای کاربردهای خاص با فرکانس بالا.

عایق الکتریکی خوب، خواص مکانیکی و پایداری ابعادی. CTE: 13-17ppm/℃. فرآیندهای کم‌هزینه و بالغ.

دمای تجزیه پایین (120-150 درجه سانتیگراد)، مستعد لایه لایه شدن در حین لحیم کاری، خواص الکتریکی/مکانیکی ضعیف، CTE بالا و بو دار.

ردپاهای رسانا برای عبور جریان تشکیل می‌دهد. ضخامت‌های رایج: 0.5oz (17μm)، 1oz (35μm)، 2oz (70μm). فویل‌های ضخیم برای کاربردهای جریان بالا.

عایق‌بندی می‌کند تا از اتصال کوتاه جلوگیری کند، مس را از اکسیداسیون و آسیب فیزیکی محافظت می‌کند و نواحی را بر اساس رنگ (مثلاً سبز، آبی) از هم متمایز می‌کند.

کاراکترها/نمادها را برای شناسایی قطعات در طول تولید و اشکال‌زدایی چاپ می‌کند. رنگ رایج: سفید؛ همچنین خاکستری، قرمز، مشکی، زرد و غیره.

FR4: هزینه کم برای استفاده عمومی. مواد با فرکانس بالا (به عنوان مثال، PTFE): افت سیگنال کم برای 5G. زیرلایه‌های سرامیکی: رسانایی حرارتی بالا برای کاربردهای با حرارت بالا.

الکتریکی (فرکانس بالا/ولتاژ بالا)، مکانیکی (ارتعاش)، دما و هزینه را در نظر بگیرید. برای لوازم الکترونیکی مصرفی از FR4، برای فرکانس بالا از PTFE و برای حرارت بالا از سرامیک استفاده کنید.

RoHS: مواد خطرناک (سرب، جیوه و غیره) را محدود می‌کند. بدون هالوژن: Br/Cl

مواد با ضریب انتقال حرارت پایین (CTE) پایداری ابعادی را بهبود می‌بخشند. رسانایی حرارتی بالا، اتلاف گرما را افزایش می‌دهد. عایق‌های با کارایی بالا، اتلاف سیگنال را کاهش می‌دهند و امکان کوچک‌سازی و عملکرد بالا را فراهم می‌کنند.

یکپارچگی سیگنال (تطبیق امپدانس، ضد انعکاس/تداخل سیگنال)، توزیع توان، اتصال به زمین و ظرفیت حمل جریان.

رد سیگنال‌ها را کوتاه کنید، مسیرها را به حداقل برسانید. برای سیگنال‌های پرسرعت از جفت‌های تفاضلی استفاده کنید و امپدانس را کنترل کنید. صفحات تغذیه/زمین با مس جامد. ماژول‌ها را برای جلوگیری از تداخل تقسیم‌بندی کنید. عرض خط بر اساس جریان.

اندازه بر اساس ضخامت/جریان (بردهای ضخیم‌تر به ویاس‌های بزرگتری نیاز دارند). تعداد ویاس‌ها را به حداقل برسانید. برای سیگنال‌های پرسرعت، سوراخکاری معکوس انجام دهید تا استاب‌ها (خرده‌راه‌ها) حذف شوند.

تطبیق امپدانس‌های منبع، خط انتقال و بار برای کاهش انعکاس. با کنترل عرض خط، فاصله، ضخامت دی‌الکتریک و گذردهی الکتریکی (مثلاً عرض 0.33 میلی‌متر برای میکرواستریپ 50 اهم روی FR4) حاصل می‌شود.

قطعات را از منابع نویز جدا کنید؛ قطعات حساس را از آنها دور نگه دارید. صفحات تغذیه/زمین در بردهای چند لایه برای محافظت. صفحات زمین اطراف سیگنال‌های پرسرعت. خازن‌های جداکننده؛ اتصال زمین بهینه شده.

پارتیشن‌بندی عملکردی، جداسازی اجزای حساس به گرما، قرار دادن اجزای فرکانس بالا در نزدیکی یکدیگر، اولویت‌بندی اجزای بزرگ و اطمینان از نصب/نگهداری آسان.

صفحات قدرت و زمین مجاور برای کاهش اندوکتانس. ولتاژ با اتصالات via. مس جامد برای صفحات قدرت؛ مسیرهای جریان بالا را ضخیم کنید.

مسیرها و صفحات مسی حرارتی زیر اجزای داغ. زیرلایه‌های با رسانایی حرارتی بالا. طراحی جریان هوا؛ در صورت نیاز، هیت سینک/فن اضافه کنید.

موقعیت سوراخ: ±0.1 میلی‌متر. مسیر آبکاری شده: ±0.076 میلی‌متر. مسیر آبکاری نشده: ±0.05 میلی‌متر. پهنای خط: ±10%-20%.

Altium Designer (مناسب برای طرح‌های کوچک تا متوسط)، Cadence Allegro (چندلایه با سرعت بالا)، Mentor PADS (کاربرپسند و کارآمد).

پنل‌سازی → سوراخ‌کاری → رسوب مس → تصویربرداری → آبکاری → حکاکی → پوشش لحیم → چاپ سیلک اسکرین → پرداخت سطح → پروفیل‌سازی.

مشکلات: دیوارهای ناهموار، تیغه‌های تیز، مته‌های شکسته. راه حل‌ها: تعویض مته‌ها، بهینه سازی سرعت/فرآیند، بررسی مواد.

نقش: رسانا کردن دیواره‌های سوراخ برای اتصال لایه‌ها. کنترل‌ها: ترکیب محلول، دما (25-35 درجه سانتیگراد)، pH (11-12)، تمیزی پیش تصفیه.

فوتولیتوگرافی: دقت بالا برای HDI، هزینه بالا و پیچیدگی. چاپ سیلک: هزینه پایین/تجهیزات ساده، دقت کمتر.

کنترل از طریق چگالی جریان، زمان آبکاری و غلظت محلول. به عنوان مثال، 1 اونس (35 میکرومتر) به 20 تا 30 دقیقه در 2-3 آمپر بر دسی‌متر مربع نیاز دارد.

غلظت، دما، زمان و فشار اسپری ماده‌ی اچ‌کننده را کنترل کنید و تجهیزات را مرتباً سرویس و نگهداری کنید. غلظت بالا ممکن است باعث اچینگ بیش از حد شود، در حالی که غلظت پایین منجر به اچینگ ناقص می‌شود. دما را در محدوده‌ی ۴۵ تا ۵۵ درجه‌ی سانتیگراد نگه دارید، زمان را بر اساس ضخامت تخته و غیره تعیین کنید و از فشار یکنواخت برای تماس کامل اطمینان حاصل کنید.

به طور یکنواخت مدار را بدون از دست دادن چاپ، سوراخ‌های ریز یا حباب پوشش دهید. ضخامت روغن روی سطح مسی: 10-18μm، از طریق: 5-8μm. فاصله مناسب از لبه‌های مدار برای جلوگیری از پوشش بیش از حد پد یا خطرات اتصال کوتاه.

حروف باید واضح، کامل، با کنتراست رنگی خوب، با دقت و بدون مسدود کردن نواحی کلیدی در جای خود قرار گرفته باشند و چسبندگی قوی داشته باشند (جوهرها و فرآیندهای پخت مناسب را انتخاب کنید).

HASL: هزینه کم، لحیم‌پذیری خوب، تختی محدود. ENIG: صاف، لحیم‌پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی، هزینه بالا. قلع غوطه‌وری: لحیم‌پذیری خوب، سطح صاف، عمر مفید. OSP: هزینه کم، فرآیند ساده، ماندگاری کوتاه لحیم‌پذیری.

برش مکانیکی (دقت بالا، مناسب برای اندازه‌های بزرگ و پیچیده). پانچ (راندمان بالا، مناسب برای تولید انبوه منظم). برش لیزری (دقت بسیار بالا، هزینه بالا، مناسب برای تولید انبوه‌های کوچک و ظریف). بر اساس شکل، دقت، اندازه دسته و هزینه انتخاب کنید.

ابعاد/ضخامت را بعد از برش بررسی کنید. موقعیت، اندازه و دیواره سوراخ را بعد از سوراخکاری بررسی کنید. ضخامت/یکنواختی مس را بعد از آبکاری آزمایش کنید. یکپارچگی مدار را بعد از حکاکی بررسی کنید. کیفیت چاپ ماسک لحیم/کاراکترها را بررسی کنید. ضخامت/چسبندگی پوشش را بعد از پرداخت سطح آزمایش کنید. شکل/لبه‌ها را بعد از قالب‌گیری بررسی کنید.

از تسترهای پروب پرنده یا تجهیزات ICT استفاده کنید. پروب پرنده برای دسته‌ها/انواع کوچک، تشخیص قطعی/اتصال کوتاه و غیره مناسب است. ICT برای تولید انبوه است و عملکرد الکتریکی را با وسایل مخصوص به طور کامل آزمایش می‌کند.

تشخیص از طریق اتصال، حفره‌ها، یکپارچگی مس در بردهای چند لایه. بررسی اتصالات لحیم BGA و عیوب داخلی (مواد خارجی، لایه لایه شدن) به صورت غیر مخرب.

تصاویر را از طریق دوربین‌های نوری جمع‌آوری کرده و با استانداردها مقایسه کنید تا عیوبی مانند قطعات گم‌شده، ناهم‌ترازی، اتصال کوتاه را تشخیص دهید. پس از چاپ، جایگذاری، لحیم‌کاری مجدد، در بازرسی بلادرنگ برای بهبود کارایی و کیفیت اعمال می‌شود.

تست خمش (مشاهده ترک‌ها در زوایا/چرخه‌های مشخص). تست سقوط (شبیه‌سازی ضربه‌ها). تست ارتعاش (شبیه‌سازی ارتعاشات برای بررسی لحیم‌کاری و ساختار).

طبق IPC-4552، ENIG برای فرکانس بالا/قابلیت اطمینان بالا مناسب است (Ni: 3-5μm، Au: 0.05-0.1μm). OSP کم‌هزینه است (ضخامت لایه: 0.2-0.5μm، مناسب برای ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت). HASL مناسب است (ضخامت قلع > 2.5μm، صافی ضعیف).

غلظت محلول (حکاک اسیدی: CuCl₂ 180-220 گرم در لیتر، HCl 1.0-1.5 مول در لیتر)، دمای 50-55 درجه سانتیگراد را تنظیم کنید. برای اچینگ بیش از حد، سرعت را کاهش داده و فشار اسپری را به 2-3 بار افزایش دهید.

طبق IPC-6012، بردهای چندلایه عمومی ≤75μm، بردهای HDI ≤50μm. دقت موقعیت‌یابی سوراخکاری لیزری ±25μm، کنترل شده با دستگاه‌های نوردهی با دقت بالا.

جنس FR-4: طولی ≥345MPa، عرضی ≥276MPa (ASTM D790). ضخامت 1.6 میلی‌متر ≥300MPa.

برش متالوگرافی (IPC-TM-650، سوراخکاری کامل ≥20μm، کور/دفن شده از طریق ≥18μm). آزمایش غیرمخرب XRF (دقت ±0.5μm).

پیش گرمایش: ۹۰-۱۳۰ درجه سانتیگراد (۶۰-۱۲۰ ثانیه). منطقه لحیم کاری: ۲۴۰-۲۶۰ درجه سانتیگراد (۲-۴ ثانیه). سرعت خنک شدن: ۳-۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه (J-STD-003).

متعارف: ۱۵-۳۰ میکرومتر (IPC-6012)، نواحی متراکم ≥۲۰ میکرومتر. چاپ سیلک: ۲۰-۲۵ میکرومتر، پخت نوری: ۱۵-۲۰ میکرومتر.

تخته‌های معمولی: ۶/۶ میل (۰.۱۵۲۴ میلی‌متر). تخته‌های LDI + حکاکی شیمیایی: ۳/۳ میل (۰.۰۷۶۲ میلی‌متر). تخته‌های HDI: ۱/۱ میل (۰.۰۲۵۴ میلی‌متر).

برای رسانایی، مسدود کردن رزین (عمق ≥80٪ از طریق عمق، خطای مسطح بودن ≤10μm) را انتخاب کنید. فقط برای عایق، پوشش (عرض پوشش ≥0.1mm) را انتخاب کنید.

طبق IPC-J-STD-033، به مدت ۴ تا ۸ ساعت (≤۱.۶ میلی‌متر: ۴ ساعت، >۱.۶ میلی‌متر: ۸ ساعت) در دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد بپزید تا رطوبت به زیر ۰.۱٪ کاهش یابد.

زبری بیشتر، اثر پوستی و افت سیگنال را افزایش می‌دهد. فویل RTF، Ra 10GHz). فویل VLP، Ra

برس‌زنی ماشینی پلیسه‌گیری (فشار 0.3-0.5 مگاپاسکال، سرعت 2-3 متر در دقیقه). میکرواچینگ شیمیایی (پرسولفات سدیم 100-150 گرم در لیتر، دمای 40-50 درجه سانتیگراد، 1-2 دقیقه).

عمومی: تک سر ±10%، دیفرانسیل ±8%. سرعت بالا (>1Gbps): تک سر ±5%، دیفرانسیل ±3%، قابل تنظیم از طریق پهنای خط، ضخامت دی‌الکتریک، ضخامت مس.

طبق استاندارد UL 796، ماده FR-4 در دمای 25 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50%، ≥1400 ولت بر میلی‌متر مقاومت دارد. فاصله خزش 1 میلی‌متر مربوط به 100-200 ولت است.

حداقل عرض/فاصله خط، نسبت قطر سوراخ/لایه (لایه ≥سوراخ +0.4 میلی‌متر وقتی سوراخ ≥0.3 میلی‌متر باشد)، نسبت مساحت مس (30%-70%)، نسبت ابعاد مته (≤8:1)، عرض پل پوشش لحیم (≥0.1 میلی‌متر).

علل: عدم تطابق CTE، ضخامت ناهموار، منحنی دمای نامناسب. راه حل ها: انتخاب مواد CTE ≤15ppm/℃، کنترل تلرانس ضخامت ±0.05mm، بهینه سازی نرخ گرمایش ≤3℃/s.

طبق IPC-TM-650، ≥10¹⁰Ω پس از 168 ساعت در دمای 85 درجه سانتیگراد/85٪ رطوبت نسبی، ≥10¹²Ω برای کاربردهای سطح بالا، که نیاز به کنترل تمیزی سطح دارند.

مسیر‌های کور: سوراخ‌کاری لیزری/مکانیکی + آبکاری، عمق ≤0.5 میلی‌متر، برای اتصال سطحی. مسیر‌های مدفون: سوراخ‌کاری مکانیکی + لایه‌گذاری، نیاز به ترازبندی، برای سیگنال‌های لایه داخلی جهت کاهش پارامترهای پارازیتی.

پراب متحرک: پوشش >98%، مناسب برای دسته‌های کوچک/چگالی بالا، کند (3-5 ثانیه در هر نقطه). بستر میخ‌ها: سریع (

هر ۱ اونس (۳۵ میکرومتر) افزایش، رسانایی حرارتی را ۳۸٪ افزایش می‌دهد. فویل ۳ اونسی در کاربردهای توان بالا با استفاده از مسیرهای حرارتی، افزایش دما را ۱۵٪ تا ۲۰٪ کاهش می‌دهد.

بردهای معمولی: 0.1 میلی‌متر. بردهای با چگالی بالا با LDI: 0.075 میلی‌متر، که از ایجاد پل لحیم‌کاری جلوگیری می‌کند.

لحیم ناهموار روی پدها، لحیم ناکافی در حین لحیم کاری، سطح ناهموار. لحیم کنترلی