Jäykkä piirilevy

Materiaali: Jäykkä lasikuitu, joustava polyimid. Rakenne: Jäykkä ei taivu, joustava voi joustaa. Käyttö: Jäykkä vakaisiin liitoksiin, joustava kompakteihin tiloihin.

Yksikerroksinen, kaksikerroksinen, monikerroksinen. Yksikerroksisessa on piirejä toisella puolella; kaksikerroksisessa molemmilla; monikerroksisessa järjestelmässä johtavat kerrokset yhdistyvät reikien kautta (esim. emolevyt).

Pöytätietokoneet, televisiot, teollisuuden ohjausjärjestelmät, autoelektroniikka (ajoneuvotietokoneet), ilmailu- ja avaruustekniikan tärinättömät komponentit jne.

Alhaisemmat kustannukset. Jäykissä piirilevyissä on kypsät prosessit ja halvat materiaalit; joustavat piirilevyt ovat kalliita monimutkaisten materiaalien ja prosessien vuoksi.

Yleiset FR4-substraatit: -55 °C - 125 °C normaalikäytössä, lyhytaikaisesti 260 °C lyijyttömässä juotossa. Erikoismateriaalit kestävät korkeampia lämpötiloja.

Muutamasta cm²:stä (pienet ohjauskortit) useisiin m²:iin (suuret palvelinten emolevyt).

Riippuu koosta, kerroksista ja materiaaleista. FR4-monikerroksiset piirilevyt: ~1-3 kg/m², painavampia kuin saman pinta-alan omaavat joustavat piirilevyt.

10–20+ vuotta normaaleissa olosuhteissa; lyhenee vuosiin ankarissa olosuhteissa (korkea lämpötila/kosteus).

FR4:n taivutuskerroin on ~100–200 MPa, mikä on paljon pienempi kuin joustavilla piirilevyillä. Paksuuden kasvattaminen parantaa jännityksenkestävyyttä.

FR4 (lasikuituepoksi), fenolihartsi, epoksihartsi; PTFE erityisiin korkeataajuussovelluksiin.

Hyvä sähköeristys, mekaaniset ominaisuudet ja mittapysyvyys. CTE: 13–17 ppm/℃. Edulliset ja kypsät prosessit.

Alhainen hajoamislämpötila (120–150 °C), altis delaminaatiolle juottamisen aikana, huonot sähköiset/mekaaniset ominaisuudet, korkea CTE ja haju.

Muodostaa johtavia jälkiä virran kululle. Yleisiä paksuuksia: 0,5 oz (17 μm), 1 oz (35 μm), 2 oz (70 μm). Paksut kalvot suurvirtasovelluksiin.

Eristää estäen oikosulut, suojaa kuparia hapettumiselta ja fyysisiltä vaurioilta sekä erottaa alueet värin mukaan (esim. vihreä, sininen).

Tulostaa merkkejä/symboleja komponenttien tunnistamista varten tuotannon ja virheenkorjauksen aikana. Yleinen väri: valkoinen; myös harmaa, punainen, musta, keltainen jne.

FR4: Edullinen yleiskäyttöön. Korkeataajuiset materiaalit (esim. PTFE): Pieni signaalihäviö 5G:lle. Keraamiset alustat: Korkea lämmönjohtavuus korkean lämpötilan sovelluksiin.

Ota huomioon sähköiset (korkeataajuus/korkeajännite), mekaaniset (tärinä), lämpötila ja kustannukset. Käytä FR4:ää kulutuselektroniikassa, PTFE:tä korkeataajuuksissa ja keraamisia materiaaleja korkeille lämpötiloille.

RoHS: Rajoittaa vaarallisten aineiden (lyijy, elohopea jne.) käyttöä. Halogeeniton: Br/Cl

Alhaisen CTE-arvon omaavat materiaalit parantavat mittapysyvyyttä. Korkea lämmönjohtavuus parantaa lämmön haihtumista. Korkean suorituskyvyn eristeet vähentävät signaalihäviöitä, mikä mahdollistaa pienentämisen ja korkean suorituskyvyn.

Signaalin eheys (impedanssin sovitus, heijastamisen/ylikuulumisen esto), tehonjakelu, maadoitus ja virrankestokyky.

Lyhennä signaalijälkiä, minimoi läpiviennit. Käytä differentiaalipareja nopeille signaaleille ja impedanssin säätöön. Käytä teho-/maadoitustasoissa kiinteää kuparia. Jaa moduulit häiriöiden välttämiseksi. Viivan leveys virran mukaan.

Koko perustuu paksuuteen/virtaan (paksummat piirilevyt tarvitsevat suuremmat läpivientireiät). Minimoi läpivientireikien määrä. Takareikäporaus suurinopeussignaaleille katkeamattomien aukkojen poistamiseksi.

Lähteen, siirtolinjan ja kuorman impedanssien yhteensovittaminen heijastusten vähentämiseksi. Tämä saavutetaan säätämällä linjan leveyttä, välistystä, dielektristä paksuutta ja permittiivisyyttä (esim. 0,33 mm:n leveys 50 Ω:n mikroliuskalle FR4:ssä).

Erota komponentit; pidä herkät osat poissa kohinanlähteistä. Virta-/maadoitustasot monikerroksisissa piirilevyissä suojauksen takaamiseksi. Maadoitustasot suurnopeussignaalien ympärillä. Irrotuskondensaattorit; optimoitu maadoitus.

Toiminnallinen osiointi, lämpöherkkien komponenttien erotus, korkeataajuisten komponenttien sijoittelu lähelle toisiaan, suurten komponenttien priorisointi ja helpon asennuksen/huollon varmistaminen.

Vierekkäiset teho- ja maatasot induktanssin vähentämiseksi. Jännite läpivientiliitännöillä. Tehotasot umpikuparilla; paksunna suurvirtareitit.

Lämpöläpiviennit ja kuparitasot kuumien komponenttien alla. Korkean lämmönjohtavuuden omaavat alustat. Ilmavirtaussuunnittelu; lisää tarvittaessa jäähdytyselementtejä/tuulettimia.

Reiän sijainti: ±0,1 mm. Pinnoitetut läpiviennit: ±0,076 mm. Pinnoittamattomat läpiviennit: ±0,05 mm. Viivan leveys: ±10–20 %.

Altium Designer (sopii pieniin ja keskisuuriin malleihin), Cadence Allegro (nopea monikerroksinen), Mentor PADS (käyttäjäystävällinen ja tehokas).

Paneelityö → Poraus → Kuparin pinnoitus → Kuvantaminen → Pinnoitus → Etsaus → Juotosmaski → Silkkipaino → Pinnan viimeistely → Profilointi.

Ongelmat: Karkeat seinämät, purseet, rikkoutuneet porat. Ratkaisut: Vaihda poranterät, optimoi nopeus/syöttö, tarkista materiaalit.

Rooli: Johtaa reikien seinämiä kerrosliitosta varten. Kontrollit: Liuoksen koostumus, lämpötila (25–35 °C), pH (11–12), käsittelyä edeltävä puhtaus.

Fotolitografia: Korkea tarkkuus HDI:lle, korkeat kustannukset ja monimutkaisuus. Seripaino: Halvat/yksinkertaiset laitteet, alhaisempi tarkkuus.

Ohjaus virrantiheyden, pinnoitusajan ja liuospitoisuuden avulla. Esim. 1 oz (35 μm) vaatii 20–30 minuuttia 2–3 A/dm² virralla.

Tarkista syövytysaineen pitoisuus, lämpötila, aika ja ruiskutuspaine ja huolla laitteita säännöllisesti. Korkea pitoisuus voi aiheuttaa ylietsauksen, kun taas matala pitoisuus johtaa epätäydelliseen syövytykseen. Pidä lämpötila 45–55 ℃:ssa, määritä aika levyn paksuuden jne. perusteella ja varmista tasainen paine täyden kosketuksen saavuttamiseksi.

Peitä piiri tasaisesti ilman puuttuvaa tulostusta, neulanreikiä tai kuplia. Öljyn paksuus kuparipinnalla: 10-18 μm, läpiviennit: 5-8 μm. Sopiva etäisyys piirin reunoista estääkseen liiallisen liitäntäpintojen peittävyyden tai oikosulkuriskin.

Merkkien tulee olla selkeitä, kokonaisia, hyvällä värikontrastilla varustettuja, tarkasti sijoitettuja peittämättä kuitenkaan avainalueita ja niillä tulee olla vahva tarttuvuus (valitse sopivat musteet ja kovettumisprosessit).

HASL: Edullinen, hyvä juotettavuus, rajoitettu tasaisuus. ENIG: Sileä, hyvä juotettavuus ja korroosionkestävyys, korkea hinta. Upotustina: Hyvä juotettavuus, sileä pinta, säilyvyysaika. OSP: Edullinen, yksinkertainen prosessi, lyhyt juotettavuuden säilyvyys.

Mekaaninen leikkaus (korkea tarkkuus, sopii monimutkaisille suurille kokoille). Lävistys (korkea tehokkuus, sopii säännölliseen massatuotantoon). Laserleikkaus (erittäin korkea tarkkuus, korkeat kustannukset, sopii pienille erille). Valitse muodon, tarkkuuden, eräkoon ja kustannusten perusteella.

Mittojen/paksuuden tarkastus leikkaamisen jälkeen. Reiän sijainnin, koon ja seinämän tarkastus poraamisen jälkeen. Kuparin paksuuden/tasaisuuden tarkastus pinnoituksen jälkeen. Piirin eheyden tarkastus syövytyksen jälkeen. Juotosmaskin/merkkien tulostuslaadun tarkastus. Pinnoitteen paksuuden/tarttuvuuden tarkastus pinnan viimeistelyn jälkeen. Muoto/reunat tarkastus muovauksen jälkeen.

Käytä lentäviä mittauslaitteita tai ICT-laitteita. Lentävät mittauslaitteet sopivat pienille erille/lajikkeille, ja ne havaitsevat katkoksia/oikosulkuja jne. ICT on tarkoitettu massatuotantoon, jossa sähköistä suorituskykyä testataan täydellisesti erikoiskalustoilla.

Tunnistaa monikerroslevyjen liitettävyyden, aukkojen ja kuparin eheyden. Tarkistaa BGA-juotosliitokset ja sisäiset viat (vieraat aineet, delaminaatio) rikkomattomasti.

Kerää kuvia optisilla kameroilla ja vertaa niitä standardeihin havaitaksesi vikoja, kuten puuttuvia komponentteja, virheellisiä linjauksia ja oikosulkuja. Käytetään reaaliaikaisessa tarkastuksessa tulostuksen, sijoittelun ja uudelleenjuottamisen jälkeen tehokkuuden ja laadun parantamiseksi.

Taivutuskoe (tarkkaile halkeamia tietyissä kulmissa/sykleissä). Pudotustesti (simuloi iskuja). Tärinäkoe (simuloi värähtelyjä juotoksen ja rakenteen tarkistamiseksi).

IPC-4552-standardin mukaan ENIG soveltuu korkeataajuuksiseen/luotettavaan käyttöön (Ni: 3–5 μm, Au: 0,05–0,1 μm). OSP on edullinen (kalvon paksuus: 0,2–0,5 μm, sopii lyhytaikaiseen varastointiin). HASL on kypsää (Sn:n paksuus > 2,5 μm, huono tasaisuus).

Säädä liuoksen pitoisuutta (hapan syövytysaine: CuCl₂ 180–220 g/l, HCl 1,0–1,5 mol/l), lämpötilaa 50–55 ℃. Jos etsaus on liian vähäistä, vähennä nopeutta ja lisää ruiskutuspainetta 2–3 baariin.

IPC-6012-standardin mukaisesti yleiset monikerroslevyt ≤75 μm, HDI-levyt ≤50 μm. Laserporauksen paikannustarkkuus ±25 μm, ohjataan tarkkuusvalotuslaitteilla.

FR-4-materiaali: pitkittäissuuntainen ≥345 MPa, poikittaissuuntainen ≥276 MPa (ASTM D790). 1,6 mm paksuus ≥300 MPa.

Metallografinen leikkausmenetelmä (IPC-TM-650, läpireikä ≥20 μm, sokko-/maahan upotettu reikä ≥18 μm). Röntgen-, rikoton testaus (tarkkuus ±0,5 μm).

Esilämmitys: 90–130 ℃ (60–120 s). Juotosalue: 240–260 ℃ (kosketusaika 2–4 ​​s). Jäähdytysnopeus: 3–6 ℃/s (J-STD-003).

Perinteinen: 15–30 μm (IPC-6012), tiheät alueet ≥20 μm. Seripaino: 20–25 μm, valokovettuva: 15–20 μm.

Perinteinen: 6/6mil (0,1524 mm). LDI + kemiallinen etsaus: 3/3mil (0,0762 mm). HDI-levyt: 1/1mil (0,0254 mm).

Valitse johtavuuden kannalta hartsitulppa (syvyys ≥80 % syvyydestä mitattuna, tasaisuusvirhe ≤10 μm). Valitse eristykseen suojus (peittoleveys ≥0,1 mm).

IPC-J-STD-033-standardin mukaisesti paista 125 ℃:ssa 4–8 tuntia (≤1,6 mm: 4 tuntia, >1,6 mm: 8 tuntia) kosteuspitoisuuden laskemiseksi alle 0,1 prosentin.

Suurempi karheus voimistaa ihovaikutusta ja signaalihäviötä. RTF-kalvo Ra 10 GHz:n suurtaajuuksille). VLP-kalvo Ra

Jäysteenpoisto koneellisesti harjaten (paine 0,3–0,5 MPa, nopeus 2–3 m/min). Kemiallinen mikroetsaus (natriumpersulfaatti 100–150 g/l, 40–50 ℃, 1–2 min).

Yleisesti: yksipäinen ±10 %, erovirta ±8 %. Nopea (>1 Gbps): yksipäinen ±5 %, erovirta ±3 %, säädettävissä viivan leveyden, dielektrisen paksuuden ja kuparin paksuuden mukaan.

UL 796 -standardin mukaisesti FR-4-materiaalin kesto ≥1400 V/mm lämpötilassa 25 ℃ / 50 % suhteellisessa kosteudessa. 1 mm:n ryömintämatka vastaa 100–200 V.

Pienin viivanleveys/väli, reiän halkaisijan ja juotosalustan suhde (juotosalus ≥reikä +0,4 mm, kun reikä ≥0,3 mm), kuparipinta-alan suhde (30–70 %), poran sivusuhde (≤8:1), juotosmaskin sillan leveys (≥0,1 mm).

Syyt: CTE-ero, epätasainen paksuus, virheellinen lämpötilakäyrä. Ratkaisut: Valitse CTE ≤15 ppm/℃ -materiaaleja, rajoita paksuustoleranssia ±0,05 mm, optimoi lämmitysnopeus ≤3 ℃/s.

IPC-TM-650-standardin mukaisesti, ≥10¹⁰Ω 168 tunnin kuluttua 85 ℃:ssa / 85 %:n suhteellisessa suhteessa, ≥10¹²Ω vaativissa sovelluksissa, jotka vaativat pinnan puhtauden hallintaa.

Sokeat läpiviennit: Laser-/mekaaninen poraus + pinnoitus, syvyys ≤0,5 mm, pintaliitoksia varten. Haudatut läpiviennit: Mekaaninen poraus + laminointi, jotka vaativat kohdistusta, sisäkerroksen signaaleille loisparametrien vähentämiseksi.

Lentävä mittausanturi: Peittoalue >98 %, sopii pienille erille/suurelle tiheydelle, hidas (3–5 s/piste). Naula-alusta: Nopea (

Jokainen 1 unssin (35 μm) lisäys parantaa lämmönjohtavuutta 38 %. Suuritehoisissa sovelluksissa 3 unssin folio vähentää lämpötilan nousua 15–20 % lämpöläpivientien avulla.

Perinteinen: 0,1 mm. Suuritiheyksiset piirilevyt, joiden LDI on 0,075 mm, mikä estää juotossiltojen muodostumisen.

Epätasainen juotos tyynyissä, riittämätön juotosväli, epätasainen pinta.