PCB rigido

Materiale: il rigido è in fibra di vetro, il flessibile è in poliimmide. Struttura: il rigido non si piega, il flessibile si piega. Applicazione: il rigido è per connessioni stabili, il flessibile è per spazi compatti.

Monostrato, doppio strato, multistrato. Il monostrato ha i circuiti su un lato; il doppio strato su entrambi; il multistrato collega gli strati conduttivi tramite vie (ad esempio, le schede madri).

Computer desktop, TV, controllo industriale, elettronica automobilistica (computer di bordo), componenti antivibranti per il settore aerospaziale, ecc.

Costi inferiori. I PCB rigidi sono realizzati con processi consolidati e materiali economici; i PCB flessibili sono costosi a causa della complessità dei materiali e dei processi.

Substrati FR4 comuni: da -55 °C a 125 °C per uso normale, 260 °C per breve tempo per saldatura senza piombo. Materiali speciali possono resistere a temperature più elevate.

Da pochi cm² (piccole schede di controllo) a diversi m² (grandi schede madri dei server).

Dipende da dimensioni, strati e materiali. Circuiti stampati multistrato FR4: ~1-3 kg/m², più pesanti dei PCB flessibili della stessa superficie.

Da 10 a 20+ anni in ambienti normali; ridotti ad anni in condizioni difficili (alta temperatura/umidità).

FR4 ha un modulo di flessione di circa 100-200 MPa, molto inferiore a quello dei PCB flessibili. L'aumento dello spessore migliora la resistenza allo stress.

FR4 (fibra di vetro epossidica), resina fenolica, resina epossidica; PTFE per applicazioni speciali ad alta frequenza.

Buon isolamento elettrico, proprietà meccaniche e stabilità dimensionale. CTE: 13-17 ppm/℃. Processi a basso costo e maturi.

Bassa temperatura di decomposizione (120-150°C), soggetto a delaminazione durante la saldatura, scarse proprietà elettriche/meccaniche, elevato CTE e odore.

Forma tracce conduttive per il flusso di corrente. Spessori comuni: 17 μm (0,5 oz), 35 μm (1 oz), 70 μm (2 oz). Lamine spesse per applicazioni ad alta corrente.

Isola per prevenire cortocircuiti, protegge il rame dall'ossidazione e dai danni fisici e distingue le aree in base al colore (ad esempio, verde, blu).

Stampa caratteri/simboli per l'identificazione dei componenti durante la produzione e il debug. Colori comuni: bianco; anche grigio, rosso, nero, giallo, ecc.

FR4: basso costo per uso generale. Materiali ad alta frequenza (ad esempio, PTFE): bassa perdita di segnale per 5G. Substrati ceramici: elevata conduttività termica per applicazioni ad alto calore.

Considerare gli aspetti elettrici (alta frequenza/alta tensione), meccanici (vibrazioni), di temperatura e di costo. Utilizzare FR4 per l'elettronica di consumo, PTFE per l'alta frequenza e ceramica per le alte temperature.

RoHS: limita le sostanze pericolose (piombo, mercurio, ecc.). Senza alogeni: Br/Cl

I materiali a basso CTE migliorano la stabilità dimensionale. L'elevata conduttività termica migliora la dissipazione del calore. Gli isolanti ad alte prestazioni riducono la perdita di segnale, consentendo miniaturizzazione e prestazioni elevate.

Integrità del segnale (adattamento di impedenza, antiriflesso/diafonia), distribuzione dell'alimentazione, messa a terra e capacità di trasporto di corrente.

Accorciare le tracce del segnale, ridurre al minimo le vie. Utilizzare coppie differenziali per segnali ad alta velocità e impedenza di controllo. Piani di alimentazione/massa con rame solido. Partizionare i moduli per evitare interferenze. Larghezza della linea basata sulla corrente.

Dimensioni basate su spessore/corrente (le schede più spesse necessitano di fori di via più grandi). Ridurre al minimo il numero di fori di via. Foratura posteriore per segnali ad alta velocità per rimuovere gli stub.

Adattamento delle impedenze di sorgente, linea di trasmissione e carico per ridurre la riflessione. Ottenuto controllando la larghezza delle linee, la spaziatura, lo spessore del dielettrico e la permittività (ad esempio, larghezza di 0,33 mm per microstrip da 50 Ω su FR4).

Componenti di partizione; tenere le parti sensibili lontano dalle fonti di rumore. Piani di alimentazione/massa nelle schede multistrato per la schermatura. Piani di massa attorno ai segnali ad alta velocità. Condensatori di disaccoppiamento; messa a terra ottimizzata.

Partizionamento funzionale, separazione dei componenti sensibili al calore, posizionamento ravvicinato dei componenti ad alta frequenza, priorità ai componenti di grandi dimensioni e garanzia di facile installazione/manutenzione.

Piani di alimentazione e di massa adiacenti per ridurre l'induttanza. Tensione con connessioni via. Rame solido per i piani di alimentazione; ispessimento dei percorsi ad alta corrente.

Fori termici e piani in rame sotto componenti caldi. Substrati ad alta conduttività termica. Progettazione del flusso d'aria; aggiungere dissipatori/ventole se necessario.

Posizione del foro: ±0,1 mm. Fori passanti placcati: ±0,076 mm. Fori passanti non placcati: ±0,05 mm. Larghezza della linea: ±10%-20%.

Altium Designer (adatto per progetti di piccole e medie dimensioni), Cadence Allegro (multistrato ad alta velocità), Mentor PADS (efficiente e intuitivo).

Pannellizzazione → Foratura → Deposizione di rame → Imaging → Placcatura → Incisione → Maschera di saldatura → Serigrafia → Finitura superficiale → Profilatura.

Problemi: pareti ruvide, sbavature, punte rotte. Soluzioni: sostituire le punte, ottimizzare velocità/avanzamento, ispezionare i materiali.

Ruolo: Conduttivizzare le pareti dei fori per la connessione degli strati. Controlli: Composizione della soluzione, temperatura (25-35°C), pH (11-12), pulizia pretrattamento.

Fotolitografia: alta precisione per HDI, costo elevato e complessità elevata. Serigrafia: basso costo/attrezzatura semplice, precisione inferiore.

Controllo tramite densità di corrente, tempo di placcatura e concentrazione della soluzione. Ad esempio, 1 oz (35 μm) richiede 20-30 minuti a 2-3 A/dm².

Controllare la concentrazione, la temperatura, il tempo e la pressione di spruzzatura del mordenzante e sottoporre l'attrezzatura a regolare manutenzione. Una concentrazione elevata può causare un'incisione eccessiva, mentre una concentrazione bassa può portare a un'incisione incompleta. Mantenere la temperatura a 45-55 °C, determinare il tempo in base allo spessore del pannello, ecc. e garantire una pressione uniforme per un contatto completo.

Coprire uniformemente il circuito senza tralasciare stampe, fori o bolle. Spessore dell'olio sulla superficie in rame: 10-18 μm, via: 5-8 μm. Mantenere una distanza adeguata dai bordi del circuito per evitare un'eccessiva copertura delle piazzole o rischi di cortocircuito.

I caratteri devono essere chiari, completi, con un buon contrasto di colore, posizionati con precisione senza bloccare le aree chiave e avere una forte adesione (selezionare inchiostri e processi di polimerizzazione adatti).

HASL: Basso costo, buona saldabilità, planarità limitata. ENIG: Liscio, buona saldabilità e resistenza alla corrosione, costo elevato. Stagno a immersione: Buona saldabilità, superficie liscia, durata di conservazione. OSP: Basso costo, processo semplice, breve mantenimento della saldabilità.

Taglio meccanico (alta precisione, adatto a grandi formati complessi). Punzonatura (alta efficienza, adatta alla produzione di massa regolare). Taglio laser (altissima precisione, costo elevato, adatto a piccoli lotti). Scegli in base a forma, precisione, dimensioni del lotto e costo.

Controllare le dimensioni/lo spessore dopo il taglio. Controllare la posizione, le dimensioni e la parete del foro dopo la foratura. Verificare lo spessore/l'uniformità del rame dopo la placcatura. Verificare l'integrità del circuito dopo l'incisione. Verificare la qualità di stampa della maschera di saldatura/dei caratteri. Verificare lo spessore/l'adesione del rivestimento dopo la finitura superficiale. Verificare la forma/i bordi dopo lo stampaggio.

Utilizzare tester a sonda mobile o apparecchiature ICT. I test a sonda mobile sono adatti a piccoli lotti/varietà, rilevando interruzioni/cortocircuiti, ecc. I test ICT sono adatti alla produzione di massa, per testare completamente le prestazioni elettriche con apparecchiature speciali.

Rileva tramite connettività, vuoti e integrità del rame nelle schede multistrato. Controlla le giunzioni di saldatura BGA e i difetti interni (corpi estranei, delaminazione) in modo non distruttivo.

Acquisizione di immagini tramite telecamere ottiche e confronto con gli standard per rilevare difetti come componenti mancanti, disallineamenti e cortocircuiti. Applicato nell'ispezione in tempo reale dopo la stampa, il posizionamento e la saldatura a rifusione per migliorare efficienza e qualità.

Prova di piegatura (osservare le crepe ad angoli/cicli specificati). Prova di caduta (simulare gli impatti). Prova di vibrazione (simulare le vibrazioni per verificare la saldatura e la struttura).

Secondo lo standard IPC-4552, ENIG è adatto ad alta frequenza/alta affidabilità (Ni: 3-5 μm, Au: 0,05-0,1 μm). OSP è economico (spessore del film: 0,2-0,5 μm, adatto per la conservazione a breve termine). HASL è maturo (spessore dello Sn >2,5 μm, scarsa planarità).

Regolare la concentrazione della soluzione (agente mordenzante acido: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L), temperatura 50-55 ℃. In caso di eccessiva sottoincisione, ridurre la velocità e aumentare la pressione di spruzzatura a 2-3 bar.

Secondo IPC-6012, schede multistrato generali ≤75μm, schede HDI ≤50μm. Precisione di posizionamento della foratura laser ±25μm, controllata con macchine di esposizione ad alta precisione.

Materiale FR-4: longitudinale ≥345MPa, trasversale ≥276MPa (ASTM D790). Spessore 1,6 mm ≥300MPa.

Sezionamento metallografico (IPC-TM-650, foro passante ≥20μm, via cieca/interrata ≥18μm). Test non distruttivi XRF (accuratezza ±0,5μm).

Preriscaldamento: 90-130℃ (60-120 s). Zona di saldatura: 240-260℃ (contatto 2-4 s). Velocità di raffreddamento: 3-6℃/s (J-STD-003).

Convenzionale: 15-30 μm (IPC-6012), aree dense ≥20 μm. Serigrafia: 20-25 μm, fotopolimerizzazione: 15-20 μm.

Convenzionale: 6/6mil (0,1524 mm). LDI + incisione chimica: 3/3mil (0,0762 mm). Schede HDI: 1/1mil (0,0254 mm).

Per la conduttività, scegliere la resina di riempimento (profondità ≥80% della profondità del foro, errore di planarità ≤10μm). Per il solo isolamento, scegliere la resina di rivestimento (larghezza di copertura ≥0,1 mm).

Secondo IPC-J-STD-033, cuocere a 125℃ per 4-8 ore (≤1,6 mm: 4 ore, ＞1,6 mm: 8 ore) per ridurre il contenuto di umidità al di sotto dello 0,1%.

Una maggiore rugosità aumenta l'effetto pelle e la perdita di segnale. Lamina RTF Ra10GHz). Lamina VLP Ra

Spazzolatura con macchina sbavatrice (pressione 0,3-0,5 MPa, velocità 2-3 m/min). Microincisione chimica (persolfato di sodio 100-150 g/L, 40-50 ℃, 1-2 min).

Generale: single-ended ±10%, differenziale ±8%. Alta velocità (>1 Gbps): single-ended ±5%, differenziale ±3%, regolato tramite larghezza della linea, spessore dielettrico, spessore del rame.

Secondo UL 796, materiale FR-4 ≥1400V/mm a 25℃/50% RH. Distanza di dispersione di 1 mm corrisponde a 100-200V.

Larghezza/spaziatura minima delle linee, rapporto diametro foro/pad (pad ≥foro +0,4 mm quando foro ≥0,3 mm), rapporto area rame (30%-70%), rapporto aspetto foratura (≤8:1), larghezza ponte maschera di saldatura (≥0,1 mm).

Cause: disallineamento del CTE, spessore non uniforme, curva di temperatura non corretta. Soluzioni: selezionare materiali con CTE ≤15 ppm/℃, controllare la tolleranza dello spessore ±0,05 mm, ottimizzare la velocità di riscaldamento ≤3 ℃/s.

Secondo IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω dopo 168 ore a 85℃/85% RH, ≥10¹²Ω per applicazioni di fascia alta che richiedono il controllo della pulizia della superficie.

Fori ciechi: foratura laser/meccanica + placcatura, profondità ≤0,5 mm, per interconnessione superficiale. Fori interrati: foratura meccanica + laminazione, che richiedono allineamento, per segnali dello strato interno per ridurre i parametri parassiti.

Sonda volante: copertura >98%, adatta per piccoli lotti/alta densità, lenta (3-5 s/punto). Letto d'aghi: veloce (

Ogni aumento di 1 oz (35 μm) aumenta la conduttività termica del 38%. Un foglio da 3 oz nelle applicazioni ad alta potenza riduce l'aumento di temperatura del 15%-20% con vie termiche.

Convenzionale: 0,1 mm. Schede ad alta densità con LDI: 0,075 mm, per evitare ponti di saldatura.

Saldatura irregolare sui pad, saldatura insufficiente, superficie irregolare. Saldatura di controllo