PCB קשיח

חומר: קשיח עשוי מפיברגלס, גמיש עשוי מפוליאימיד. מבנה: קשיח אינו יכול להתכופף, גמיש יכול להתכופף. יישום: קשיח לחיבורים יציבים, גמיש לחללים קומפקטיים.

שכבה אחת, שכבה כפולה, רב-שכבתי. שכבה אחת כוללת מעגלים בצד אחד; שכבה כפולה בשניהם; רב-שכבתי מחבר שכבות מוליכות באמצעות ויות (למשל, לוחות אם).

מחשבים שולחניים, טלוויזיות, בקרה תעשייתית, אלקטרוניקה לרכב (מחשבים ברכב), רכיבים ללא רעידות לתעופה וחלל וכו'.

עלות נמוכה יותר. למעגלים מודפסים קשיחים יש תהליכים בוגרים וחומרים זולים; למעגלים מודפסים גמישים יקרים עקב חומרים ותהליכים מורכבים.

מצעים נפוצים של FR4: ‎-55°C עד 125°C לשימוש רגיל, ‎260°C לטווח קצר להלחמה ללא עופרת. חומרים מיוחדים יכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות יותר.

מכמה סמ"ר (לוחות בקרה קטנים) ועד כמה מ"ר (לוחות אם גדולים לשרתים).

תלוי בגודל, בשכבות ובחומרים. לוחות רב-שכבתיים FR4: ~1-3 ק"ג/מ"ר, כבדים יותר מלוחות מעגלים מודפסים גמישים באותו שטח.

10-20+ שנים בסביבות רגילות; מקוצר לשנים בתנאים קשים (טמפרטורה/לחות גבוהות).

ל-FR4 מודול כיפוף של ~100-200MPa, נמוך בהרבה ממעגלים מודפסים גמישים. עובי הולך וגדל משפר את עמידות המאמצים.

FR4 (אפוקסי פיברגלס), שרף פנולי, שרף אפוקסי; PTFE ליישומים מיוחדים בתדר גבוה.

בידוד חשמלי טוב, תכונות מכניות ויציבות ממדית. CTE: 13-17ppm/℃. תהליכים בוגרים וזולים.

טמפרטורת פירוק נמוכה (120-150 מעלות צלזיוס), נוטה להתפרקות במהלך הלחמה, תכונות חשמליות/מכניות ירודות, CTE גבוה וריח עז.

יוצר עקבות מוליכות לזרימת זרם. עוביים נפוצים: 17 מיקרומטר (0.5oz), 35 מיקרומטר (1oz), 70 מיקרומטר (2oz). יריעות עבות ליישומים בעלי זרם גבוה.

מבודד למניעת קצרים חשמליים, מגן על נחושת מפני חמצון ונזק פיזי, ומבחין בין אזורים לפי צבע (למשל, ירוק, כחול).

מדפיס תווים/סמלים לזיהוי רכיבים במהלך הייצור וניפוי שגיאות. צבע נפוץ: לבן; גם אפור, אדום, שחור, צהוב וכו'.

FR4: עלות נמוכה לשימוש כללי. חומרים בתדר גבוה (למשל, PTFE): אובדן אות נמוך עבור 5G. מצעים קרמיים: מוליכות תרמית גבוהה עבור יישומים בחום גבוה.

קחו בחשבון חשמל (תדר גבוה/מתח גבוה), מכני (ויברציה), טמפרטורה ועלות. השתמשו ב-FR4 עבור מוצרי אלקטרוניקה צרכניים, PTFE עבור תדר גבוה וקרמיקה עבור חום גבוה.

RoHS: מגביל חומרים מסוכנים (עופרת, כספית וכו'). ללא הלוגן: Br/Cl

חומרים בעלי CTE נמוך משפרים את היציבות הממדית. מוליכות תרמית גבוהה משפרת את פיזור החום. מבודדים בעלי ביצועים גבוהים מפחיתים את אובדן האות, ומאפשרים מזעור וביצועים גבוהים.

שלמות אות (התאמת עכבה, מניעת החזרה/עבר-דיבור), חלוקת הספק, הארקה וקיבולת נשיאת זרם.

קצרו עקבות אותות, מזערו ויות. השתמשו בזוגות דיפרנציאליים עבור אותות במהירות גבוהה ועכבת בקרה. מישורי הספק/ארקה עם נחושת מלאה. חלוקת מודולים כדי למנוע הפרעות. רוחב קו המבוסס על זרם.

גודל מבוסס על עובי/זרם (לוחות עבים יותר דורשים ויאים גדולים יותר). מזעור ספירת הויאים. קידוח אחורי עבור אותות במהירות גבוהה כדי להסיר קטעים.

התאמת עכבות מקור, קו תמסורת ועומס כדי להפחית החזרה. מושגת על ידי שליטה ברוחב הקו, המרווח, העובי הדיאלקטרי והמקדם הדיאלקטרי (למשל, רוחב 0.33 מ"מ עבור מיקרוסטריפ 50Ω ב-FR4).

חלוקת רכיבים; הרחק חלקים רגישים ממקורות רעש. מישורי הספק/ארקה בלוחות רב-שכבתיים למיגון. מישורי הארקה סביב אותות במהירות גבוהה. קבלי ניתוק; הארקה אופטימלית.

חלוקה פונקציונלית, הפרדת רכיבים רגישים לחום, מיקום רכיבים בתדירות גבוהה קרוב, תעדוף רכיבים גדולים והבטחת התקנה/תחזוקה קלה.

מישורי הספק והארקה סמוכים להפחתת השראות. מתח עם חיבורי ויה. נחושת מוצקה למישורי הספק; עיבוי נתיבי זרם גבוה.

ויאים תרמיים ומשטחי נחושת מתחת לרכיבים חמים. מצעים בעלי מוליכות תרמית גבוהה. תכנון זרימת אוויר; הוספת גופי קירור/מאווררים במידת הצורך.

מיקום חור: ±0.1 מ"מ. ויא מצופה: ±0.076 מ"מ. ויא לא מצופה: ±0.05 מ"מ. רוחב קו: ±10%-20%.

Altium Designer (מתאים לעיצובים קטנים עד בינוניים), Cadence Allegro (רב-שכבתי במהירות גבוהה), Mentor PADS (ידידותי למשתמש ויעיל).

ציפוי ← קידוח ← שקיעת נחושת ← הדמיה ← ציפוי ← איכול ← מסיכת הלחמה ← הדפס משי ← גימור פני שטח ← פרופילציה.

בעיות: קירות מחוספסים, קוצים, מקדחות שבורות. פתרונות: החלפת מקדחות, אופטימיזציה של מהירות/הזנה, בדיקת חומרים.

תפקיד: הולכת דפנות חורים לחיבור שכבות. בקרה: הרכב התמיסה, טמפרטורה (25-35°C), pH (11-12), ניקיון טרום טיפול.

פוטוליתוגרפיה: דיוק גבוה עבור HDI, עלות גבוהה ומורכבות. הדפסת משי: ציוד זול/פשוט, דיוק נמוך יותר.

בקרה באמצעות צפיפות זרם, זמן ציפוי וריכוז תמיסה. לדוגמה, 1oz (35μm) דורש 20-30 דקות ב-2-3A/dm².

יש לשלוט בריכוז, בטמפרטורה, בזמן ובלחץ הריסוס של חומר האיכול, ולתחזק את הציוד באופן קבוע. ריכוז גבוה עלול לגרום לאיכול יתר, בעוד שריכוז נמוך מוביל לאיכול חלקי. יש לשמור על טמפרטורה של 45-55 מעלות צלזיוס, לקבוע את הזמן בהתבסס על עובי הלוח וכו', ולהבטיח לחץ אחיד למגע מלא.

כסו את המעגל באופן אחיד ללא הדפסה חסרה, חורים או בועות. עובי שמן על פני הנחושת: 10-18 מיקרון, דרך: 5-8 מיקרון. מרווח מתאים מקצוות המעגל כדי למנוע כיסוי מוגזם של הפדים או סיכוני קצר חשמלי.

על התווים להיות ברורים, שלמים, עם ניגודיות צבעים טובה, ממוקמים במדויק מבלי לחסום אזורים מרכזיים, ובעלי הידבקות חזקה (בחרו דיו ותהליכי ריפוי מתאימים).

HASL: עלות נמוכה, יכולת הלחמה טובה, שטוחות מוגבלת. ENIG: חלק, יכולת הלחמה ועמידות בפני קורוזיה טובים, עלות גבוהה. בדיל טבילה: יכולת הלחמה טובה, משטח חלק, חיי מדף. OSP: עלות נמוכה, תהליך פשוט, שימור הלחמה קצר.

חיתוך מכני (דיוק גבוה, מתאים למידות גדולות ומורכבות). ניקוב (יעילות גבוהה, מתאים לייצור המוני רגיל). חיתוך בלייזר (דיוק גבוה ביותר, עלות גבוהה, מתאים למנות קטנות). בחירה לפי צורה, דיוק, גודל אצווה ועלות.

בדיקת מידות/עובי לאחר חיתוך. בדיקת מיקום החור, גודלו ודופןו לאחר הקידוח. בדיקת עובי/אחידות הנחושת לאחר הציפוי. בדיקת שלמות המעגל לאחר החריטה. בדיקת איכות ההדפסה של מסכת ההלחמה/התווים. בדיקת עובי/הידבקות הציפוי לאחר גימור פני השטח. בדיקת צורה/קצוות לאחר היציקה.

השתמשו בבודקי גלאים מעופפים או בציוד ICT. גלאי מעופף מתאים למנות/זנים קטנים, לגילוי פציעות/קצרים וכו'. ICT מיועד לייצור המוני, לבדיקה מלאה של ביצועים חשמליים עם גופי תאורה מיוחדים.

זיהוי באמצעות קישוריות, חללים, שלמות נחושת בלוחות רב-שכבתיים. בדיקת חיבורי הלחמה של BGA ופגמים פנימיים (חומר זר, התפרקות) ללא הרס.

איסוף תמונות באמצעות מצלמות אופטיות והשוואה לתקנים כדי לזהות פגמים כמו רכיבים חסרים, חוסר יישור וקצרים. יישום בבדיקה בזמן אמת לאחר הדפסה, מיקום והלחמת הזרמה חוזרת כדי לשפר את היעילות והאיכות.

בדיקת כיפוף (צפייה בסדקים בזוויות/מחזורים מוגדרים). בדיקת נפילה (הדמיית פגיעות). בדיקת רעידות (הדמיית רעידות לבדיקת הלחמה ומבנה).

לפי IPC-4552, ENIG מתאים לתדר גבוה/אמינות גבוהה (Ni: 3-5μm, Au: 0.05-0.1μm). OSP הוא בעל עלות נמוכה (עובי שכבה: 0.2-0.5μm, מתאים לאחסון לטווח קצר). HASL הוא בוגר (עובי Sn >2.5μm, שטוחות נמוכה).

יש להתאים את ריכוז התמיסה (חומר איכול חומצי: CuCl₂ 180-220 גרם/ליטר, HCl 1.0-1.5 מול/ליטר), טמפרטורה 50-55 מעלות צלזיוס. במקרה של איכול חסר מוגזם, יש להפחית את המהירות ולהגביר את לחץ הריסוס ל-2-3 בר.

לפי IPC-6012, לוחות רב-שכבתיים כלליים ≤75 מיקרומטר, לוחות HDI ≤50 מיקרומטר. דיוק מיקום קידוח לייזר ±25 מיקרומטר, נשלט על ידי מכונות חשיפה מדויקות.

חומר FR-4: אורכי ≥345MPa, רוחבי ≥276MPa (ASTM D790). עובי 1.6 מ"מ ≥300MPa.

חיתוך מטלוגרפי (IPC-TM-650, חור מעבר ≥20 מיקרומטר, דרך עיוורת/קבורה ≥18 מיקרומטר). בדיקה לא הורסת ב-XRF (דיוק ±0.5 מיקרומטר).

חימום מקדים: 90-130°C (60-120 שניות). אזור הלחמה: 240-260°C (מגע 2-4 שניות). קצב קירור: 3-6°C/שנייה (J-STD-003).

קונבנציונלי: 15-30 מיקרומטר (IPC-6012), אזורים צפופים ≥20 מיקרומטר. הדפסת משי: 20-25 מיקרומטר, ריפוי באור: 15-20 מיקרומטר.

קונבנציונלי: 6/6 מיל (0.1524 מ"מ). LDI + איכול כימי: 3/3 מיל (0.0762 מ"מ). לוחות HDI: 1/1 מיל (0.0254 מ"מ).

עבור מוליכות, בחרו אטימה בשרף (עומק ≥80% דרך עומק, שגיאת שטוחות ≤10 מיקרומטר). עבור בידוד בלבד, בחרו כיסוי (רוחב כיסוי ≥0.1 מ"מ).

לפי IPC-J-STD-033, יש לאפות ב-125 מעלות צלזיוס למשך 4-8 שעות (≤1.6 מ"מ: 4 שעות, >1.6 מ"מ: 8 שעות) כדי להפחית את תכולת הלחות מתחת ל-0.1%.

חספוס גבוה יותר משפר את אפקט העור ואת אובדן האות. רדיד RTF Ra 10GHz). רדיד VLP Ra

מכונת הסרת שבבים עם הברשה (לחץ 0.3-0.5 מגה פסקל, מהירות 2-3 מטר/דקה). מיקרו-איכול כימי (נתרן פרסולפט 100-150 גרם/ליטר, 40-50 מעלות צלזיוס, 1-2 דקות).

כללי: קצה אחד ±10%, דיפרנציאל ±8%. מהירות גבוהה (>1Gbps): קצה אחד ±5%, דיפרנציאל ±3%, מותאם באמצעות רוחב הקו, עובי הדיאלקטרי, עובי הנחושת.

לפי UL 796, חומר FR-4 ≥1400V/mm ב-25℃/50% RH. מרחק זחילה של 1mm מתאים ל-100-200V.

רוחב/מרווח מינימלי בין קו, יחס קוטר חור/רפידה (רפידה ≥ חור +0.4 מ"מ כאשר חור ≥0.3 מ"מ), יחס שטח נחושת (30%-70%), יחס גובה-רוחב של הקידוח (≤8:1), רוחב גשר מסיכת הלחמה (≥0.1 מ"מ).

סיבות: אי התאמה ב-CTE, עובי לא אחיד, עקומת טמפרטורה לא נכונה. פתרונות: בחירת חומרי CTE ≤15ppm/℃, בקרת סבילות עובי ±0.05 מ"מ, אופטימיזציה של קצב החימום ≤3℃/s.

לפי IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω לאחר 168 שעות ב-85℃/85% לחות יחסית, ≥10¹²Ω עבור יישומים מתקדמים, הדורשים בקרת ניקיון פני השטח.

ויאסים עיוורים: קידוח לייזר/מכני + ציפוי, עומק ≤0.5 מ"מ, לחיבור עילי. ויאסים קבורים: קידוח מכני + למינציה, הדורשים יישור, עבור אותות בשכבה הפנימית כדי להפחית פרמטרים טפיליים.

גשש מעופף: כיסוי >98%, מתאים למנות קטנות/צפיפות גבוהה, איטי (3-5 שניות/נקודה). מצע מסמרים: מהיר (

כל עלייה של 35 מיקרומטר (1 אונקיה) מעלה את המוליכות התרמית ב-38%. נייר כסף של 3 אונקיות (3 אונקיות) ביישומים בעלי הספק גבוה מפחית את עליית הטמפרטורה ב-15%-20% בעזרת מעברים תרמיים.

קונבנציונלי: 0.1 מ"מ. לוחות בצפיפות גבוהה עם LDI: 0.075 מ"מ, המונעים גישור הלחמה.

הלחמה לא אחידה על הפדים, הלחמה לא מספקת, משטח לא אחיד. הלחמת בקרה