Standus PCB

Medžiaga: Standži medžiaga – stiklo pluoštas, lanksti – poliimidas. Konstrukcija: Standži medžiaga negali lankstytis, lanksti – gali lankstytis. Pritaikymas: Standži medžiaga stabilioms jungtims, lanksti – kompaktiškoms erdvėms.

Vieno sluoksnio, dviejų sluoksnių, daugiasluoksnis. Vieno sluoksnio grandinės yra vienoje pusėje; dviejų sluoksnių – abiejose; daugiasluoksnis jungia laidžius sluoksnius per kiaurymių angas (pvz., pagrindinės plokštės).

Staliniai kompiuteriai, televizoriai, pramoniniai valdymo įrenginiai, automobilių elektronika (automobilių kompiuteriai), aviacijos ir kosmoso nevibracijos komponentai ir kt.

Mažesnė kaina. Standžiųjų spausdintinių plokščių gamybos procesai yra brandūs, o medžiagos – pigios; lanksčiųjų spausdintinių plokščių gamybos procesai yra brangūs dėl sudėtingų medžiagų ir procesų.

Įprasti FR4 substratai: nuo -55 °C iki 125 °C įprastam naudojimui, trumpalaikiam 260 °C litavimui bešviniu būdu. Specialios medžiagos gali atlaikyti aukštesnę temperatūrą.

Nuo kelių cm² (mažos valdymo plokštės) iki kelių m² (didelės serverių pagrindinės plokštės).

Priklauso nuo dydžio, sluoksnių ir medžiagų. FR4 daugiasluoksnės plokštės: ~1–3 kg/m², sunkesnės nei tokio paties ploto lanksčios spausdintinės plokštės.

Įprastomis sąlygomis tarnavimo laikas – 10–20+ metų; atšiauriomis sąlygomis (aukšta temperatūra / drėgmė) – sutrumpėja iki metų.

FR4 lenkimo modulis yra ~100–200 MPa, daug mažesnis nei lanksčių spausdintinių plokščių. Didesnis storis padidina atsparumą įtempiams.

FR4 (stiklo pluošto epoksidinė derva), fenolio derva, epoksidinė derva; PTFE specialioms aukšto dažnio reikmėms.

Gera elektros izoliacija, mechaninės savybės ir matmenų stabilumas. CTE: 13–17 ppm/℃. Mažos sąnaudos ir brandūs procesai.

Žema skilimo temperatūra (120–150 °C), polinkis į delaminaciją litavimo metu, prastos elektrinės/mechaninės savybės, aukšta CTE ir skleidžia kvapą.

Formuoja laidžius pėdsakus srovės tekėjimui. Įprastas storis: 0,5 uncijos (17 μm), 1 uncija (35 μm), 2 uncijos (70 μm). Storos folijos, skirtos didelėms srovėms.

Izoliuoja, kad būtų išvengta trumpųjų jungimų, apsaugo varį nuo oksidacijos ir fizinių pažeidimų, taip pat skiria sritis pagal spalvą (pvz., žalia, mėlyna).

Spausdina simbolius / simbolius komponentų identifikavimui gamybos ir derinimo metu. Įprasta spalva: balta; taip pat pilka, raudona, juoda, geltona ir kt.

FR4: Maža kaina, tinkama bendram naudojimui. Aukšto dažnio medžiagos (pvz., PTFE): Maži signalo nuostoliai, skirti 5G ryšiui. Keraminiai pagrindai: Didelis šilumos laidumas, tinkamas naudoti esant didelei temperatūrai.

Atsižvelkite į elektros (aukšto dažnio / aukštos įtampos), mechaninius (vibracijos), temperatūros ir kainos veiksnius. Buitinei elektronikai naudokite FR4, aukšto dažnio – PTFE, o karščiui – keramiką.

RoHS: Riboja pavojingas medžiagas (šviną, gyvsidabrį ir kt.). Be halogenų: Br/Cl

Mažo CTE medžiagos pagerina matmenų stabilumą. Didelis šilumos laidumas pagerina šilumos išsklaidymą. Didelio našumo izoliatoriai sumažina signalo nuostolius, todėl galima miniatiūrizuoti ir pasiekti didelį našumą.

Signalo vientisumas (impedanso suderinimas, apsauga nuo atspindžių / pertrūkių), energijos paskirstymas, įžeminimas ir srovės pralaidumas.

Sutrumpinkite signalo pėdsakus, sumažinkite kiaurymių skaičių. Greitaeigiams signalams ir varžos valdymui naudokite diferencialines poras. Maitinimo / įžeminimo plokštumos su vientisu variniu laidininku. Padalinkite modulius, kad išvengtumėte trukdžių. Linijos plotis priklauso nuo srovės.

Dydis priklauso nuo storio/srovės (storesnėms plokštėms reikia didesnių kiaurymių). Sumažinkite kiaurymių skaičių. Gręžkite atgal, kad pašalintumėte greitaeigius signalus.

Suderinamos šaltinio, perdavimo linijos ir apkrovos varžos, siekiant sumažinti atspindžius. Tai pasiekiama kontroliuojant linijos plotį, tarpus, dielektriko storį ir laidumą (pvz., 0,33 mm plotis 50Ω mikrojuostelei ant FR4).

Atskirti komponentus; laikyti jautrias dalis atokiau nuo triukšmo šaltinių. Maitinimo / įžeminimo plokštumos daugiasluoksnėse plokštėse ekranavimui. Įžeminimo plokštumos aplink didelės spartos signalus. Atjungiamieji kondensatoriai; optimizuotas įžeminimas.

Funkcinis atskyrimas, atskiri šilumai jautrius komponentus, aukšto dažnio komponentų išdėstymas arti vienas kito, didelių komponentų prioritetizavimas ir paprasto montavimo / priežiūros užtikrinimas.

Gretimos maitinimo ir įžeminimo plokštumos induktyvumui sumažinti. Įtampa su tarpinėmis jungtimis. Tvirtas varis maitinimo plokštumoms; pastorinti didelės srovės kelius.

Šiluminiai kiaurymiai ir vario plokštumos po karštais komponentais. Didelio šilumos laidumo pagrindai. Oro srauto konstrukcija; jei reikia, pridėkite šilumos kriaukles / ventiliatorius.

Skylės padėtis: ±0,1 mm. Dengtos kiaurymių plokštumos: ±0,076 mm. Nedengtos kiaurymių plokštumos: ±0,05 mm. Linijos plotis: ±10–20 %.

„Altium Designer“ (tinka mažiems ir vidutinio dydžio projektams), „Cadence Allegro“ (didelės spartos daugiasluoksniai), „Mentor PADS“ (patogūs naudoti ir efektyvūs).

Panelių apdirbimas → Gręžimas → Vario nusodinimas → Vaizdavimas → Dengimas → Ėsdinimas → Litavimo kaukė → Šilkografija → Paviršiaus apdaila → Profiliavimas.

Problemos: Šiurkščios sienelės, įbrėžimai, sulūžę grąžtai. Sprendimai: Pakeiskite grąžtus, optimizuokite greitį / padavimą, patikrinkite medžiagas.

Pareigos: Skylių sienelių laidumas sluoksnių sujungimui. Kontrolė: tirpalo sudėtis, temperatūra (25–35 °C), pH (11–12), švara prieš apdorojimą.

Fotolitografija: didelis tikslumas, skirtas HDI, brangi ir sudėtinga. Šilkografija: maža / paprasta įranga, mažesnis tikslumas.

Valdymas keičiant srovės tankį, dengimo laiką ir tirpalo koncentraciją. Pvz., 1 uncijai (35 μm) reikia 20–30 minučių esant 2–3 A/dm² srovei.

Kontroliuokite ėsdinimo medžiagos koncentraciją, temperatūrą, laiką ir purškimo slėgį bei reguliariai prižiūrėkite įrangą. Didelė koncentracija gali sukelti per didelį ėsdinimą, o maža koncentracija – nepilną. Palaikykite 45–55 ℃ temperatūrą, nustatykite laiką pagal plokštės storį ir kt. ir užtikrinkite vienodą slėgį, kad būtų užtikrintas visiškas kontaktas.

Tolygiai padenkite grandinę be trūkstamų spausdinimo žymų, skylučių ar burbuliukų. Alyvos storis ant vario paviršiaus: 10–18 μm, kiaurai: 5–8 μm. Tinkamas atstumas nuo grandinės kraštų, kad būtų išvengta per didelio kontaktų padengimo ar trumpojo jungimo rizikos.

Simboliai turi būti aiškūs, išsamūs, gero spalvų kontrasto, tiksliai išdėstyti, neuždengiant pagrindinių sričių, ir gerai sukibti (pasirinkite tinkamus dažus ir kietėjimo procesus).

HASL: Maža kaina, geras lituojamumas, ribotas plokštumas. ENIG: Lygus, geras lituojamumas ir atsparumas korozijai, didelė kaina. Panardinamas alavas: Geras lituojamumas, lygus paviršius, ilgas galiojimo laikas. OSP: Maža kaina, paprastas procesas, trumpas lituojamumo išlaikymas.

Mechaninis pjovimas (didelis tikslumas, tinka sudėtingiems dideliems dydžiams). Perforavimas (didelis efektyvumas, tinka reguliariai masinei gamybai). Lazerinis pjovimas (itin didelis tikslumas, didelė kaina, tinka mažoms partijoms). Pasirinkite pagal formą, tikslumą, partijos dydį ir kainą.

Patikrinkite matmenis / storį po pjovimo. Patikrinkite skylės padėtį, dydį ir sienelę po gręžimo. Patikrinkite vario storį / vienodumą po dengimo. Patikrinkite grandinės vientisumą po ėsdinimo. Patikrinkite litavimo kaukės / simbolių spausdinimo kokybę. Patikrinkite dangos storį / sukibimą po paviršiaus apdailos. Patikrinkite formą / kraštus po liejimo.

Naudokite skraidančius zondus testerius arba IRT įrangą. Skraidantis zondas tinka mažoms partijoms / įvairovei, nutrūkimams / trumpiesiems jungimams aptikti ir pan. IRT skirta masinei gamybai, atliekant visapusišką elektros charakteristikų tikrinimą naudojant specialius įtaisus.

Aptikti daugiasluoksnėse plokštėse per jungiamumą, tuštumas, vario vientisumą. Neardomai patikrinti BGA litavimo jungtis ir vidinius defektus (svetimkūnius, delaminaciją).

Vaizdai renkami optinėmis kameromis ir palyginami su standartais, siekiant aptikti defektus, pvz., trūkstamus komponentus, nesutapimus, trumpuosius jungimus. Taikoma realiuoju laiku atliekant patikrą po spausdinimo, išdėstymo, litavimo perlydymo būdu, siekiant pagerinti efektyvumą ir kokybę.

Lenkimo bandymas (stebėkite įtrūkimus nurodytais kampais / ciklais). Kritimo bandymas (imituokite smūgius). Vibracijos bandymas (imituokite vibracijas, kad patikrintumėte litavimą ir struktūrą).

Pagal IPC-4552, ENIG tinka aukštam dažniui / dideliam patikimumui (Ni: 3–5 μm, Au: 0,05–0,1 μm). OSP yra nebrangi (plėvelės storis: 0,2–0,5 μm, tinka trumpalaikiam saugojimui). HASL yra brandi (Sn storis > 2,5 μm, prastas lygumas).

Sureguliuokite tirpalo koncentraciją (rūgštinis ėsdiklis: CuCl₂ 180–220 g/l, HCl 1,0–1,5 mol/l), temperatūrą 50–55 ℃. Jei ėsdinimas per mažas, sumažinkite greitį ir padidinkite purškimo slėgį iki 2–3 barų.

Pagal IPC-6012, bendrosios daugiasluoksnės plokštės ≤75 μm, HDI plokštės ≤50 μm. Lazerinio gręžimo padėties nustatymo tikslumas ±25 μm, kontroliuojamas didelio tikslumo ekspozicijos įrenginiais.

FR-4 medžiaga: išilginis ≥345 MPa, skersinis ≥276 MPa (ASTM D790). 1,6 mm storis ≥300 MPa.

Metalografinis pjūvis (IPC-TM-650, kiaurymių skersmuo ≥20 μm, aklųjų/įkastų kiaurymių skersmuo ≥18 μm). Rentgeno spindulių (XRF) neardomųjų bandymų metodas (tikslumas ±0,5 μm).

Įkaitinimas: 90–130 ℃ (60–120 s). Litavimo zona: 240–260 ℃ (kontaktinis laikas 2–4 s). Aušinimo greitis: 3–6 ℃/s (J-STD-003).

Įprastas: 15–30 μm (IPC-6012), tankios sritys ≥20 μm. Šilkografija: 20–25 μm, kietėjimas šviesoje: 15–20 μm.

Įprastinis: 6/6 mil (0,1524 mm). LDI + cheminis ėsdinimas: 3/3 mil (0,0762 mm). HDI plokštės: 1/1 mil (0,0254 mm).

Laidumui rinkitės dervos kamštį (gylis ≥80 % per gylį, lygumo paklaida ≤10 μm). Tik izoliacijai rinkitės dangą (dengimo plotis ≥0,1 mm).

Pagal IPC-J-STD-033, kepkite 125 ℃ temperatūroje 4–8 val. (≤1,6 mm: 4 val., >1,6 mm: 8 val.), kad drėgmės kiekis sumažėtų žemiau 0,1 %.

Didesnis šiurkštumas sustiprina „skin“ efektą ir signalo praradimą. RTF folija Ra 10 GHz). VLP folija Ra

Šlifavimas mašininiu šepečiu (slėgis 0,3–0,5 MPa, greitis 2–3 m/min.). Cheminis mikroėsdinimas (natrio persulfatas 100–150 g/l, 40–50 ℃, 1–2 min.).

Bendrai: vienpusis ±10 %, diferencialinis ±8 %. Didelio greičio (>1 Gbps): vienpusis ±5 %, diferencialinis ±3 %, reguliuojamas pagal linijos plotį, dielektriko storį, vario storį.

Pagal UL 796, FR-4 medžiaga ≥1400 V/mm esant 25 ℃ / 50 % santykiniam drėgnumui. 1 mm šliaužimo atstumas atitinka 100–200 V.

Minimalus linijos plotis / tarpas, skylės skersmens / litavimo kontakto santykis (kontaktas ≥ skylė +0,4 mm, kai skylė ≥0,3 mm), vario ploto santykis (30–70 %), grąžto kraštinių santykis (≤8:1), litavimo kaukės tiltelio plotis (≥0,1 mm).

Priežastys: CTE neatitikimas, netolygus storis, netinkama temperatūros kreivė. Sprendimai: Pasirinkite CTE ≤15 ppm/℃ medžiagas, kontroliuokite storio toleranciją ±0,05 mm, optimizuokite kaitinimo greitį ≤3 ℃/s.

Pagal IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω po 168 val. esant 85 ℃ / 85 % santykiniam oro drėgnumui, ≥10¹²Ω aukštos klasės reikmėms, kurioms reikalinga paviršiaus švaros kontrolė.

Aklosios kiaurymės: lazerinis/mechaninis gręžimas + dengimas, gylis ≤0,5 mm, paviršiniam sujungimui. Požeminės kiaurymės: mechaninis gręžimas + laminavimas, reikalaujantis išlyginimo, vidinio sluoksnio signalams, siekiant sumažinti parazitinius parametrus.

Skraidantis zondas: Padengimas >98 %, tinka mažoms partijoms / dideliam tankiui, lėtas (3–5 s/taškas). Vinių guolis: Greitas (

Kiekvienas 1 uncijos (35 μm) padidėjimas padidina šilumos laidumą 38 %. 3 uncijų folija didelės galios sistemose, naudojant terminius kiauryminius tarpus, sumažina temperatūros kilimą 15–20 %.

Įprastinės: 0,1 mm. Didelio tankio plokštės su LDI: 0,075 mm, kad būtų išvengta litavimo tiltelių susidarymo.

Netolygus litavimas ant kontaktų, nepakankamas litavimo gylis, nelygus paviršius. Kontrolinis litavimas.