Stivt PCB

Materiale: Stiv bruker glassfiber, fleksibel bruker polyimid. Struktur: Stiv kan ikke bøye seg, fleksibel kan flekse. Bruksområde: Stiv for stabile forbindelser, fleksibel for kompakte rom.

Enkeltlag, dobbeltlag, flerlag. Enkeltlag har kretser på én side; dobbeltlag på begge; flerlag forbinder ledende lag via vias (f.eks. hovedkort).

Stasjonære datamaskiner, TV-er, industriell kontroll, bilelektronikk (datamaskiner i kjøretøy), vibrasjonsfrie komponenter for luftfart, osv.

Lavere kostnader. Stive PCB-er har modne prosesser og billige materialer; fleksible PCB-er er dyre på grunn av komplekse materialer og prosesser.

Vanlige FR4-substrater: -55 °C til 125 °C for normal bruk, kortvarig 260 °C for blyfri lodding. Spesialmaterialer tåler høyere temperaturer.

Fra noen få cm² (små kontrollkort) til flere m² (store serverhovedkort).

Avhenger av størrelse, lag og materialer. FR4 flerlagskort: ~1–3 kg/m², tyngre enn fleksible PCB-er med samme areal.

10–20+ år i normale miljøer; forkortet til år under tøffe forhold (høy temperatur/fuktighet).

FR4 har en bøyemodul på ~100–200 MPa, mye lavere enn fleksible PCB-er. Økende tykkelse forbedrer spenningsmotstanden.

FR4 (glassfiberepoksy), fenolharpiks, epoksyharpiks; PTFE for spesielle høyfrekvente applikasjoner.

God elektrisk isolasjon, mekaniske egenskaper og dimensjonsstabilitet. CTE: 13–17 ppm/℃. Lavkostnads- og modne prosesser.

Lav dekomponeringstemperatur (120–150 °C), utsatt for delaminering under lodding, dårlige elektriske/mekaniske egenskaper, høy CTE og luktende.

Danner ledende spor for strømflyt. Vanlige tykkelser: 0,5 oz (17 μm), 1 oz (35 μm), 2 oz (70 μm). Tykke folier for applikasjoner med høy strøm.

Isolerer for å forhindre kortslutning, beskytter kobber mot oksidasjon og fysisk skade, og skiller områder etter farge (f.eks. grønn, blå).

Skriver ut tegn/symboler for komponentidentifikasjon under produksjon og feilsøking. Vanlig farge: hvit; også grå, rød, svart, gul osv.

FR4: Lav kostnad for generell bruk. Høyfrekvente materialer (f.eks. PTFE): Lavt signaltap for 5G. Keramiske substrater: Høy varmeledningsevne for høyvarmeapplikasjoner.

Vurder elektrisk (høyfrekvens/høyspenning), mekanisk (vibrasjon), temperatur og kostnad. Bruk FR4 til forbrukerelektronikk, PTFE til høyfrekvens og keramikk til høy varme.

RoHS: Begrenser farlige stoffer (bly, kvikksølv osv.). Halogenfri: Br/Cl

Materialer med lav CTE forbedrer dimensjonsstabiliteten. Høy termisk ledningsevne forbedrer varmespredningen. Høytytende isolatorer reduserer signaltap, noe som muliggjør miniatyrisering og høy ytelse.

Signalintegritet (impedanstilpasning, antirefleksjon/krysstale), effektfordeling, jording og strømbærende kapasitet.

Forkort signalspor, minimer vias. Bruk differensialpar for høyhastighetssignaler og kontrollimpedans. Effekt-/jordplan med solid kobber. Partisjoner moduler for å unngå interferens. Linjebredde basert på strøm.

Størrelse basert på tykkelse/strøm (tykkere kort trenger større vias). Minimer antall vias. Bakboring for høyhastighetssignaler for å fjerne stubber.

Matching av kilde-, transmisjonslinje- og lastimpedanser for å redusere refleksjon. Oppnås ved å kontrollere linjebredde, avstand, dielektrisk tykkelse og permittivitet (f.eks. 0,33 mm bredde for 50Ω mikrostrip på FR4).

Skille opp komponenter; hold sensitive deler unna støykilder. Strøm-/jordplan i flerlagskort for skjerming. Jordplan rundt høyhastighetssignaler. Avkoblingskondensatorer; optimalisert jording.

Funksjonell oppdeling, separer varmefølsomme komponenter, plasser høyfrekvente komponenter tett inntil hverandre, prioriter store komponenter og sørg for enkel installasjon/vedlikehold.

Tilstøtende effekt- og jordplan for å redusere induktans. Spenning med via-koblinger. Massivt kobber for effektplan; fortykke høystrømsbaner.

Termiske viaer og kobberplan under varme komponenter. Substrater med høy varmeledningsevne. Luftstrømdesign; legg til kjøleribber/vifter om nødvendig.

Hullposisjon: ±0,1 mm. Belagte vias: ±0,076 mm. Ikke-belagte vias: ±0,05 mm. Linjebredde: ±10 %–20 %.

Altium Designer (egnet for små til mellomstore design), Cadence Allegro (flerlagsteknologi med høy hastighet), Mentor PADS (brukervennlig og effektiv).

Panelering → Boring → Kobberavsetning → Avbildning → Plettering → Etsing → Loddemaske → Silketrykk → Overflatebehandling → Profilering.

Problemer: Grove vegger, grader, ødelagte bor. Løsninger: Skift ut bor, optimaliser hastighet/mating, inspiser materialer.

Rolle: Konduktivisering av hullvegger for lagforbindelse. Kontroller: Løsningssammensetning, temperatur (25–35 °C), pH (11–12), renhet før behandling.

Fotolitografi: Høy presisjon for HDI, høy kostnad og kompleksitet. Silketrykk: Lavkostnads/enkelt utstyr, lavere presisjon.

Kontroll via strømtetthet, pletteringstid og løsningskonsentrasjon. F.eks. krever 1 oz (35 μm) 20–30 minutter ved 2–3 A/dm².

Kontroller etsemiddelkonsentrasjon, temperatur, tid og sprøytetrykk, og vedlikehold utstyret regelmessig. Høy konsentrasjon kan forårsake overetsing, mens lav konsentrasjon fører til ufullstendig etsing. Hold temperaturen på 45–55 ℃, bestem tiden basert på platetykkelse osv., og sørg for jevnt trykk for full kontakt.

Dekk kretsen jevnt uten manglende trykk, nålehull eller bobler. Oljetykkelse på kobberoverflaten: 10–18 μm, via: 5–8 μm. Passende avstand fra kretskantene for å forhindre overdreven dekning av elektrodene eller risiko for kortslutning.

Tegnene skal være klare, komplette, med god fargekontrast, nøyaktig plassert uten å blokkere viktige områder, og ha sterk heft (velg passende blekk og herdeprosesser).

HASL: Lav kostnad, god loddbarhet, begrenset flathet. ENIG: Glatt, god loddbarhet og korrosjonsbestandighet, høy kostnad. Immersion tinn: God loddbarhet, glatt overflate, holdbarhet. OSP: Lav kostnad, enkel prosess, kort loddbarhetsretensjon.

Mekanisk skjæring (høy presisjon, egnet for komplekse store størrelser). Stansing (høy effektivitet, egnet for vanlig masseproduksjon). Laserskjæring (ekstremt høy presisjon, høy kostnad, egnet for fine små partier). Velg basert på form, presisjon, partistørrelse og kostnad.

Inspiser dimensjoner/tykkelse etter kutting. Kontroller hullposisjon, størrelse og vegg etter boring. Test kobbertykkelse/jevnhet etter plating. Inspiser kretsens integritet etter etsning. Kontroller utskriftskvaliteten på loddemaske/tegn. Test beleggtykkelse/heft etter overflatebehandling. Inspiser form/kanter etter støping.

Bruk flygende probetestere eller IKT-utstyr. Flygende probe passer for små partier/varianter, og detekterer brudd/kortslutninger osv. IKT er for masseproduksjon, og tester elektrisk ytelse fullstendig med spesielle armaturer.

Oppdag via tilkobling hulrom og kobberintegritet i flerlagskort. Sjekk BGA-loddeskjøter og interne defekter (fremmedlegemer, delaminering) ikke-destruktivt.

Samle bilder via optiske kameraer og sammenlign med standarder for å oppdage defekter som manglende komponenter, feiljustering og kortslutninger. Brukes i sanntidsinspeksjon etter utskrift, plassering og reflow-lodding for å forbedre effektivitet og kvalitet.

Bøyetest (observer sprekker ved spesifiserte vinkler/sykluser). Falltest (simuler støt). Vibrasjonstest (simuler vibrasjoner for å kontrollere lodding og struktur).

I henhold til IPC-4552 er ENIG egnet for høyfrekvente/høy pålitelighetskrav (Ni: 3–5 μm, Au: 0,05–0,1 μm). OSP er rimelig (filmtykkelse: 0,2–0,5 μm, egnet for korttidslagring). HASL er modent (Sn-tykkelse >2,5 μm, dårlig flathet).

Juster løsningskonsentrasjonen (surt etsemiddel: CuCl₂ 180–220 g/l, HCl 1,0–1,5 mol/l), temperatur 50–55 ℃. Ved for mye underetsing, reduser hastigheten og øk sprøytetrykket til 2–3 bar.

I henhold til IPC-6012, generelle flerlagskort ≤75 μm, HDI-kort ≤50 μm. Posisjoneringsnøyaktighet ved laserboring ±25 μm, kontrollert med høypresisjonseksponeringsmaskiner.

FR-4-materiale: langsgående ≥345 MPa, tverrgående ≥276 MPa (ASTM D790). 1,6 mm tykkelse ≥300 MPa.

Metallografisk seksjonering (IPC-TM-650, gjennomgående hull ≥20 μm, blind/nedgravd via ≥18 μm). XRF ikke-destruktiv testing (nøyaktighet ±0,5 μm).

Forvarming: 90–130 ℃ (60–120 s). Loddesone: 240–260 ℃ (kontakt 2–4 s). Avkjølingshastighet: 3–6 ℃/s (J-STD-003).

Konvensjonell: 15–30 μm (IPC-6012), tette områder ≥20 μm. Silketrykk: 20–25 μm, lysherding: 15–20 μm.

Konvensjonell: 6/6mil (0,1524 mm). LDI + kjemisk etsing: 3/3mil (0,0762 mm). HDI-plater: 1/1mil (0,0254 mm).

For konduktivitet, velg harpiksplugging (dybde ≥80 % via dybde, planhetsfeil ≤10 μm). For kun isolasjon, velg dekning (dekningsbredde ≥0,1 mm).

I henhold til IPC-J-STD-033, stek ved 125 ℃ i 4–8 timer (≤1,6 mm: 4 timer, >1,6 mm: 8 timer) for å redusere fuktighetsinnholdet til under 0,1 %.

Høyere ruhet forsterker skinneffekten og signaltap. RTF-folie Ra 10 GHz). VLP-folie Ra

Avgradingsmaskin med børsting (trykk 0,3–0,5 MPa, hastighet 2–3 m/min). Kjemisk mikroetsing (natriumpersulfat 100–150 g/L, 40–50 ℃, 1–2 min).

Generelt: enkeltendet ±10 %, differensial ±8 %. Høyhastighet (>1 Gbps): enkeltendet ±5 %, differensial ±3 %, justert via linjebredde, dielektrisk tykkelse, kobbertykkelse.

I henhold til UL 796, FR-4-materiale ≥1400V/mm ved 25℃/50% RF. Krypeavstand på 1mm tilsvarer 100–200V.

Minimum linjebredde/avstand, hulldiameter/pute-forhold (pute ≥hull +0,4 mm når hull ≥0,3 mm), kobberarealforhold (30 %–70 %), boresideforhold (≤8:1), loddemaskebrobredde (≥0,1 mm).

Årsaker: CTE-avvik, ujevn tykkelse, feil temperaturkurve. Løsninger: Velg CTE ≤15 ppm/℃-materialer, kontroller tykkelsestoleransen ±0,05 mm, optimaliser oppvarmingshastigheten ≤3 ℃/s.

I henhold til IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω etter 168 timer ved 85 ℃/85 % RF, ≥10¹²Ω for avanserte applikasjoner som krever kontroll av overflatens renhet.

Blindvias: Laser-/mekanisk boring + plating, dybde ≤0,5 mm, for overflateforbindelse. Nedgravde vias: Mekanisk boring + laminering, som krever justering, for signaler i det indre laget for å redusere parasittiske parametere.

Flygende sonde: Dekning >98 %, egnet for små partier/høy tetthet, langsom (3–5 s/punkt). Spikerlag: Rask (

Hver økning på 35 μm øker varmeledningsevnen med 38 %. 3 oz folie i høyeffektsapplikasjoner reduserer temperaturøkningen med 15–20 % med termiske vias.

Konvensjonell: 0,1 mm. Høydensitetskort med LDI: 0,075 mm, som forhindrer loddebroer.

Ujevn lodding på elektrodene, utilstrekkelig lodding, ujevn overflate. Kontrolllodding.