Placa de circuito impresso rígida

Material: Rígido utiliza fibra de vidro, flexível utiliza poliimida. Estrutura: Rígido não dobra, flexível pode flexionar. Aplicação: Rígido para conexões estáveis, flexível para espaços compactos.

Camada única, camada dupla, multicamadas. A camada única possui circuitos em um lado; a camada dupla, em ambos; a multicamada conecta as camadas condutoras por meio de vias (ex.: placas-mãe).

Computadores de mesa, televisores, controle industrial, eletrônica automotiva (computadores de bordo), componentes aeroespaciais antivibração, etc.

Menor custo. As placas de circuito impresso rígidas possuem processos consolidados e materiais baratos; as placas de circuito impresso flexíveis são caras devido à complexidade dos materiais e processos.

Substratos FR4 comuns: -55 °C a 125 °C para uso normal, 260 °C por curtos períodos para soldagem sem chumbo. Materiais especiais podem suportar temperaturas mais altas.

Desde alguns cm² (pequenas placas de controle) até vários m² (grandes placas-mãe de servidores).

Depende do tamanho, das camadas e dos materiais. Placas multicamadas FR4: ~1-3 kg/m², mais pesadas que PCBs flexíveis da mesma área.

10 a 20 anos ou mais em ambientes normais; reduzido para anos em condições extremas (alta temperatura/umidade).

O FR4 possui um módulo de flexão de aproximadamente 100-200 MPa, muito inferior ao das placas de circuito impresso flexíveis. O aumento da espessura melhora a resistência à tensão.

FR4 (epóxi de fibra de vidro), resina fenólica, resina epóxi; PTFE para aplicações especiais de alta frequência.

Boa isolação elétrica, propriedades mecânicas e estabilidade dimensional. CTE: 13-17 ppm/℃. Baixo custo e processos consolidados.

Baixa temperatura de decomposição (120-150°C), propenso à delaminação durante a soldagem, propriedades elétricas/mecânicas deficientes, alto coeficiente de expansão térmica e odor forte.

Forma trilhas condutoras para a passagem de corrente. Espessuras comuns: 0,5 oz (17 μm), 1 oz (35 μm), 2 oz (70 μm). Folhas espessas para aplicações de alta corrente.

Isola para evitar curtos-circuitos, protege o cobre da oxidação e de danos físicos e distingue áreas por cor (por exemplo, verde, azul).

Imprime caracteres/símbolos para identificação de componentes durante a produção e depuração. Cor comum: branco; também cinza, vermelho, preto, amarelo, etc.

FR4: Baixo custo para uso geral. Materiais de alta frequência (ex.: PTFE): Baixa perda de sinal para 5G. Substratos cerâmicos: Alta condutividade térmica para aplicações de alta temperatura.

Considere os aspectos elétricos (alta frequência/alta tensão), mecânicos (vibração), térmicos e de custo. Utilize FR4 para eletrônicos de consumo, PTFE para alta frequência e cerâmica para altas temperaturas.

RoHS: Restringe substâncias perigosas (chumbo, mercúrio, etc.). Livre de halogênios: Br/Cl

Materiais com baixo coeficiente de expansão térmica (CTE) melhoram a estabilidade dimensional. Alta condutividade térmica aumenta a dissipação de calor. Isolantes de alto desempenho reduzem a perda de sinal, possibilitando miniaturização e alto desempenho.

Integridade do sinal (casamento de impedância, antirreflexão/diafonia), distribuição de energia, aterramento e capacidade de condução de corrente.

Reduza o comprimento das trilhas de sinal e minimize os vias. Use pares diferenciais para sinais de alta velocidade e controle a impedância. Utilize cobre sólido para os planos de alimentação e terra. Divida os módulos em partes para evitar interferências. Defina a largura da linha de acordo com a corrente.

Dimensionamento baseado na espessura/corrente (placas mais espessas precisam de vias maiores). Minimizar a quantidade de vias. Furação reversa para sinais de alta velocidade para remover terminações.

Ajustar as impedâncias da fonte, da linha de transmissão e da carga para reduzir a reflexão. Isso é obtido controlando a largura da linha, o espaçamento, a espessura do dielétrico e a permissividade (por exemplo, 0,33 mm de largura para uma microfita de 50 Ω em FR4).

Componentes particionados; mantenha as partes sensíveis longe de fontes de ruído. Planos de alimentação/terra em placas multicamadas para blindagem. Planos de terra ao redor de sinais de alta velocidade. Capacitores de desacoplamento; aterramento otimizado.

Particionamento funcional, separação de componentes sensíveis ao calor, proximidade de componentes de alta frequência, priorização de componentes grandes e garantia de fácil instalação/manutenção.

Planos de alimentação e terra adjacentes para reduzir a indutância. Tensão com conexões via. Cobre sólido para planos de alimentação; engrossar os caminhos de alta corrente.

Vias térmicas e planos de cobre sob componentes quentes. Substratos de alta condutividade térmica. Projeto de fluxo de ar; adicione dissipadores de calor/ventiladores, se necessário.

Posição do furo: ±0,1 mm. Vias metalizadas: ±0,076 mm. Vias não metalizadas: ±0,05 mm. Largura da linha: ±10%-20%.

Altium Designer (adequado para projetos de pequeno a médio porte), Cadence Allegro (multicamadas de alta velocidade), Mentor PADS (fácil de usar e eficiente).

Panelização → Perfuração → Deposição de cobre → Impressão → Galvanoplastia → Gravação → Máscara de solda → Serigrafia → Acabamento superficial → Perfilagem.

Problemas: Paredes ásperas, rebarbas, brocas quebradas. Soluções: Substituir as brocas, otimizar a velocidade/avanço, inspecionar os materiais.

Função: Condutivizar as paredes dos orifícios para conexão das camadas. Controles: Composição da solução, temperatura (25-35°C), pH (11-12), limpeza do pré-tratamento.

Fotolitografia: Alta precisão para HDI, alto custo e complexidade. Serigrafia: Baixo custo/equipamento simples, menor precisão.

O controle é feito através da densidade de corrente, do tempo de deposição e da concentração da solução. Por exemplo, 1 oz (35 μm) requer 20 a 30 minutos a 2-3 A/dm².

Controle a concentração do agente de corrosão, a temperatura, o tempo e a pressão de pulverização, e faça a manutenção regular do equipamento. Altas concentrações podem causar corrosão excessiva, enquanto baixas concentrações levam a uma corrosão incompleta. Mantenha a temperatura entre 45 e 55 °C, determine o tempo com base na espessura da placa, etc., e assegure uma pressão uniforme para contato total.

Cubra o circuito uniformemente, sem falhas na impressão, furos ou bolhas. Espessura do óleo na superfície de cobre: ​​10-18 μm, via: 5-8 μm. Espaçamento adequado das bordas do circuito para evitar cobertura excessiva da área de contato ou riscos de curto-circuito.

Os caracteres devem ser nítidos, completos, com bom contraste de cores, posicionados com precisão sem bloquear áreas importantes e apresentar forte aderência (selecione tintas e processos de cura adequados).

HASL: Baixo custo, boa soldabilidade, planicidade limitada. ENIG: Superfície lisa, boa soldabilidade e resistência à corrosão, alto custo. Estanho por imersão: Boa soldabilidade, superfície lisa, longa vida útil. OSP: Baixo custo, processo simples, curta vida útil de soldabilidade.

Corte mecânico (alta precisão, adequado para peças complexas de grandes dimensões). Punção (alta eficiência, adequado para produção em massa regular). Corte a laser (extrema precisão, alto custo, adequado para pequenos lotes de peças delicadas). Escolha com base na forma, precisão, tamanho do lote e custo.

Inspecione as dimensões/espessura após o corte. Verifique a posição, o tamanho e a espessura da parede do furo após a perfuração. Teste a espessura/uniformidade do cobre após a galvanização. Inspecione a integridade do circuito após a corrosão. Verifique a qualidade de impressão da máscara de solda/caracteres. Teste a espessura/aderência do revestimento após o acabamento da superfície. Inspecione a forma/bordas após a moldagem.

Utilize testadores de sonda móvel ou equipamentos ICT. A sonda móvel é adequada para pequenos lotes/variedades, detectando circuitos abertos/curtos-circuitos, etc. O ICT é para produção em massa, testando completamente o desempenho elétrico com dispositivos especiais.

Detecção de falhas de conectividade, vazios e integridade do cobre em placas multicamadas. Verificação não destrutiva de juntas de solda BGA e defeitos internos (corpos estranhos, delaminação).

Coleta imagens por meio de câmeras ópticas e compara com padrões para detectar defeitos como componentes ausentes, desalinhamento e curtos-circuitos. Aplicada na inspeção em tempo real após impressão, posicionamento e soldagem por refluxo para melhorar a eficiência e a qualidade.

Teste de flexão (observar fissuras em ângulos/ciclos específicos). Teste de queda (simular impactos). Teste de vibração (simular vibrações para verificar a soldagem e a estrutura).

De acordo com a norma IPC-4552, o ENIG é adequado para aplicações de alta frequência/alta confiabilidade (Ni: 3-5 μm, Au: 0,05-0,1 μm). O OSP é de baixo custo (espessura do filme: 0,2-0,5 μm, adequado para armazenamento de curto prazo). O HASL é uma tecnologia consolidada (espessura do Sn > 2,5 μm, baixa planicidade).

Ajuste a concentração da solução (agente de ataque ácido: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L) e a temperatura entre 50 e 55 °C. Em caso de ataque insuficiente, reduza a velocidade e aumente a pressão de pulverização para 2-3 bar.

De acordo com a norma IPC-6012, placas multicamadas em geral têm espessura ≤75μm e placas HDI ≤50μm. A precisão de posicionamento da perfuração a laser é de ±25μm, controlada por máquinas de exposição de alta precisão.

Material FR-4: resistência longitudinal ≥345MPa, resistência transversal ≥276MPa (ASTM D790). Espessura de 1,6mm ≥300MPa.

Seccionamento metalográfico (IPC-TM-650, furo passante ≥20μm, via cega/enterrada ≥18μm). Ensaio não destrutivo por fluorescência de raios X (precisão ±0,5μm).

Pré-aquecimento: 90-130℃ (60-120s). Zona de soldagem: 240-260℃ (contato 2-4s). Taxa de resfriamento: 3-6℃/s (J-STD-003).

Convencional: 15-30 μm (IPC-6012), áreas densas ≥20 μm. Serigrafia: 20-25 μm, cura por luz: 15-20 μm.

Convencional: 6/6 mil (0,1524 mm). LDI + corrosão química: 3/3 mil (0,0762 mm). Placas HDI: 1/1 mil (0,0254 mm).

Para condutividade, escolha o preenchimento com resina (profundidade ≥80% da espessura, erro de planicidade ≤10μm). Para isolamento apenas, escolha a cobertura (largura de cobertura ≥0,1mm).

De acordo com a norma IPC-J-STD-033, asse a 125°C por 4 a 8 horas (≤1,6 mm: 4 horas, >1,6 mm: 8 horas) para reduzir o teor de umidade para menos de 0,1%.

Uma rugosidade maior aumenta o efeito pelicular e a perda de sinal. Folha RTF Ra 10 GHz). Folha VLP Ra

Escovação com máquina de rebarbação (pressão de 0,3 a 0,5 MPa, velocidade de 2 a 3 m/min). Microataque químico (persulfato de sódio 100 a 150 g/L, 40 a 50 °C, 1 a 2 min).

Geral: single-ended ±10%, diferencial ±8%. Alta velocidade (>1Gbps): single-ended ±5%, diferencial ±3%, ajustado por meio da largura da linha, espessura do dielétrico e espessura do cobre.

De acordo com a norma UL 796, o material FR-4 apresenta uma resistência à tração de ≥1400V/mm a 25℃/50% UR. Uma distância de fuga de 1mm corresponde a 100-200V.

Largura/espaçamento mínimo da linha, relação diâmetro do furo/pad (pad ≥ furo + 0,4 mm quando furo ≥ 0,3 mm), proporção da área de cobre (30% a 70%), relação de aspecto da broca (≤ 8:1), largura da ponte da máscara de solda (≥ 0,1 mm).

Causas: Incompatibilidade do coeficiente de expansão térmica (CTE), espessura irregular, curva de temperatura inadequada. Soluções: Selecionar materiais com CTE ≤ 15 ppm/℃, controlar a tolerância de espessura em ± 0,05 mm e otimizar a taxa de aquecimento para ≤ 3 °C/s.

De acordo com a norma IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω após 168 horas a 85℃/85% UR, ≥10¹²Ω para aplicações de alta qualidade que exigem controle de limpeza da superfície.

Vias cegas: Perfuração a laser/mecânica + revestimento, profundidade ≤0,5 mm, para interconexão de superfície. Vias enterradas: Perfuração mecânica + laminação, exigindo alinhamento, para sinais de camada interna a fim de reduzir parâmetros parasitas.

Sonda móvel: Cobertura >98%, adequada para pequenos lotes/alta densidade, lenta (3-5s/ponto). Leito de pregos: Rápida (

Cada aumento de 1 oz (35 μm) na espessura da folha térmica eleva a condutividade térmica em 38%. Em aplicações de alta potência, o uso de folhas de 3 oz reduz o aumento de temperatura em 15% a 20% com a utilização de vias térmicas.

Convencional: 0,1 mm. Placas de alta densidade com LDI: 0,075 mm, evitando pontes de solda.

Solda irregular nas ilhas de solda, soldagem insuficiente, superfície irregular. Solda de controle.