Sert PCB

Malzeme: Sert olan fiberglas, esnek olan poliimid kullanır. Yapı: Sert olan bükülmez, esnek olan bükülebilir. Kullanım Alanı: Sert olanlar sağlam bağlantılar için, esnek olanlar kompakt alanlar için.

Tek katmanlı, çift katmanlı, çok katmanlı. Tek katmanlıda devreler bir tarafta bulunur; çift katmanlıda her iki tarafta da; çok katmanlıda ise iletken katmanlar vias (örneğin anakartlar) aracılığıyla birbirine bağlanır.

Masaüstü bilgisayarlar, televizyonlar, endüstriyel kontrol sistemleri, otomotiv elektroniği (araç içi bilgisayarlar), havacılık ve uzay sanayiinde titreşim önleyici bileşenler vb.

Daha düşük maliyet. Sert baskılı devre kartları (PCB'ler) olgunlaşmış süreçlere ve ucuz malzemelere sahiptir; esnek baskılı devre kartları ise karmaşık malzemeler ve süreçler nedeniyle pahalıdır.

Yaygın FR4 alt tabakalar: Normal kullanım için -55°C ila 125°C, kurşunsuz lehimleme için kısa süreli 260°C. Özel malzemeler daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir.

Birkaç cm²'den (küçük kontrol kartları) birkaç m²'ye (büyük sunucu anakartları) kadar.

Boyutuna, katman sayısına ve malzemesine bağlıdır. FR4 çok katmanlı devre kartları: ~1-3 kg/m², aynı alana sahip esnek PCB'lerden daha ağırdır.

Normal ortamlarda 10-20+ yıl; zorlu koşullarda (yüksek sıcaklık/nem) yıllara kadar kısalır.

FR4'ün eğilme modülü ~100-200 MPa olup, esnek PCB'lerden çok daha düşüktür. Kalınlığın artması, gerilme direncini artırır.

FR4 (fiberglas epoksi), fenolik reçine, epoksi reçine; özel yüksek frekanslı uygulamalar için PTFE.

İyi elektriksel yalıtım, mekanik özellikler ve boyutsal kararlılık. CTE: 13-17 ppm/℃. Düşük maliyet ve olgunlaşmış süreçler.

Düşük ayrışma sıcaklığı (120-150°C), lehimleme sırasında katman ayrılmasına yatkınlık, zayıf elektriksel/mekanik özellikler, yüksek CTE ve kokuya neden olma gibi dezavantajları vardır.

Akım akışı için iletken izler oluşturur. Yaygın kalınlıklar: 0,5 oz (17 μm), 1 oz (35 μm), 2 oz (70 μm). Yüksek akım uygulamaları için kalın folyolar.

Kısa devreleri önlemek için yalıtım sağlar, bakırı oksidasyondan ve fiziksel hasardan korur ve alanları renkle (örneğin, yeşil, mavi) ayırt eder.

Üretim ve hata ayıklama sırasında bileşen tanımlaması için karakterler/semboller yazdırır. Yaygın renk: beyaz; ayrıca gri, kırmızı, siyah, sarı vb.

FR4: Genel kullanım için düşük maliyet. Yüksek frekanslı malzemeler (örneğin, PTFE): 5G için düşük sinyal kaybı. Seramik alt tabakalar: Yüksek ısı uygulamaları için yüksek termal iletkenlik.

Elektriksel (yüksek frekans/yüksek voltaj), mekanik (titreşim), sıcaklık ve maliyeti göz önünde bulundurun. Tüketici elektroniği için FR4, yüksek frekanslı uygulamalar için PTFE ve yüksek ısı uygulamaları için seramik kullanın.

RoHS: Tehlikeli maddeleri (kurşun, cıva vb.) kısıtlar. Halojen içermez: Toksik gazları azaltmak için Br/Cl

Düşük termal genleşme katsayısına sahip malzemeler boyutsal kararlılığı artırır. Yüksek termal iletkenlik ısı dağılımını iyileştirir. Yüksek performanslı yalıtkanlar sinyal kaybını azaltarak minyatürleştirmeyi ve yüksek performansı mümkün kılar.

Sinyal bütünlüğü (empedans eşleşmesi, yansıma/çapraz etkileşim önleme), güç dağıtımı, topraklama ve akım taşıma kapasitesi.

Sinyal izlerini kısaltın, geçiş noktalarını en aza indirin. Yüksek hızlı sinyaller ve kontrol empedansı için diferansiyel çiftler kullanın. Güç/topraklama düzlemlerini saf bakır ile yapın. Girişimi önlemek için modülleri bölümlere ayırın. Hat genişliği akıma bağlıdır.

Kalınlık/akım oranına göre boyutlandırma (daha kalın devre kartları daha büyük via'lara ihtiyaç duyar). Via sayısını en aza indirin. Yüksek hızlı sinyaller için arka delme işlemiyle kısa devre uçlarını kaldırın.

Yansımayı azaltmak için kaynak, iletim hattı ve yük empedanslarının eşleştirilmesi. Bu, hat genişliği, aralık, dielektrik kalınlığı ve geçirgenliğin kontrol edilmesiyle sağlanır (örneğin, FR4 üzerinde 50Ω mikroşerit için 0,33 mm genişlik).

Bileşenleri bölümlere ayırın; hassas parçaları gürültü kaynaklarından uzak tutun. Çok katmanlı devre kartlarında koruma için güç/topraklama düzlemleri kullanın. Yüksek hızlı sinyallerin etrafında topraklama düzlemleri oluşturun. Ayırma kapasitörleri kullanarak optimize edilmiş topraklama sağlayın.

İşlevsel bölümlendirme, ısıya duyarlı bileşenlerin ayrılması, yüksek frekanslı bileşenlerin yakın yerleştirilmesi, büyük bileşenlere öncelik verilmesi ve kolay kurulum/bakım sağlanması.

Endüktansı azaltmak için bitişik güç ve topraklama düzlemleri. Geçiş bağlantıları ile gerilim. Güç düzlemleri için saf bakır; yüksek akım yolları kalınlaştırılır.

Sıcak bileşenlerin altında termal geçiş yolları ve bakır düzlemler. Yüksek termal iletkenliğe sahip alt tabakalar. Hava akışı tasarımı; gerekirse ısı dağıtıcı/fan ekleyin.

Delik konumu: ±0,1 mm. Kaplamalı vias: ±0,076 mm. Kaplamasız vias: ±0,05 mm. Hat genişliği: ±%10-%20.

Altium Designer (küçük ve orta ölçekli tasarımlar için uygun), Cadence Allegro (yüksek hızlı çok katmanlı), Mentor PADS (kullanıcı dostu ve verimli).

Panelleme → Delme → Bakır kaplama → Görüntüleme → Kaplama → Aşındırma → Lehim maskesi → Serigrafi → Yüzey işleme → Profilleme.

Sorunlar: Pürüzlü duvarlar, çapaklar, kırık matkap uçları. Çözümler: Matkap uçlarını değiştirin, hız/besleme oranını optimize edin, malzemeleri inceleyin.

Görev: Katman bağlantısı için delik duvarlarını iletken hale getirmek. Kontroller: Çözelti bileşimi, sıcaklık (25-35°C), pH (11-12), ön işlem temizliği.

Fotolitografi: Yüksek hassasiyetli HDI (Yüksek Yoğunluklu İndeksleme) için yüksek maliyetli ve karmaşık. Serigrafi baskı: Düşük maliyetli/basit ekipman, daha düşük hassasiyet.

Akım yoğunluğu, kaplama süresi ve çözelti konsantrasyonu yoluyla kontrol sağlanır. Örneğin, 1 ons (35 μm) için 2-3 A/dm²'de 20-30 dakika gerekir.

Aşındırıcı konsantrasyonunu, sıcaklığı, süreyi ve püskürtme basıncını kontrol edin ve ekipmanın düzenli bakımını yapın. Yüksek konsantrasyon aşırı aşındırmaya, düşük konsantrasyon ise eksik aşındırmaya neden olabilir. Sıcaklığı 45-55℃ arasında tutun, süreyi levha kalınlığına vb. göre belirleyin ve tam temas için düzgün basınç sağlayın.

Devreyi, baskı eksikliği, delik veya kabarcık olmadan düzgün bir şekilde kaplayın. Bakır yüzeyindeki yağ kalınlığı: 10-18 μm, via: 5-8 μm. Aşırı ped kaplamasını veya kısa devre risklerini önlemek için devre kenarlarından uygun mesafe bırakın.

Karakterler net, eksiksiz, iyi renk kontrastına sahip, önemli alanları engellemeden doğru konumlandırılmış ve güçlü yapışma özelliğine sahip olmalıdır (uygun mürekkepler ve kürleme süreçleri seçin).

HASL: Düşük maliyet, iyi lehimlenebilirlik, sınırlı düzlük. ENIG: Pürüzsüz, iyi lehimlenebilirlik ve korozyon direnci, yüksek maliyet. Daldırma kalay: İyi lehimlenebilirlik, pürüzsüz yüzey, raf ömrü. OSP: Düşük maliyet, basit işlem, kısa lehimlenebilirlik süresi.

Mekanik kesim (yüksek hassasiyet, karmaşık büyük boyutlar için uygundur). Delme (yüksek verimlilik, düzenli seri üretim için uygundur). Lazer kesim (son derece yüksek hassasiyet, yüksek maliyet, ince küçük partiler için uygundur). Şekil, hassasiyet, parti boyutu ve maliyete göre seçim yapın.

Kesim işleminden sonra boyutları/kalınlığı kontrol edin. Delme işleminden sonra delik konumunu, boyutunu ve duvar kalınlığını kontrol edin. Kaplama işleminden sonra bakır kalınlığını/homojenliğini test edin. Aşındırma işleminden sonra devre bütünlüğünü kontrol edin. Lehim maskesinin/karakterlerin baskı kalitesini kontrol edin. Yüzey işleminden sonra kaplama kalınlığını/yapışmasını test edin. Kalıplama işleminden sonra şekli/kenarları kontrol edin.

Uçan prob test cihazları veya ICT ekipmanları kullanın. Uçan prob, küçük partiler/çeşitler için uygundur ve açık devreleri/kısa devreleri vb. tespit eder. ICT ise seri üretim için olup, özel aparatlarla elektriksel performansı tamamen test eder.

Çok katmanlı devre kartlarında bağlantı noktalarını, boşlukları ve bakır bütünlüğünü tespit edin. BGA lehim bağlantılarını ve iç kusurları (yabancı madde, katman ayrılması) tahribatsız olarak kontrol edin.

Optik kameralar aracılığıyla görüntüler toplanır ve standartlarla karşılaştırılarak eksik bileşenler, yanlış hizalama, kısa devre gibi kusurlar tespit edilir. Baskı, yerleştirme ve lehimleme işlemlerinden sonra gerçek zamanlı denetimde kullanılarak verimliliği ve kaliteyi artırır.

Eğilme testi (belirtilen açılarda/döngülerde çatlakları gözlemleme). Düşme testi (darbeleri simüle etme). Titreşim testi (lehimleme ve yapıyı kontrol etmek için titreşimleri simüle etme).

IPC-4552'ye göre, ENIG yüksek frekanslı/yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar için uygundur (Ni: 3-5 μm, Au: 0,05-0,1 μm). OSP düşük maliyetlidir (film kalınlığı: 0,2-0,5 μm, kısa süreli depolama için uygundur). HASL ise olgunlaşmış bir teknolojidir (Sn kalınlığı >2,5 μm, düzgünlük zayıf).

Çözelti konsantrasyonunu ayarlayın (asidik aşındırıcı: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L), sıcaklığı 50-55℃'ye getirin. Aşırı yetersiz aşındırma durumunda, hızı azaltın ve püskürtme basıncını 2-3 bar'a yükseltin.

IPC-6012 standardına göre, genel çok katmanlı devre kartları ≤75μm, HDI devre kartları ≤50μm'dir. Lazer delme konumlandırma doğruluğu ±25μm olup, yüksek hassasiyetli pozlama makineleri ile kontrol edilir.

FR-4 malzeme: boyuna ≥345MPa, enine ≥276MPa (ASTM D790). 1,6 mm kalınlık ≥300MPa.

Metalografik kesit alma (IPC-TM-650, delik çapı ≥20μm, kör/gömülü delik çapı ≥18μm). XRF tahribatsız muayene (doğruluk ±0,5μm).

Ön ısıtma: 90-130℃ (60-120 s). Lehimleme bölgesi: 240-260℃ (temas 2-4 s). Soğutma hızı: 3-6℃/s (J-STD-003).

Geleneksel: 15-30 μm (IPC-6012), yoğun alanlar ≥20 μm. Serigrafi baskı: 20-25 μm, ışıkla sertleştirme: 15-20 μm.

Geleneksel: 6/6 mil (0,1524 mm). LDI + kimyasal aşındırma: 3/3 mil (0,0762 mm). HDI levhalar: 1/1 mil (0,0254 mm).

İletkenlik için reçine dolgu (derinlik ≥%80, düzlük hatası ≤10 μm) seçin. Sadece yalıtım için kaplama (kaplama genişliği ≥0,1 mm) seçin.

IPC-J-STD-033 standardına göre, nem içeriğini %0,1'in altına düşürmek için 125℃'de 4-8 saat fırınlayın (≤1,6 mm: 4 saat, >1,6 mm: 8 saat).

Daha yüksek pürüzlülük, yüzey etkisini ve sinyal kaybını artırır. RTF folyo Ra＜0,5μm (yüksek frekanslar için uygundur >10GHz). VLP folyo Ra＜0,3μm (kayıp azaltımı %15-20).

Çapak alma makinesiyle fırçalama (basınç 0,3-0,5 MPa, hız 2-3 m/dak). Kimyasal mikro aşındırma (sodyum persülfat 100-150 g/L, 40-50℃, 1-2 dk).

Genel: Tek uçlu ±%10, diferansiyel ±%8. Yüksek hızlı (>1 Gbps): Tek uçlu ±%5, diferansiyel ±%3, hat genişliği, dielektrik kalınlığı ve bakır kalınlığına göre ayarlanır.

UL 796 standardına göre, FR-4 malzemesi 25℃/50% RH'de ≥1400V/mm'dir. 1 mm'lik kaçak mesafesi 100-200V'a karşılık gelir.

Minimum hat genişliği/aralığı, delik çapı/ped oranı (delik ≥0,3 mm olduğunda ped ≥delik +0,4 mm), bakır alan oranı (%30-%70), delik en boy oranı (≤8:1), lehim maskesi köprü genişliği (≥0,1 mm).

Nedenler: CTE uyumsuzluğu, düzensiz kalınlık, uygunsuz sıcaklık eğrisi. Çözümler: CTE ≤15ppm/℃ malzemeler seçin, kalınlık toleransını ±0,05 mm kontrol edin, ısıtma hızını ≤3℃/s optimize edin.

IPC-TM-650 standardına göre, 85℃/85% RH'de 168 saat sonra ≥10¹⁰Ω, yüzey temizliği kontrolü gerektiren üst düzey uygulamalar için ise ≥10¹²Ω direnç değeri gereklidir.

Kör geçiş delikleri: Lazer/mekanik delme + kaplama, derinlik ≤0,5 mm, yüzey bağlantısı için. Gömülü geçiş delikleri: Mekanik delme + laminasyon, hizalama gerektirir, parazitik parametreleri azaltmak için iç katman sinyalleri için.

Uçan prob: Kapsama alanı >%98, küçük partiler/yüksek yoğunluklu uygulamalar için uygun, yavaş (nokta başına 3-5 saniye). Çivili yatak: Hızlı (

Her 1 oz (35 μm) artış, termal iletkenliği %38 oranında yükseltir. Yüksek güçlü uygulamalarda 3 oz folyo, termal geçiş yollarıyla sıcaklık artışını %15-20 oranında azaltır.

Geleneksel: 0,1 mm. LDI'lı yüksek yoğunluklu devre kartları: 0,075 mm, lehim köprülenmesini önler.

Lehimleme pedlerinde düzensizlik, yetersiz geçiş lehimlemesi, düzensiz yüzey. Lehim kontrolü.