Жорстка друкована плата

Матеріал: Жорсткий – зі скловолокна, гнучкий – зі полііміду. Конструкція: Жорсткий – не згинається, гнучкий – може згинатися. Застосування: Жорсткий – для стабільних з'єднань, гнучкий – для компактних приміщень.

Одношарові, двошарові, багатошарові. Одношарові мають схеми з одного боку; двошарові з обох; багатошарові з'єднують провідні шари через перехідні отвори (наприклад, материнські плати).

Настільні комп'ютери, телевізори, промислове керування, автомобільна електроніка (вбудовані комп'ютери), аерокосмічні невібраційні компоненти тощо.

Нижча вартість. Жорсткі друковані плати виготовляються з досконалих технологій та мають дешеві матеріали; гнучкі друковані плати є дорогими через складні матеріали та процеси.

Звичайні підкладки FR4: від -55°C до 125°C для нормального використання, короткочасно 260°C для безсвинцевого паяння. Спеціальні матеріали можуть витримувати вищі температури.

Від кількох см² (невеликі плати керування) до кількох м² (великі материнські плати серверів).

Залежить від розміру, шарів та матеріалів. Багатошарові плати FR4: ~1-3 кг/м², важчі за гнучкі друковані плати такої ж площі.

10-20+ років у нормальних умовах; скорочується до років у суворих умовах (висока температура/вологість).

FR4 має модуль згину ~100-200 МПа, що значно нижче, ніж у гнучких друкованих плат. Збільшення товщини підвищує стійкість до напружень.

FR4 (епоксидна смола зі скловолокна), фенольна смола, епоксидна смола; PTFE для спеціальних високочастотних застосувань.

Гарна електроізоляція, механічні властивості та стабільність розмірів. КТР: 13-17 ppm/℃. Низька вартість та зрілі процеси.

Низька температура розкладання (120-150°C), схильність до розшарування під час паяння, погані електричні/механічні властивості, високий КТР та неприємний запах.

Утворює провідні доріжки для протікання струму. Звичайна товщина: 0,5 унції (17 мкм), 1 унція (35 мкм), 2 унції (70 мкм). Товста фольга для застосування з високими струмами.

Ізолює для запобігання коротким замиканням, захищає мідь від окислення та фізичних пошкоджень, а також розрізняє ділянки за кольором (наприклад, зелений, синій).

Друкує символи/літери для ідентифікації компонентів під час виробництва та налагодження. Поширений колір: білий; також сірий, червоний, чорний, жовтий тощо.

FR4: Низька вартість для загального використання. Високочастотні матеріали (наприклад, PTFE): Низькі втрати сигналу для 5G. Керамічні підкладки: Висока теплопровідність для застосувань з високими температурами.

Враховуйте електричні (висока частота/висока напруга), механічні (вібрація), температурні та вартісні характеристики. Використовуйте FR4 для побутової електроніки, PTFE для високої частоти та кераміку для високої температури.

RoHS: Обмежує використання небезпечних речовин (свинцю, ртуті тощо). Без галогенів: Br/Cl

Матеріали з низьким КТР покращують розмірну стабільність. Висока теплопровідність покращує розсіювання тепла. Високоефективні ізолятори зменшують втрати сигналу, що дозволяє мініатюризувати та підвищити продуктивність.

Цілісність сигналу (узгодження імпедансу, зменшення відблисків/перехресних перешкод), розподіл живлення, заземлення та струмопровідна здатність.

Скоротіть сигнальні траси, мінімізуйте переходні отвори. Використовуйте диференціальні пари для високошвидкісних сигналів та керуючого імпедансу. Площини живлення/заземлення з суцільної міді. Розділені модулі для уникнення перешкод. Ширина лінії залежить від струму.

Розмір залежить від товщини/струму (товстіші плати потребують більших перехідних отворів). Мінімізація кількості перехідних отворів. Зворотне свердління для високошвидкісних сигналів для видалення заглушок.

Узгодження імпедансів джерела, лінії передачі та навантаження для зменшення відбиття. Досягається шляхом контролю ширини лінії, відстані між ними, товщини діелектрика та діелектричної проникності (наприклад, ширина 0,33 мм для мікросмужкової транзистора 50 Ом на FR4).

Розділення компонентів; тримайте чутливі деталі подалі від джерел шуму. Площини живлення/заземлення в багатошарових платах для екранування. Площини заземлення навколо високошвидкісних сигналів. Розв'язувальні конденсатори; оптимізоване заземлення.

Функціональне розділення, розділення термочутливих компонентів, розміщення високочастотних компонентів поруч, пріоритетність великих компонентів та забезпечення простоти встановлення/обслуговування.

Суміжні лінії живлення та заземлення для зменшення індуктивності. Напруга з перехідними з'єднаннями. Суцільна мідь для ліній живлення; потовщення сильнострумових шляхів.

Теплові переходи та мідні площини під гарячими компонентами. Підкладки з високою теплопровідністю. Конструкція з вентиляційним потоком; за потреби додайте радіатори/вентилятори.

Положення отвору: ±0,1 мм. Покриті переходні отвори: ±0,076 мм. Непокриті переходні отвори: ±0,05 мм. Ширина лінії: ±10%-20%.

Altium Designer (підходить для малих та середніх проектів), Cadence Allegro (високошвидкісна багатошарова архітектура), Mentor PADS (зручний та ефективний).

Панелювання → Свердління → Осадження міді → Зображення → Покриття → Травлення → Паяльна маска → Шовкографія → Оздоблення поверхні → Профілювання.

Проблеми: Шорсткі стінки, задирки, зламані свердла. Рішення: Заміна свердел, оптимізація швидкості/подачі, перевірка матеріалів.

Роль: Зробити стінки отвору кондуктивізованими для з'єднання шарів. Контроль: Склад розчину, температура (25-35°C), pH (11-12), чистота перед обробкою.

Фотолітографія: висока точність для HDI, висока вартість та складність. Трафаретний друк: низька вартість/просте обладнання, нижча точність.

Контроль за допомогою щільності струму, часу покриття та концентрації розчину. Наприклад, для 1 унції (35 мкм) потрібно 20-30 хвилин при 2-3 А/дм².

Контролюйте концентрацію травителя, температуру, час і тиск розпилення, а також регулярно обслуговуйте обладнання. Висока концентрація може призвести до надмірного травлення, тоді як низька концентрація призводить до неповного травлення. Підтримуйте температуру на рівні 45-55℃, визначайте час на основі товщини плати тощо та забезпечте рівномірний тиск для повного контакту.

Рівномірно покривайте схему без пропусків друку, отворів або бульбашок. Товщина шару олії на мідній поверхні: 10-18 мкм, між контактними площадками: 5-8 мкм. Відповідна відстань від країв схеми для запобігання надмірному покриттю контактних площадок або ризику короткого замикання.

Символи повинні бути чіткими, повними, з гарним кольоровим контрастом, точно розташованими, не блокуючи ключові області, та мати міцну адгезію (виберіть відповідні чорнила та процеси затвердіння).

HASL: Низька вартість, добра паяність, обмежена площинність. ENIG: Гладкий, добра паяність та стійкість до корозії, висока вартість. Занурювальне олово: Добра паяність, гладка поверхня, термін зберігання. OSP: Низька вартість, простий процес, короткий термін збереження паяності.

Механічне різання (висока точність, підходить для складних великих розмірів). Штампування (висока ефективність, підходить для регулярного масового виробництва). Лазерне різання (надзвичайно висока точність, висока вартість, підходить для дрібних партій). Вибирайте на основі форми, точності, розміру партії та вартості.

Перевірте розміри/товщину після різання. Перевірте положення отвору, розмір та стінку після свердління. Перевірте товщину/однорідність міді після гальванічного покриття. Перевірте цілісність схеми після травлення. Перевірте якість друку паяльної маски/символів. Перевірте товщину/адгезію покриття після обробки поверхні. Перевірте форму/краї після формування.

Використовуйте тестери з літаючими зондами або обладнання ICT. Літаючий зонд підходить для невеликих партій/різноманітностей, виявлення обривів/коротких замикань тощо. ICT призначений для масового виробництва, повного тестування електричних характеристик за допомогою спеціальних приладів.

Виявлення за допомогою з'єднань, пустот, цілісності міді в багатошарових платах. Перевірка паяних з'єднань BGA та внутрішніх дефектів (сторонніх предметів, розшарування) неруйнівним способом.

Збирайте зображення за допомогою оптичних камер та порівнюйте їх зі стандартами для виявлення дефектів, таких як відсутні компоненти, неспіввісність, короткі замикання. Застосовується для перевірки в режимі реального часу після друку, розміщення, паяння оплавленням для підвищення ефективності та якості.

Випробування на згин (спостерігати за тріщинами під заданими кутами/циклами). Випробування на падіння (імітувати удари). Випробування на вібрацію (імітувати вібрації для перевірки пайки та структури).

Згідно з IPC-4552, ENIG підходить для високочастотних/високонадійних випробувань (Ni: 3-5 мкм, Au: 0,05-0,1 мкм). OSP є недорогим (товщина плівки: 0,2-0,5 мкм, придатний для короткочасного зберігання). HASL є зрілим (товщина Sn >2,5 мкм, погана площинність).

Відрегулюйте концентрацію розчину (кислий травильний агент: CuCl₂ 180-220 г/л, HCl 1,0-1,5 моль/л), температуру 50-55 ℃. У разі надмірного недостатнього травлення зменште швидкість та збільште тиск розпилення до 2-3 бар.

Згідно з IPC-6012, загальні багатошарові плити ≤75 мкм, плити HDI ≤50 мкм. Точність позиціонування лазерного свердління ±25 мкм, контрольована високоточними експонуючими машинами.

Матеріал FR-4: поздовжня ≥345 МПа, поперечна ≥276 МПа (ASTM D790). Товщина 1,6 мм ≥300 МПа.

Металографічне секціонування (IPC-TM-650, наскрізний отвір ≥20 мкм, сліпий/заглиблений отвір ≥18 мкм). Неруйнівний контроль за допомогою рентгенофлуоресценції (XRF) (точність ±0,5 мкм).

Попередній нагрів: 90-130℃ (60-120 с). Зона паяння: 240-260℃ (контакт 2-4 с). Швидкість охолодження: 3-6℃/с (J-STD-003).

Звичайний: 15-30 мкм (IPC-6012), щільні ділянки ≥20 мкм. Трафаретний друк: 20-25 мкм, світлове затвердіння: 15-20 мкм.

Звичайний: 6/6 міл (0,1524 мм). LDI + хімічне травлення: 3/3 міл (0,0762 мм). Плити HDI: 1/1 міл (0,0254 мм).

Для провідності оберіть смоляну герметизацію (глибина ≥80% від глибини, похибка площинності ≤10 мкм). Тільки для ізоляції оберіть покриття (ширина покриття ≥0,1 мм).

Згідно з IPC-J-STD-033, випікати при температурі 125℃ протягом 4-8 годин (≤1,6 мм: 4 год, ＞1,6 мм: 8 год), щоб зменшити вміст вологи нижче 0,1%.

Більша шорсткість посилює скін-ефект та втрати сигналу. Фольга RTF Ra 10 ГГц). Фольга VLP Ra

Машинне щіткове очищення для видалення задирок (тиск 0,3-0,5 МПа, швидкість 2-3 м/хв). Хімічне мікротравлення (персульфат натрію 100-150 г/л, 40-50℃, 1-2 хв).

Загальне: односторонній ±10%, диференціальний ±8%. Високошвидкісний (>1 ​​Гбіт/с): односторонній ±5%, диференціальний ±3%, регулюється шириною лінії, товщиною діелектрика, товщиною міді.

Згідно з UL 796, матеріал FR-4 ≥1400 В/мм при 25 ℃/50% відносної вологості. Довжина шляху витоку 1 мм відповідає 100-200 В.

Мінімальна ширина/відстань лінії, співвідношення діаметра отвору/майданчика (майданчик ≥отвір +0,4 мм, коли отвір ≥0,3 мм), співвідношення площі міді (30%-70%), співвідношення сторін свердла (≤8:1), ширина перемички паяльної маски (≥0,1 мм).

Причини: невідповідність КТР, нерівномірна товщина, неправильна температурна крива. Рішення: виберіть матеріали з КТР ≤15 ppm/℃, контролюйте допуск товщини ±0,05 мм, оптимізуйте швидкість нагрівання ≤3℃/с.

Згідно з IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω після 168 годин при 85℃/85% відносної вологості, ≥10¹²Ω для високоякісних застосувань, що вимагають контролю чистоти поверхні.

Сліпі переходні отвори: лазерне/механічне свердління + гальванічні покриття, глибина ≤0,5 мм, для поверхневого з'єднання. Закопані переходні отвори: механічне свердління + ламінування, що вимагає вирівнювання, для сигналів внутрішнього шару з метою зменшення паразитних параметрів.

Літаючий зонд: Покриття >98%, підходить для малих партій/високої щільності, повільний (3-5 с/точка). Цвяхове ложе: Швидкий (

Кожне збільшення на 1 унцію (35 мкм) підвищує теплопровідність на 38%. Фольга товщиною 3 унції у високоенергетичних пристроях зменшує підвищення температури на 15-20% завдяки тепловим переходам.

Звичайна: 0,1 мм. Плати високої щільності з LDI: 0,075 мм, що запобігає паянню.

Нерівномірний припій на контактних площадках, недостатнє паяння, нерівна поверхня. Контрольний припій