Miből készülnek az áramköri lapok? Útmutató a NYÁK-készítőknek a táblaanyagokhoz

Kérdezd meg a legtöbb mérnököt, hogy miből készül az áramkör, és egyetlen szót kapsz vissza: üvegszál. Ez a válasz helyes, de egy hosszabb történetnek csak az első rétegét fedi le. A nyomtatott áramköri lap gondosan megtervezett anyagok halmaza, és mindegyiknek meg kell keresnie a helyét. Az aljzat adja a tábla testét és elektromos szigetelését, a réz viszi az áramot, a forrasztómaszk védi a felületet, a végső bevonat pedig évekig forraszthatóvá teszi a rezet.

Guangde-i üzemünkben 2013 óta gyártunk táblákat, az egyszerű egyoldalas panelektől a 32 rétegű kötegekig, ezért hajlamosak vagyunk erre a kérdésre úgy válaszolni, ahogy egy gyártó. A valódi kérdés nem az, hogy általában miből készülnek a PCB-k, hanem az, hogy az anyagok melyik kombinációja fogja túlélni a termék környezetét a várható élettartama alatt.

Az áramköri lap alapvető összetevői

Vesd le a zsargont, és szinte minden tábla ugyanabból a rövid anyaglistából készül:

• Aljzat: a szigetelő alap, általában epoxigyantával ragasztott, szövött üvegszál.
• Rézfólia: az aljzatra laminálva, nyomokba, alátétekbe és síkokba maratva.
• Bevonat: réz, néha ón vagy arany, fúrt lyukak belsejében, hogy összekapcsolják a rétegeket.
• Forrasztómaszk: a színes bevonat, amely mindent lefed, kivéve a forrasztandó párnákat.
• Szitanyomás: a nyomtatott jelmagyarázat, amely azonosítja az alkatrészeket és a hivatkozási jeleket.
• Felületkezelés: vékony fémes vagy szerves réteg, amely megakadályozza a szabaddá tett réz oxidációját.

Ezen anyagok mindegyike cserélhető, fejleszthető vagy sűríthető, és minden csere egyszerre változtatja meg a költségeket, a gyárthatóságot és a helyszíni megbízhatóságot.

A szubsztrátum: üvegszövet, gyanta és alternatívák

A szabványos FR-4 üvegszövettel kezdődik. A rongyot epoxigyantával impregnálják, és részben prepregnek nevezett lappá kikeményítik, majd egymásra rakják, és hő és nyomás alatt addig préselik, amíg a gyanta kifolyik és megkeményedik. Az eredmény merev, méretstabil és kiváló szigetelő: az üveg biztosítja a mechanikai szilárdságot, míg a gyanta határozza meg az elektromos és termikus viselkedést.

Ettől kezdve a család gyorsan szétágazik:

• FR-4 szabványos, magas Tg- és halogénmentes minőségben, az iparág igáslója.
• CEM-1 és CEM-3, kompozit epoxik nem szőtt üvegmaggal költségérzékeny termékekhez.
• FR-1 és FR-2, papír alapú laminátumok, amelyeket nagyon alacsony költségű egyoldalas táblákban használnak.
• Poliimid fólia, rugalmas alap az FPC-hez és a hajlítható merev-flex kialakításokhoz.
• PTFE és kerámiával töltött szénhidrogén laminátumok, akkor választják ki, amikor a jelveszteségnek alacsonynak kell maradnia gigahertzes frekvenciákon.

A legtöbb fontos kompromisszum inkább a gyantarendszerben van, mint a rézben. Az üvegesedési hőmérséklet, a bomlási hőmérséklet, a dielektromos állandó és a nedvességfelvétel mind a laminátum kémiájából származnak.

Kétoldalas OSP PCB Az FR4 PCB-k epoxigyanta üvegszálas hordozót használnak, amely kiváló mechanikai szilárdságot, magas hőmérsékleti ellenállást és elektromos szigetelési tulajdonságokat kínál. Ők egy... Termék megtekintése →

A kétoldalas FR-4 tábla OSP-bevonattal a mindennapi példa: szabványos laminált, szabványos vastagságú és olyan felület, amely költségnövelés nélkül alkalmas nagy mennyiségű újrafolyó forrasztásra.

Réz: Az áramot hordozó rész

A réz a második nélkülözhetetlen összetevő. A fóliát súly szerint határozzák meg, és az átalakítást érdemes megjegyezni: egy uncia réz egy négyzetlábnyi területre terítve nagyjából 35 mikron vastag. A finom hangmagasságú digitális minták általában fél uncia vagy egy uncia fólián futnak, a tápegységek 2 uncia, a nehéz rézmunka pedig három uncia vagy annál nagyobb.

A réz több helyen jelenik meg, mint a látható nyomok. A gyártás során további rezet galvanizálnak minden fúrt lyukba, hogy folyamatos hordófalat képezzenek, és a külső rétegeket mintázattal látják el a maratás előtt. A bevonat minősége, nem csak a vastagsága határozza meg, hogy a via túléli-e az ismételt hőciklust.

Amikor a jelenlegi igények nőnek, a válasz gyakran inkább réz, mint nagyobb táblaterület. A nehéz rézszerkezetek szétosztják a terhelést a belső rétegeken, ami külső hűtőborda nélkül is kontroll alatt tartja a hőmérséklet-emelkedést.

14 rétegű réz A vastag réz PCB-k rendkívül vastag, 3 uncia és 20 uncia közötti vastagságú rézfóliát használnak, amely kivételes (100 A feletti) áramelvezető képességgel és magas hőmérsékleti ellenállással büszkélkedhet... Termék megtekintése →

Amikor az üvegszál a rossz választás

Az FR-4 válaszol a legtöbb kérdésre, de három anyagi család veszi át a feladatot, amikor nem.

Fémmagos és rézmagos táblák

Az alumíniumot használják alapként, amikor a hőnek gyorsan el kell hagynia a táblát. Az alumíniumhoz vékony dielektromos réteg van ragasztva, a tetejére rézáramkör van maratva, a fém hátlap pedig hőelosztóként működik. A rézmagos változatok tovább mennek, nagyon nagy áramsűrűséget hordoznak a LED-világításban, a motorhajtásokban és az áramátalakításban. Bármilyen vékony is, annak a dielektromos rétegnek még mindig ki kell tartania a teljes üzemi feszültséget, így a vastagsága és a hővezető képessége az a két szám, amit érdemes először ellenőrizni.

Egyoldalas alumínium PCB A fémhordozók alumíniumot, rezet és más fémeket használnak hővezető magrétegként. A speciális szigetelő dielektrikum kiváló hőelvezetést biztosít... Termék megtekintése →

Kerámia aljzatok

Az alumínium-oxid és az alumínium-nitrid olyan hővezető képességet biztosít, amelyet egyetlen polimer laminátum sem tud felmutatni, valamint a szilíciumhoz közeli hőtágulási együtthatót. Nagy teljesítményű LED-modulokban, RF teljesítményfokozatokban és érzékelőkben jelennek meg, amelyeknek folyamatosan működniük kell a széles hőmérséklet-ingadozásokon keresztül.

Rugalmas fóliák

A poliimid helyettesíti az üvegszövetet, amikor a táblának meg kell hajolnia. Ugyanazok a réz- és kivitelezési szabályok érvényesek, csak az alap változik, és ezzel együtt az összeszerelés során a kezelési szabályok is.

Forrasztómaszk, szitanyomás és felületkezelés

A forrasztómaszk egy epoxi alapú bevonat, amelyet a táblára visznek fel, majd kikeményítenek. Megakadályozza a forraszanyag áthidalását a párnák között, megvédi az alatta lévő rezet a nedvességtől és a szennyeződésektől, és megadja a tábla ismerős színét. A zöld azért hagyományos, mert ez rendelkezik a leghosszabb múlttal a képalkotás és az ellenőrzés terén, de a fekete, a kék, a piros és a matt fekete ma már rutinnak számít. A maszk tetejére szitanyomásos tintát nyomtatnak, hogy megjelöljék az alkatrészek hivatkozásait és a polaritást, és bár nem vezet áramot, ez az első dolog, amire az összeszerelő kezelő támaszkodik.

A felületkezelés az utolsó anyagi döntés és az egyik legkövetkezményesebb. A forrólevegős forrasztási szintezés az olcsó lehetőség, az OSP organikus és néhány visszafolyás után elhalványul, az ENIG vagy az immerziós ezüst pedig sima felületet biztosít a finom osztású alkatrészekhez. Ahol a táblát többször behelyezik és eltávolítják, a kemény arany a válasz. Minden felületünk ólommentes változatban is elérhető.

Áramköri lapok anyagai egy pillantással

Az alábbi táblázat összefoglalja azokat az anyagrendszereket, amelyeket leggyakrabban építünk, és hogy mindegyik miből áll.

Hogyan választja ki az alkalmazás az anyagot

Az anyagválasztás ritkán szabad választás. Azt a környezetet követi, amelyben a tábla élni fog.

Fogyasztói és háztartási cikkek

Ahol a költségek dominálnak, általában elegendő a szabványos FR-4 vagy CEM-3 HASL vagy OSP felülettel.

Autóipari és ipari vezérlés

A vibráció, a hőciklus és a hosszú élettartam a magas Tg-tartalmú laminátumok, a vastagabb réz és az olyan felületek felé tereli a tervezést, amelyek túlélik az ismételt újrafolyást.

Erőteljes és nagyfrekvenciás kialakítások

A hőkezelés és a jelintegritás élvez prioritást, ami fémmagos, kerámia vagy PTFE alapú anyagokat jelent, nem pedig vastagabb üvegtáblát.

Ha nem biztos abban, hogy a termék hol helyezkedik el, segít megnézni, hogyan készülnek már hasonló táblák. Lehet böngészni az általunk támogatott pályázati területek hogy lássuk az egyes szegmensekben már bevált anyagkombinációkat.

Gyakorlati megjegyzések az üzlethelyiségről

Néhány dolog, amit elmondunk ügyfeleinknek, akik először választanak anyagokat:

1. A felületet az elrendezés lefagyása előtt válassza ki, mert ettől függ a pad geometriája és a sátorozás.
2. Párosítsa a réz súlyát az áramerősséghez, ne a szokáshoz, mivel a túlméretezett réz növeli a marás nehézségét és költségét.
3. Korán érdeklődjön a Tg-ről, mert a magas Tg-tartalmú laminátum valamivel többe kerül, és a helyszíni hibák egész osztályát eltávolítja.
4. Erősítse meg a halmozási rajzot kiadás előtt, mert a legtöbb késleltetés hiányzó vagy kétértelmű rétegként kezdődik.

Ha mélyebbre szeretne tekinteni a laminátumválasztás, a rézsúly és a felület kölcsönhatásában, tekintse meg útmutatónkat FR-4, RF és fémmagos anyagok kiválasztása részletesebben végigjárja az összehasonlításokat.

Tehát miből készülnek az áramköri lapok? Üvegszövet és epoxigyanta, rézfólia és bevonatos hordók, forrasztómaszk, nyomtatott legenda, és a végső felület, amely mindezt forraszthatóvá teszi. Az érdekes rész nem maga a lista, hanem az, ahogyan ezeket az anyagokat a munkához illesztik. Helyezze ezt a meccset, és a tábla csendben végzi a munkáját egy vagy több évtizedig.