От какъв материал са направени печатните платки? Основни материали за производство на печатни платки. Визуално представяне на материала

Основен материал – основният носител на монтажното устройство и електронните схеми на печатната платка. Основният материал се доставя на производителя на печатни платки под формата на "панел" и се нарязва на необходимия размер за производството на конкретна платка. Има много основни материали за печатни платки с различни дебелини и покрития, както и различни електрически и механични свойствакоито засягат функционалността електронна схема. Вижте също PP материали. Често основният материал е фибростъкло с епоксидна смола (FR4), предлагано като медно фолио или препрег.

Гетинаксово фолио - компресирани слоеве от електроизолационна хартия, импрегнирана с фенолна или епоксифенолна смола като свързващо вещество, облицована от едната или от двете страни с медно фолио.

Гъвкавост изолационен материал – се определя от броя на циклите на огъване около дорника, чийто диаметър е равен на няколко стойности на дебелината на гъвкавия участък.

Твърда позлата - Електролитното твърдо златно покритие е устойчива на триене повърхност, използвана за златни поводи. Нанасяме галванопластика с никел върху медната следа. След това върху никела се нанася злато.

Навито медно фолио – има относително удължение 5-6 пъти по-голямо от това на електролитното фолио, следователно има по-голяма гъвкавост, способност за огъване и възможност за машинна обработка без разслояване. Скъпо е. Използва се в производството на гъвкави печатни платки.

PCB основен материал – материал (диелектрик), върху който е направен дизайнът на печатната платка.

Неподсилени основни материали - медно фолио, покрито със смола със състояние B - частично полимеризирана смола или със състояние C - напълно полимеризирана смола, както и течни диелектрици и диелектрици, покрити със сух филм.

Нефолийни диелектрици Има два вида. 1. С адхезивен слой, който се нанася за повишаване якостта на адхезия на медта, отложена в процеса на производство на РР по химичен метод; 2. С катализатор, въведен в обема на диелектрика, който насърчава отлагането на химическа мед.

PCB с дебела мед - обикновено се нарича дъска с дебела мед печатна електронна платкас дебелина на медта >105µm. Такива платки се използват за високи превключващи токове в автомобилната и индустриална електроникаи за конкретни заявки на клиента. Медта предлага най-високата топлопроводимост след среброто.
Дъските с дебел слой мед ви позволяват да:
Високи комутационни токове
Оптимален топлопренос с локално отопление
Повишен живот, надеждност и ниво на интеграция
Въпреки това, когато проектирате платката, трябва да се вземат специални предпазни мерки по отношение на процеса на ецване; само по-широки проводникови структури са приемливи.

Препреги – изолационен амортизиращ материал, използван за залепване на слоеве от MPP. Изработени са от фибростъкло, импрегнирано с недостатъчно полимеризирана термореактивна епоксидна смола или други смоли.

SAF (препрег с нисък вискозитет, препрег с нисък поток) - адхезивен материал с контролирана течливост, който се използва при производството на GZhP, има адхезия както към фибростъкло, така и към полиимид.

Златна връзка - Повърхност на печатни платки Bond gold е сборен термин за повърхности, способни да се свързват, обикновено златни повърхности. За свързване се използват: имерсионно златно покритие върху никелов подслой (ENIG) за свързване алуминиеви проводници(Al), галванично меко злато за залепване на златни проводници (Au) и ENEPIG (никел-паладиево позлатяване), което е подходящо и за двата метода на залепване.
Дебелината на златния слой за химическо (потапяне) позлатяване е около 0,3-0,6 µm, за електролитно (меко) позлатяване около 1,0-2,0 µm и около 0,05-0,1 µm злато плюс 0,05-0,15 µm паладий за ENEPIG. Златните слоеве са базирани на приблизително 3.0-6.0µm никел.

Фолио фибростъкло ламинат – компресирани слоеве от фибростъкло, импрегнирани с епоксифенол или епоксидна смола. В сравнение с гетинакса, той има по-добри механични и електрически свойства, по-висока устойчивост на топлина и по-малко абсорбиране на влага.

Технологични (консумативни) материали за производство на РР – фоторезисти, специални ситобои, защитни маски, електролити за медно покритие, ецване и др.

Подсилени основни материали и препреги – нетъкани стъклени материали, разработени специално за лазерна технология с дадена геометрия на нишките и дадено разпределение на нишките (плоска страна в посока на Z-ос), органични материали с неориентирано разположение на влакната (арамидни), препрег за лазерни технологии , стандартни конструкции на основата на стъклопакет и др.

Фолиеви диелектрици – състоят се от фибростъкло, изработено от нишки; смола, използвана за импрегниране на фибростъкло; фолио, използвано като метално покритие за фолийни материали.

Фолиен и нефолиен полиимид – използвани в електронно оборудване отговорно назначение, действащ при високи температури, за производство на гъвкави печатни платки, GPC, твърдо-гъвкави печатни платки, както и многослойни печатни платки, ленти за носители на интегрални схеми и големи хибридни интегрални схеми с до 1000 пина.

Електролитно медно фолио – евтин; използвани в производството на GPCs с висока плътност на проводниковите шарки. Той има по-висока разделителна способност при ецване на мед от празнини в сравнение с катана.

CEM 1 е основен материал за печатни платки, направени от многослойна хартия. CEM 1 има сърцевина от хартия, импрегнирана с епоксидна смола, и един външен слой от фибростъкло. Поради хартиената основа този материал не е подходящ за метализиране през дупки. Спецификацията на материала се съдържа в документ IPC-4101.

IMDS – Международна система за данни за материалите . IMDS (www.mdsystem.com) е разработен от автомобилни производители, за да улови състава на материалите, използвани в автомобили, части, устройства и системи, за да идентифицира отделните материални компоненти на всяко превозно средство или подгрупа (напр. двигател).
От влизането в сила на Директивата за ELV (21.06.2003 г.) от автомобилните доставчици се изисква да предоставят данни за съставките на своите продукти като част от IMDS, за да определят наличните нива на възстановяване.
Трябва да се регистрира в IMDS:
Печатни платки
Монтирани печатни платки
Компоненти
ZVEI и автомобилната индустрия подписаха документа Данни за материалите за монтаж – Сътрудничество по декларация за данни за материали:
Отдел Електронни компоненти и системи и Отдел Печатни платки и електронни системи в ZVEI – Германската асоциация за електронни и производители на електротехникаразработи ефективна концепция за деклариране на данни върху материалите електронни компонентии печатни платки. Данните за материалите трябва да бъдат получени чрез формиране на междукорпоративни продуктови групи и стандартни стойности. Тези таблици с данни за материалите, наречени „чадърни“ спецификации, значително опростяват декларациите без забележима загуба на точност. Тази концепция се прилага успешно в автомобилната индустрия от 2004 г.
За да приложи Umbrella спецификациите със системата IMDS, IMDS издаде Указание 019, Печатни платки. Тези насоки описват метода за въвеждане на материалното съдържание на сглобените печатни платки.
Извадка от точка 5: Стандартни правила и насоки за E/E (PCB компонент) от IMDS Препоръка 019: „Данни за PCB компонент в IMDS, Umbrella Spec, IPC1752 или подобен формат се приемат, ако е договорено между бизнес партньори.“
Общи спецификации за IMDS, разработени от ZVEI с производители на печатни платки.
Динамичната програма улеснява преброяването на веществата, съдържащи се в печатна платка с произволен размер. Повърхността и броят на слоевете се избират свободно. Стандартните технологии се съхраняват в база данни.

RoHS - директива за забрана на вредни вещества. Тази разпоредба от законодателството на Европейския съюз гласи това електронни устройстване може да съдържа олово или други вредни вещества. За печатни платки съответствието с RoHS се контролира от два компонента: основния материал и повърхността.

Продължителност: 2 часа (90 мин.)

25.1 Основни въпроси

PP основни материали;

Материали за създаване на печатни дизайнерски елементи;

Технологични материали за производство на PP.

25.2 Текст на лекцията

25.2.1 Основни mPP основни материали – до 40 мин

Основните материали на печатните платки включват:

фолирани (едностранно или двустранно) и нефолирани диелектрици (гетинакс, текстолит, фибростъкло, фибростъкло, лавсан, полиимид, флуоропласт и др.), керамични материали и метални (с повърхностен диелектричен слой) плочи, от които изработват се основи за печатни платки;

изолационен дистанционен материал (залепващи уплътнения - препреги), използван за залепване на MPP слоеве.

За защита на повърхността на PP от външни влияния се използват полимерни защитни лакове и защитни покрития.

При избора на PP основен материал трябва да се обърне внимание на следното: очаквани механични ефекти (вибрации, удари, линейно ускорение и др.); клас на точност PP (разстояние между проводниците); реализирани електрически функции; производителност; условия за ползване; цена.

Основният материал трябва да прилепва добре към метала на проводниците, да има висока механична якост, да запазва свойствата си при излагане на климатични фактори и да има подобен коефициент на топлинно разширение в сравнение с метала на проводниците.

Изборът на материал се определя от:

електроизолационни свойства;

механична сила;

стабилност на параметрите при излагане на агресивна среда и променящи се условия;

обработваемост;

цена.

Фолиевите диелектрици се произвеждат с проводимо покритие от медно (по-рядко никелово или алуминиево) електролитно фолио с дебелина от 5 до 105 микрона. За подобряване на якостта на сцепление фолиото е покрито от едната страна със слой хром с дебелина 1…3 микрона. Фолиото се характеризира с чистота на състава (примеси не повече от 0,05%), пластичност. Фолирането се извършва чрез пресоване при температура 160...180 0 С и налягане 5...15 МРа.

Нефолийните диелектрици се произвеждат в два вида:

с адхезивен (адхезивен) слой с дебелина 50...100 микрона (например епоксиден каучуков състав), който се прилага за увеличаване на якостта на адхезия на химическата мед, отложена по време на производствения процес на PP;

с катализатор, въведен в обема на диелектрика, който насърчава отлагането на химическа мед.

Ламинираните пластмаси, състоящи се от пълнител (електроизолационна хартия, плат, фибростъкло) и свързващо вещество (фенолна или фенолна епоксидна смола), се използват като диелектрична основа на твърд РР. Ламинираните пластмаси включват гетинакс, текстолит и фибростъкло.

Гетинаксът е изработен от хартия и се използва при нормални климатични условия на работа за битова техника. Има ниска цена, добра обработваемост и висока водопоглъщаемост.

Текстолитът е изработен от памучен плат.

Ламинатите от фибростъкло са направени от фибростъкло. В сравнение с getinaks, ламинатите от фибростъкло имат по-добри механични и Електрически характеристики, по-висока устойчивост на топлина, по-малко абсорбиране на влага. Те обаче имат редица недостатъци: по-лоша обработваемост; по-висока цена; значителна разлика (около 30 пъти) в коефициента на топлинно разширение на медта и фибростъклото по посока на дебелината на материала, което може да доведе до разкъсване на метализацията в отворите по време на запояване или по време на работа.

За производството на печатни платки, използвани в условия на повишена опасност от пожар, се използват огнеустойчиви гетинакс и ламинати от фибростъкло. Повишаването на огнеустойчивостта на диелектриците се постига чрез въвеждане на забавители на огъня в техния състав.

Въвеждането на 0,1...0,2% паладий или меден оксид в лака, който импрегнира фибростъкло, подобрява качеството на метализацията, но леко намалява изолационното съпротивление.

За производството на печатни платки, които осигуряват надеждно предаване на наносекундни импулси, е необходимо да се използват материали с подобрени диелектрични свойства (намалена диелектрична константа и тангенс на диелектричните загуби). Следователно използването на основи от органични материали с относителна диелектрична проницаемост под 3,5 се счита за обещаващо. Като основа за РР в микровълновия диапазон се използват неполярни полимери (флуоропласт, полиетилен, полипропилен).

За производството на GPP и GPC, които могат да издържат на многократно огъване, се използват диелектрици на базата на полиестерно фолио (лавсан или полиетилен терефталат), флуоропласт, полиимид и др.

Изолационният омекотяващ материал (препреги) е направен от фибростъкло, импрегнирано с недостатъчно полимеризирана термореактивна епоксидна смола (или други смоли); от полиимид с двустранно лепило и други материали.

Керамиката може да се използва като основен материал за PP.

Предимството на керамичния PP е по-добро отвеждане на топлината от активните елементи, висока механична якост, стабилност на електрически и геометрични параметри, намалени нива на шум, ниско водопоглъщане и газове.

Недостатъкът на керамичните плоскости е крехкостта, голямата маса и малките размери (до 150x150 mm), дълъг цикъл на производство и голямо свиване на материала, висока цена.

ПП на метална основаизползва се в продукти с големи токови натоварвания и при повишени температури. Алуминий, титан, стомана, мед и сплав от желязо и никел се използват като основни материали. За получаване на изолационен слой върху метална основа се използват специални емайли, керамика, епоксидни смоли, полимерни филми и др., Изолационен слой върху алуминиева основа може да се получи чрез анодно окисляване.

Недостатъкът на металните емайлирани плоскости е високата диелектрична проницаемост на емайла, което изключва използването им във високочестотно оборудване.

Металната основа на печатната платка често се използва като захранващи и заземяващи шини, като екран.

25.2.2 Материали за печатни дизайнерски елементи – до 35 мин

Металните покрития се използват като материал за печатни елементи на модела (проводници, контактни площадки, крайни контакти и др.). За създаване на основния тоководещ слой най-често се използва мед. Керамичните печатни платки използват графит.

Материалите, използвани за създаване на метални покрития, са представени в таблица 25.1.

Таблица 25.1 – Метални покрития, използвани за създаване на печатни дизайнерски елементи

25.2.3 Технологични (консумативи) mматериали за производство на PP – до 15 мин

Технологичните материали за производството на печатни платки включват фоторезисти, специални бои за екрани, защитни маски, електролити за медно покритие, ецване и др.

Изискванията за консумативите се определят от дизайна на печатната платка и производствения процес.

Фоторезистите трябва да осигуряват необходимата разделителна способност при получаване на модел на верига и подходяща химическа устойчивост. Фоторезистите могат да бъдат течен или сух филм (SPF).

Използват се негативни и позитивни фоторезисти. Когато се използват негативни фоторезисти, откритите участъци на заготовката за печатни платки остават върху платката, а неекспонираните участъци се измиват по време на проявяването. При използване на положителни фоторезистори експонираните зони се измиват по време на проявяването.

Разтворите за ецване трябва да са съвместими с резиста, използван за ецване, да са неутрални към изолационните материали и да имат висока скорост на ецване. Киселинни и алкални разтвори на меден хлорид, разтвори на базата на железен хлорид, разтвори на базата на амониев персулфат и разтвори на желязо-меден хлорид се използват широко като ецващи електролити.

Всички материали трябва да бъдат икономични и екологични.

Качеството на доставените материали отговаря на стандарта IPC4101B, а системата за управление на качеството на производителите е потвърдена от международни сертификати ISO 9001:2000.

FR4 – ламинатът от фибростъкло с клас на огнеустойчивост 94V-0 е най-разпространеният материал за производство на печатни платки. Фирмата ни доставя следните видове материали за производство на едно- и двустранни печатни платки:

• Ламинат от фибростъкло FR4 с температура на встъкляване 135ºС, 140ºС и 170ºС за производство на едностранни и двустранни печатни платки. Дебелина 0.5 - 3.0 мм с фолио 12, 18, 35, 70, 105 микрона.
• Основен FR4 за вътрешни слоеве от MPP с температури на встъкляване 135ºС, 140ºС и 170ºС
• FR4 препреги с температури на встъкляване 135ºС, 140ºС и 170ºС за пресоване на MPP
• Материали XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Материали за платки с контролирано топлоотдаване:
  • (алуминий, мед, неръждаема стомана) с диелектрик с топлопроводимост от 1 W/m*K до 3 W/m*K произведени от Totking и Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Материал HA-30 CEM-3 с топлопроводимост 1 W/m*K за производство на едно- и двустранни печатни платки.

За някои цели е необходим висококачествен нефолиен диелектрик, който има всички предимства на FR4 (добри диелектрични свойства, стабилност на характеристиките и размерите, висока устойчивост на неблагоприятни влияния). климатични условия). За тези приложения можем да предложим нефолио ламинат от фибростъкло FR4.

В много случаи, когато са необходими доста прости печатни платки (при производството на домакинско оборудване, различни сензори, някои компоненти за автомобили и т.н.), отличните свойства на фибростъклото са излишни и показателите за технологичност и цена излизат на преден план. Тук можем да предложим следните материали:

• XPC, FR1, FR2 - гетинакс от фолио (основа, изработена от целулозна хартия, импрегнирана с фенолна смола), широко използвана в производството на печатни платки за потребителска електроника, аудио и видео оборудване, в автомобилната индустрия (подредени във възходящ ред на свойствата, и съответно цена ). Отлично щамповане.
• CEM-1 е ламинат на базата на композиция от целулозна хартия и фибростъкло с епоксидна смола. Щампова красиво.

Нашият асортимент включва и електронанесено медно фолио за пресоване на MPP на Kingboard. Фолиото се доставя на ролки с различна ширина, дебелините на фолиото са 12, 18, 35, 70, 105 микрона, фолиото с дебелина 18 и 35 микрона почти винаги се предлага от нашия склад в Русия.

Всички материали са произведени в съответствие с директивата RoHS, съдържанието на вредни вещества е потвърдено от съответните сертификати и протоколи от тестове RoHS. Освен това всички материали, много артикули имат сертификати и др.

Какво представлява отпечатани дъскиА?

Отпечатано дъскиАили дъскиА, е плоча или панел, състоящ се от един или два проводими модела, разположени на повърхността на диелектрична основа, или система от проводими модели, разположени в обема и на повърхността на диелектрична основа, свързани помежду си в съответствие с принципа електрическа схема, предназначен за електрическо свързване и механично закрепванеелектронни продукти, квантова електроника и електрически продукти, инсталирани върху него - пасивни и активни електронни компоненти.

Най-просто отпечатани дъскио, е дъскиА, който съдържа медни проводници от едната страна отпечатани дъскиси свързва елементите на проводящия модел само на една от повърхностите си. Такива дъскисизвестен като еднослоен отпечатани дъскисили едностранно отпечатани дъскис(съкратено като АКИ).

Днес най-популярният в производството и най-разпространеният отпечатани дъскис, които съдържат два слоя, т.е. съдържат проводящ модел от двете страни дъскис– двустранни (двуслойни) отпечатани дъскис(съкратено DPP). Проходните връзки се използват за свързване на проводници между слоевете. инсталацияметализирани и преходни отвори. Въпреки това, в зависимост от физическата сложност на дизайна отпечатани дъскис, когато окабеляването е от двете страни дъскине става твърде сложен в производството поръчканалични многослойни отпечатани дъскис(съкратено MPP), където проводимият модел се формира не само на две външни страни дъскис, но и във вътрешните слоеве на диелектрика. В зависимост от сложността, многопластови отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от 4,6,...24 или повече слоя.

За инсталацияАвключени електронни компоненти отпечатани дъскис, е необходима технологична операция - запояване, използвана за получаване на трайна връзка на детайли от различни метали чрез въвеждане на разтопен метал - припой, който има повече ниска температуратопене от материалите на частите, които се съединяват. Запоените контакти на частите, както и спойката и флюса, се привеждат в контакт и се подлагат на нагряване при температура над точката на топене на спойката, но под температурата на топене на запояваните части. В резултат на това спойката влиза течно състояниеи намокря повърхностите на частите. След това нагряването спира и спойката преминава в твърда фаза, образувайки връзка. Този процес може да се извърши ръчно или с помощта на специализирано оборудване.

Преди запояване се поставят компоненти отпечатани дъскипроводници на компоненти в проходни отвори дъскиси запоени към контактните площадки и/или метализирани вътрешна повърхностдупки - т.нар технология инсталацияАв дупки (THT Through Hole Technology - технология инсталацияАв дупки или други думи - щифт инсталацияили DIP инсталация). Също така, по-прогресивната повърхностна технология става все по-широко разпространена, особено в масовото и широкомащабно производство. инсталацияА- наричана още TMP (технология инсталацияАна повърхността) или SMT(технология за повърхностен монтаж) или SMD технология (от surface mount device – устройство, монтирано върху повърхност). Основната му разлика от „традиционната“ технология инсталацияАв дупки е, че компонентите са монтирани и запоени върху земни подложки, които са част от проводящия модел на повърхността отпечатани дъскис. В повърхностната технология инсталацияАОбикновено се използват два метода на запояване: запояване с повторно запояване с паста за запояване и запояване с вълна. Основното предимство на метода на вълново запояване е възможността за едновременно запояване на двата повърхностно монтирани компонента дъскис, и в дупките. В същото време запояването с вълна е най-продуктивният метод за запояване, когато инсталация e в дупките. Запояването чрез препълване се основава на използването на специален технологичен материал - спояваща паста. Съдържа три основни компонента: спойка, флюс (активатори) и органични пълнители. Запояванепастаприлага се върху контактните подложки с помощта на дозатор или чрез шаблон, след това електронните компоненти се монтират с проводниците върху спояващата паста и след това процесът на претопяване на спойката, съдържаща се в спояващата паста, се извършва в специални пещи чрез нагряване отпечатани дъскисс компоненти.

За избягване и/или предотвратяване на случайно късо съединениепроводници от различни вериги по време на процеса на запояване, производители отпечатани дъскиизползва се защитна маска за спойка (английска маска за запояване; известна още като „брилянтна“) - слой от издръжлив полимерен материал, предназначен да предпазва проводниците от проникване на спойка и поток по време на запояване, както и от прегряване. Запояване маскапокрива проводниците и оставя открити подложките и конекторите на ножовете. Най-често срещаните цветове на маска за запояване, използвани в отпечатани дъскиА x - зелено, след това червено и синьо. Трябва да се има предвид, че запояване маскане защитава дъскиот влага по време на работа дъскиса за защита от влага се използват специални органични покрития.

В най-популярните системни програми компютърно проектиране отпечатани дъскиИ електронни устройства(съкратено CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), обикновено има правила, свързани с маската за запояване. Тези правила определят разстоянието/отстъплението, което трябва да се поддържа между ръба на подложката за запояване и ръба на маската за запояване. Тази концепция е илюстрирана на фигура 2(a).

Ситопечат или маркировка.

Маркирането (англ. Silkscreen, legend) е процес, при който производителят прилага информация за електронните компоненти и който спомага за улесняване на процеса на сглобяване, проверка и ремонт. Обикновено се прилагат маркировки за обозначаване на референтни точки и позиция, ориентация и рейтинг на електронните компоненти. Може да се използва и за всякакви дизайнерски цели отпечатани дъски, например, посочете името на компанията, инструкции за настройка (това се използва широко в стари дънни платки дъскиАх персонални компютри) и т.н. Маркировката може да се постави и от двете страни дъскиси обикновено се прилага чрез ситопечат (ситопечат) със специална боя (с термично или UV втвърдяване) с бял, жълт или черен цвят. Фигура 2 (b) показва обозначението и площта на компонентите, направени с бели маркировки.

Структура на слоевете в CAD

Както беше отбелязано в началото на тази статия, отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от няколко слоя. Кога отпечатани дъскиАпроектиран с помощта на CAD, често може да се види в структурата отпечатани дъскисняколко слоя, които не отговарят на необходимите слоеве с окабеляване от проводящ материал (мед). Например слоевете за маркиране и маска за запояване са непроводими слоеве. Наличието на проводими и непроводими слоеве може да доведе до объркване, тъй като производителите използват термина слой, когато имат предвид само проводими слоеве. Отсега нататък ще използваме термина "слоеве" без "CAD" само когато говорим за проводими слоеве. Ако използваме термина "CAD слоеве", имаме предвид всички видове слоеве, тоест проводими и непроводими слоеве.

Структура на слоевете в CAD:

Фигура 3 показва три различни структурислоеве. Оранжевият цвят подчертава проводимите слоеве във всяка структура. Височина или дебелина на конструкцията отпечатани дъскисможе да варира в зависимост от предназначението, но най-често използваната дебелина е 1,5 мм.

Видове корпуси на електронни компоненти

Днес на пазара има голямо разнообразие от видове корпуси на електронни компоненти. Обикновено има няколко вида корпуси за един пасивен или активен елемент. Например, можете да намерите една и съща микросхема както в QFP пакет (от английския Quad Flat Package - семейство пакети с микросхеми с планарни щифтове, разположени от четирите страни), така и в LCC пакет (от английския Leadless Chip Carrier - е нископрофилен квадратен керамичен корпус с контакти, разположени на дъното му).

Основно има 3 големи семейства електронни кутии:

Контактна подложка отпечатани дъскис(английска земя)

Контактна подложка отпечатани дъскис- част от проводящия модел отпечатани дъскис, използван за електрическо свързване на инсталирани електронни продукти. Контактна подложка отпечатани дъскисТой представлява части от медния проводник, открити от маската за запояване, където са запоени проводниците на компонента. Има два вида накладки - контактни накладки инсталациядупки за инсталацияАв дупки и равнинни подложки за повърхност инсталацияА- SMD подложки. Понякога SMD подложките са много подобни на подложките. инсталацияАв дупките.

Фигура 4 показва подложките за 4 различни електронни компонента. Осем за IC1 и две за R1 SMD подложки, съответно, както и три подложки с отвори за Q1 и PW електронни компоненти.

Медни проводници

Медните проводници се използват за свързване на две точки отпечатани дъски e - например за свързване между две SMD подложки (Фигура 5.) или за свързване на SMD подложка към подложка инсталациядупка или за свързване на два входа.

Проводниците могат да имат различни изчислени ширини в зависимост от токовете, протичащи през тях. Също така при високи честоти е необходимо да се изчисли ширината на проводниците и пролуките между тях, тъй като съпротивлението, капацитетът и индуктивността на проводниковата система зависят от тяхната дължина, ширина и относителната им позиция.

Чрез плакирани отвори отпечатани дъскис

Когато трябва да свържете компонент, който е на горния слой отпечатани дъскисс компонент, разположен на долния слой, се използват проходни отвори, които свързват елементите на проводящия модел на различни слоеве отпечатани дъскис. Тези отвори позволяват преминаването на ток отпечатани дъски u. Фигура 6 показва два проводника, които започват от подложките на компонент на горния слой и завършват на подложките на друг компонент на долния слой. Всеки проводник има собствен проходен отвор, който провежда ток от горния слой към долния слой.

Фигура 6. Свързване на две микросхеми чрез проводници и метализирани отвори от различни страни отпечатани дъскис

Фигура 7 дава по-подробен изглед на напречното сечение на 4-слой отпечатани дъски. Тук цветовете показват следните слоеве:

На модела отпечатани дъскис, Фигура 7 показва проводник (червен), който принадлежи към горния проводящ слой и който минава през дъски y използва преминаващ отвор и след това продължава пътя си по долния слой (син).

Фигура 7. Проводник от горния слой, преминаващ през отпечатани дъски y и продължава пътя си на долния слой.

"Сляп" метализиран отвор отпечатани дъскис

В HDI (High Density Interconnect - висока плътноствръзки) отпечатани дъскиА x е необходимо да се използват повече от два слоя, както е показано на фигура 7. Обикновено в многослойни структури отпечатани дъскисНа които са инсталирани много интегрални схеми, се използват отделни слоеве за захранване и заземяване (Vcc или GND) и по този начин външните сигнални слоеве са освободени от захранващи шини, което улеснява маршрутизирането на сигналните проводници. Има и случаи, при които сигналните проводници трябва да преминат от външния слой (отгоре или отдолу) по най-късия път, за да осигурят необходимия характеристичен импеданс, изискванията за галванична изолация и завършвайки с изискванията за устойчивост на електростатичен разряд. За тези видове връзки се използват слепи метализирани отвори (Blind via - „сляп“ или „сляп“). Това се отнася до дупките за свързване външен слойс един или повече вътрешни, което ви позволява да направите връзката минимална по височина. Глухият отвор започва от външния слой и завършва във вътрешния, поради което има префикс "сляп".

За да разберете коя дупка има дъскид, можете да поставите отпечатани дъскинад източника на светлина и вижте - ако виждате светлина, идваща от източника през отвора, тогава това е преходен отвор, в противен случай е сляп.

Слепите отвори са полезни за използване в дизайна дъскис, когато сте ограничени по размер и имате твърде малко място за поставяне на компоненти и прокарване на сигнални проводници. Можете да поставите електронни компоненти от двете страни и да увеличите максимално пространството за окабеляване и други компоненти. Ако преходите се извършват през проходни дупки, а не през слепи, ще ви трябва допълнително пространствоза дупки, защото дупката заема място от двете страни. В същото време глухите отвори могат да бъдат разположени под тялото на чипа - например за големи и сложни кабели BGAкомпоненти.

Фигура 8 показва три отвора, които са част от четири слоя отпечатани дъскис. Ако погледнем отляво надясно, първото нещо, което ще видим е проходен отвор през всички слоеве. Вторият отвор започва от горния слой и завършва при втория вътрешен слой - L1-L2 преградата. И накрая, третият отвор започва в долния слой и завършва в третия слой, така че казваме, че е сляп през L3-L4.

Основният недостатък на този тип дупки е, че са повече висока ценапроизводство отпечатани дъскиссъс слепи отвори, в сравнение с алтернативни проходни отвори.

Скрити проходи

Английски Заровен чрез - „скрит“, „заровен“, „вграден“. Тези отвори са подобни на слепите отвори, с изключение на това, че започват и завършват на вътрешните слоеве. Ако погледнем фигура 9 отляво надясно, можем да видим, че първата дупка минава през всички слоеве. Вторият е сляп през L1-L2, а последният е скрит през L2-L3, който започва от втория слой и завършва на третия слой.

Фигура 9. Сравнение на проходен проход, глух отвор и заровен отвор.

Технология на производство на слепи и скрити отвори

Технологията за производство на такива отвори може да бъде различна, в зависимост от дизайна, който разработчикът е заложил, и в зависимост от възможностите фабрикаа-производител. Ще разграничим два основни вида:

Дупката се пробива в двустранен детайл DPP, метализиран, гравиран и след това този детайл, по същество завършен двуслоен отпечатани дъскиА, пресован през препрег като част от многослойна заготовка отпечатани дъскис. Ако тази заготовка е отгоре на „пая“ MPP, тогава получаваме слепи дупки, ако в средата, тогава получаваме скрити отвори.

1. В компресиран детайл се пробива дупка MPP, дълбочината на пробиване се контролира за точно удряне на подложките на вътрешните слоеве и след това се получава метализация на отвора. По този начин получаваме само глухи дупки.

В сложни структури MPPМогат да се използват комбинации от горните видове отвори - Фигура 10.

Фигура 10. Пример за типична комбинация от типове връзки.

Имайте предвид, че използването на глухи отвори понякога може да доведе до намаляване на цената на проекта като цяло, поради спестяване на общия брой слоеве, по-добра проследимост и намаляване на размера отпечатани дъскис, както и възможност за нанасяне на компоненти с по-фини стъпки. Въпреки това във всеки конкретен случайрешението за използването им трябва да се взема индивидуално и разумно. Не бива обаче да се прекалява със сложността и разнообразието от видове глухи и скрити отвори. Опитът показва, че когато избирате между добавяне на друг тип глух отвор към дизайн и добавяне на друга двойка слоеве, е по-добре да добавите няколко слоя. Във всеки случай дизайнът MPPтрябва да се проектира, като се вземе предвид как точно ще се внедри в производството.

Финишни метални защитни покрития

Получаване на правилното и надеждно запоени връзки V електронно оборудванезависи от много конструктивни и технологични фактори, включително правилното ниво на запояване на елементите, които се свързват, като компоненти и отпечатанипроводници. За поддържане на способността за запояване отпечатани дъскипреди инсталацияАелектронни компоненти, осигуряващи гладкостта на покритието и за надеждна инсталацияАзапоени съединения, медната повърхност на подложките трябва да бъде защитена отпечатани дъскисот окисляване, така нареченият довършителен метал защитно покритие.

При разглеждане на различни отпечатани дъскис, можете да забележите, че контактните подложки почти никога нямат меден цвят, често и най-често са сребристи, лъскаво златни или матово сиви. Тези цветове определят видовете довършителни метални защитни покрития.

Най-често срещаният метод за защита на запоени повърхности отпечатани дъские покритието на медни контактни площадки със слой от сребърна калаено-оловна сплав (POS-63) - HASL. Повечето произведени отпечатани дъскизащитени по метода HASL. Hot tinning HASL - процес на горещо калайдисване дъскис, чрез потапяне за ограничено време във вана с разтопена спойка и с бързо отстраняване чрез продухване на струя горещ въздух, премахване на излишната спойка и изравняване на покритието. Това покритие доминира за няколко последните години, въпреки сериозните си технически ограничения. Платс, произведени по този начин, въпреки че запазват способността си за запояване през целия период на съхранение, са неподходящи за някои приложения. Силно интегрирани елементи, използвани в SMTтехнологии инсталацияА, изискват идеална планарност (плоскост) на контактните площадки отпечатани дъски. Традиционните HASL покрития не отговарят на изискванията за планарност.

Приложени са технологии за нанасяне на покрития, които отговарят на изискванията за планарност химични методипокрития:

Потапящо златно покритие (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), което е тънък златен филм, нанесен върху никелов подслой. Функцията на златото е да осигурява добра запояемост и да предпазва никела от окисляване, а самият никел служи като бариера, предотвратяваща взаимната дифузия на златото и медта. Това покритие осигурява отлична равнинност на контактните площадки без повреди отпечатани дъски, осигурява достатъчна здравина на спойките, направени с припои на калаена основа. Основният им недостатък е високата производствена цена.

Immersion Tin (ISn) – сиво матово химическо покритие, което осигурява висока плоскост отпечатанисайтове дъскиси съвместим с всички методи за запояване освен ENIG. Процесът на нанасяне на потопяем калай е подобен на процеса на нанасяне на потапящо злато. Потопяемият калай осигурява добра запояемост след дългосрочно съхранение, което се осигурява от въвеждането на органометален подслой като бариера между медта на контактните площадки и самия калай. Въпреки това, дъскис, покрити с потопяем калай, изискват внимателно боравене и трябва да се съхраняват вакуумирани в сухи шкафове за съхранение и дъскисс това покритие не са подходящи за производство на клавиатури/тъч панели.

Когато работите с компютри и устройства с блейд конектори, контактите на блейд конекторите са обект на триене по време на работа. дъскисПоради това крайните контакти са галванизирани с по-дебел и по-твърд слой злато. Галванично позлатяване на конектори за ножове (Gold Fingers) - покритие от семейството Ni/Au, дебелина на покритието: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 µm Au. Покритието се нанася чрез електрохимично отлагане (галванопластика) и се използва предимно върху крайни контакти и ламели. Дебелото златно покритие има висока механична якост, устойчивост на абразия и неблагоприятни влияния на околната среда. Незаменим, когато е важно да се осигури надежден и издръжлив електрически контакт.

Електронна печатна платка (руско съкращение - PP, английско - PCB) е листов панел, където са разположени свързани помежду си микроелектронни компоненти. Печатните платки се използват като част от различно електронно оборудване, вариращо от прости звънци, домашни радиостанции, студийни радиостанции и завършващи със сложни радарни и компютърни системи. Технологично, производството на електронни печатни платки включва създаването на връзки с проводящ „филм“ материал. Такъв материал се нанася („отпечатва“) върху изолационна плоча, която се нарича субстрат.

Електронните печатни платки бележат началото на формирането и развитието на системите за електрическо свързване, разработени в средата на 19 век.

Металните ленти (пръчки) първоначално са били използвани за обемисти електрически компоненти, монтирани върху дървена основа.

Постепенно металните ленти заменят проводниците с винтови клеми. Дървената основа също беше модернизирана, като се даде предпочитание на метала.

Ето как изглеждаше прототипът на съвременното PP производство. Подобни дизайнерски решения са използвани в средата на 19 век

Необходима е практика за използване на компактни, малки по размер електронни части уникално решениена основна основа. И така през 1925 г. известен Чарлз Дюкас (САЩ) намира такова решение.

Американски инженер предложи уникален начинорганизиране на електрически връзки върху изолирана плоча. Той използва електропроводимо мастило и шаблон, за да прехвърли електрическата схема върху плоча.

Малко по-късно, през 1943 г., англичанинът Пол Айслер също патентова изобретението за ецване на проводими вериги върху медно фолио. Инженерът използва изолационна плоча, ламинирана с фолиен материал.

Въпреки това, активното използване на технологията на Eisler е отбелязано едва в периода 1950-60 г., когато те изобретяват и усвояват производството на микроелектронни компоненти - транзистори.

Технологията за производство на проходни отвори върху многослойни печатни платки е патентована от Hazeltyne (САЩ) през 1961 г.

По този начин, благодарение на увеличаването на плътността на електронните части и близкото разположение на свързващите линии, на нова ераДизайн на печатни платки.

Електронни печатни платки - производство

Обобщена визия на процеса: отделните електронни части са разпределени по цялата площ на изолационния субстрат. След това инсталираните компоненти се свързват чрез запояване към веригите на веригата.

Така наречените контактни „пръсти“ (щифтове) са разположени по протежение на крайните зони на субстрата и действат като системни съединители.

Чрез контактни "пръсти" се организира комуникация с периферни печатни платки или свързване на външни вериги за управление. Електронната печатна платка е предназначена за окабеляване на верига, която поддържа една функция или няколко функции едновременно.

Произвеждат се три вида електронни печатни платки:

1. Едностранчив.
2. Двустранен.
3. Многопластов.

Едностранните печатни платки се характеризират с поставянето на части изключително от едната страна. Ако частите на цялата верига не се побират на едностранна платка, се използва двустранна опция.

Материал на субстрата

Субстратът, който традиционно се използва в печатните платки, обикновено е направен от фибростъкло, комбинирано с епоксидна смола. Субстратът се покрива с медно фолио от едната или от двете страни.

Електронните печатни платки, направени от хартия с фенолна смола, също покрита с меден филм, се считат за рентабилни за производство. Следователно, по-често от други варианти, те се използват за оборудване на домакинско електронно оборудване.

Връзките се осъществяват чрез нанасяне на покритие или чрез ецване на медната повърхност на субстрата. Медните шини са покрити с калаено-оловен състав за защита срещу корозия. Контактните щифтове на печатни платки са покрити със слой калай, след това никел и накрая злато.

Извършване на операции по обвързване

Технологията за повърхностен монтаж включва използването на прави (J-образни) или ъглови (L-образни) клони. Благодарение на такива разклонения всяка електронна част е директно свързана към печатна схема.

С помощта на сложна паста (лепило + флюс + спойка) електронните части се задържат временно в точката на контакт. Задържането продължава, докато печатната платка бъде поставена във фурната. Там спойката се топи и свързва частите на веригата.

Въпреки предизвикателствата на разположението на компонентите, технологията за повърхностен монтаж има друго важно предимство.

Тази техника елиминира дългия процес на пробиване и поставяне на свързващи уплътнения, както се практикува при остарелия метод на проходни отвори. И двете технологии обаче продължават да се използват активно.

Дизайн на електронни платки

Всяка отделна електронна печатна платка (партида от платки) е проектирана за уникална функционалност. Дизайнерите на електронни печатни платки се обръщат към системи за проектиране и специализиран „софтуер“ за оформление на веригата върху печатна платка.

Разстоянието между проводящите пътеки обикновено се измерва в стойности не повече от 1 mm. Изчисляват се местата на отворите за компонентни проводници или контактни точки.

Цялата тази информация се превежда в софтуерния формат на компютъра, който управлява пробивната машина. По същия начин се програмира автоматична машина за производство на електронни печатни платки.

След като схемата на веригата е изложена, негативното изображение на веригата (маската) се прехвърля към прозрачен листпластмаса. Областите на негативното изображение, които не са включени в изображението на веригата, са маркирани в черно, а самата верига остава прозрачна.

Промишлено производство на печатни платки за електроника

Технологиите за производство на електронни печатни платки осигуряват производствени условия в чиста среда. Атмосферата и обектите на производствените помещения се контролират автоматично за наличие на замърсители.

Много компании за производство на електронни печатни платки практикуват уникално производство. И в стандартна формапроизводство на двустранен печат електронно таблотрадиционно включва следните стъпки:

Изработка на основата

1. Фибростъклото се взема и преминава през технологичния модул.
2. Импрегниран с епоксидна смола (потапяне, шприцване).
3. Стъклофазерът се разточва на машина до желаната дебелина на основата.
4. Изсушете субстрата в пещ и го поставете върху големи панели.
5. Панелите се подреждат на стекове, като се редуват медно фолио и подложка, намазана с лепило.

Накрая купчините се поставят под преса, където при температура 170°C и налягане 700 kg/mm2 се пресоват 1-2 часа. Епоксидна смолаВтвърдява се, медното фолио се залепва под налягане към материала на субстрата.

Пробиване и калайдисване на отвори

1. Вземат се няколко опорни панела, поставят се един върху друг и се закрепват здраво.
2. Сгънатият стек се поставя в CNC машина, където се пробиват отвори според схематичния образец.
3. Направените отвори се почистват от излишния материал.
4. Вътрешните повърхности на проводимите отвори са покрити с мед.
5. Непроводимите отвори остават непокрити.

Изработване на чертеж на печатна платка

Примерна PCB верига е създадена с помощта на адитивен или субтрактивен принцип. При опцията с добавка, основата се покрива с мед според желания модел. В този случай частта извън схемата остава необработена.

Субтрактивният процес обхваща основно цялата повърхност на субстрата. След това отделни области, които не са включени в диаграмата, се гравират или изрязват.

Как работи процесът на добавяне?

Повърхността на фолиото на субстрата е предварително обезмаслена. Панелите минават през вакуумна камера. Благодарение на вакуума, слоят положителен фоторезист е плътно компресиран по цялата площ на фолиото.

Положителният материал за фоторезиста е полимер, който има способността да се разтваря при ултравиолетово лъчение. Вакуумните условия елиминират възможния оставащ въздух между фолиото и фоторезиста.

Шаблонът на веригата се полага върху фоторезиста, след което панелите се излагат на интензивна ултравиолетова светлина. Тъй като маската оставя участъците от веригата прозрачни, фоторезистът в тези точки е изложен на UV радиация и се разтваря.

След това маската се отстранява и панелите се опрашват с алкален разтвор. Това, един вид проявител, спомага за разтварянето на облъчения фоторезист по границите на зоните на дизайна на веригата. Така медното фолио остава открито върху повърхността на субстрата.

След това панелите се поцинковат с мед. Медно фолиодейства като катод по време на процеса на галванизация. Откритите места са поцинковани с дебелина 0,02-0,05 mm. Площите, които остават под фоторезиста, не са поцинковани.

Медните следи са допълнително покрити с калаено-оловен състав или друго защитно покритие. Тези действия предотвратяват окисляването на медта и създават устойчивост за следващия етап от производството.

Ненужният фоторезист се отстранява от субстрата с помощта на киселинен разтворител. Медното фолио между схемата и покритието е изложено. Тъй като медта на веригата на печатната платка е защитена от калаено-олово съединение, проводникът тук не се влияе от киселина.

Техники за промишлено производство на електронни платки