Od kog materijala se prave štampane ploče? Osnovni materijali za proizvodnju štampanih ploča. Vizuelni prikaz materijala

Osnovni materijal – glavni nosač uređaja za montiranje i elektronskih kola štampane ploče. Osnovni materijal se isporučuje proizvođaču PCB-a u obliku "panela" i reže se na potrebnu veličinu za proizvodnju određene ploče. Postoji mnogo osnovnih materijala za štampane ploče različitih debljina i premaza, kao i različitih električnih i mehanička svojstva koji utiču na funkcionalnost elektronsko kolo. Vidi također PP materijali. Često je osnovni materijal fiberglas sa epoksidnom smolom (FR4), dostupan kao bakarna folija ili prepreg.

Getinax folija - komprimovani slojevi elektroizolacionog papira impregniranog fenolnom ili epoksifenolnom smolom kao vezivom, obloženih sa jedne ili obe strane bakarnom folijom.

Fleksibilnost izolacijski materijal – određuje se brojem ciklusa savijanja oko trna, čiji je promjer jednak nekoliko vrijednosti debljine fleksibilnog dijela.

Tvrda pozlata - Elektrolitičko tvrdo pozlaćenje je površina otporna na trenje koja se koristi za zlatne žice. Na bakarni trag galvaniziramo nikl. Zlato se zatim nanosi na nikl.

Valjana bakarna folija – ima relativno izduženje 5-6 puta veće od elektrolitičke folije, stoga ima veću fleksibilnost, sposobnost savijanja i mogućnost mašinske obrade bez raslojavanja. Je skupo. Koristi se u proizvodnji fleksibilnih štampanih ploča.

PCB osnovni materijal – materijal (dielektrik) na kojem je izrađen dizajn štampane ploče.

Neojačani osnovni materijali - bakarna folija presvučena smolom sa stanjem B - delimično polimerizovana smola ili sa stanjem C - potpuno polimerizovana smola, kao i tečni dielektrici i dielektrici presvučeni suvim filmom.

Dielektrici bez folije Postoje dvije vrste. 1. Sa adhezivnim slojem, koji se nanosi radi povećanja adhezione čvrstoće bakra nanesenog tokom procesa proizvodnje PP hemijskom metodom; 2. Sa katalizatorom uvedenim u zapreminu dielektrika, koji pospešuje taloženje hemijskog bakra.

PCB sa debelim bakrom - obično se naziva ploča sa debelim bakrom štampana ploča sa debljinom bakra >105µm. Takve ploče se koriste za visoke struje prebacivanja u automobilskoj i industrijska elektronika i za specifične zahtjeve klijenata. Bakar nudi najveću toplotnu provodljivost nakon srebra.
Ploče sa debelim slojem bakra omogućavaju vam:
Visoke sklopne struje
Optimalan prijenos topline uz lokalno grijanje
Povećani vijek trajanja, pouzdanost i nivo integracije
Međutim, prilikom projektovanja ploče, moraju se preduzeti posebne mere predostrožnosti u vezi sa procesom jetkanja; prihvatljive su samo šire strukture provodnika.

Prepregs – izolacijski jastuk koji se koristi za lijepljenje slojeva MPP-a. Izrađeni su od stakloplastike impregniranog nedovoljno polimerizovanim termoreaktivnim epoksidom ili drugim smolama.

SAF (prepreg niskog viskoziteta, prepreg niskog protoka) - ljepljivi materijal s kontroliranom fluidnošću, koji se koristi u proizvodnji GZhP-a, ima prianjanje i na stakloplastike i na poliimid.

Zlatna veza - PCB površina Bond gold je zajednički naziv za površine koje se mogu spajati, obično zlatne površine. Za spajanje se koriste: potapajuće pozlaćenje preko podsloja nikla (ENIG) za spajanje aluminijumske žice(Al), galvanizirano meko zlato za lijepljenje zlatnih žica (Au) i ENEPIG (nikl-paladijeva imersiona pozlata), koje je pogodno za obje metode lijepljenja.
Debljina zlatnog sloja za hemijsku (imerzijsku) pozlatu je oko 0,3-0,6µm, za elektrolitsku (meku) pozlatu oko 1,0-2,0µm i oko 0,05-0,1µm zlata plus 0,05-0,15µm paladijum za ENEPIG. Slojevi zlata su zasnovani na približno 3,0-6,0 µm nikla.

Folija fiberglas laminat – komprimirani slojevi stakloplastike impregnirani epoksifenolom ili epoksidnom smolom. U poređenju sa getinaxom, ima bolja mehanička i električna svojstva, veću otpornost na toplotu i manju apsorpciju vlage.

Tehnološki (potrošni) materijali za proizvodnju PP – fotorezisti, specijalne boje za sito, zaštitne maske, elektroliti za bakrene ploče, jetkanje itd.

Ojačani osnovni materijali i prepregi – netkani stakleni materijali razvijeni posebno za lasersku tehnologiju sa datom geometrijom filamenta i zadatom distribucijom filamenta (ravna strana u smjeru Z-ose), organski materijali s neorijentiranim rasporedom vlakana (aramid), prepreg za lasersku tehnologiju , standardne strukture na bazi staklene tkanine itd.

Folijski dielektrici – sastoje se od fiberglasa od niti; smola koja se koristi za impregnaciju stakloplastike; folija koja se koristi kao metalni premaz za folijske materijale.

Folija i poliimid bez folije – koristi se u elektronskoj opremi odgovorno imenovanje, koji radi u visoke temperature, za proizvodnju fleksibilnih štampanih ploča, GPC-a, krutih fleksibilnih štampanih ploča, kao i višeslojnih štampanih ploča, traka za nosače integrisanih kola i velikih hibridnih integrisanih kola sa do 1000 pinova.

Elektrolitička bakrena folija - jeftino; koristi se u proizvodnji GPC-a sa velikom gustinom uzoraka provodnika. Ima veću rezoluciju prilikom jetkanja bakra iz praznina u poređenju sa katanom.

CEM 1 je osnovni materijal za štampane ploče napravljene od višeslojnog papira. CEM 1 ima jezgro od papira impregniranog epoksidnom smolom i jedan vanjski sloj od stakloplastike. Zbog papirne osnove ovaj materijal nije pogodan za metalizaciju kroz rupe. Specifikacija materijala je sadržana u dokumentu IPC-4101.

IMDS – Međunarodni sistem podataka o materijalima . IMDS (www.mdsystem.com) su razvili proizvođači automobila kako bi se obuhvatio sastav materijala koji se koriste u automobilima, dijelovi, uređaji i sistemi za identifikaciju pojedinačnih komponenti materijala svakog vozila ili podgrupe (npr. motora).
Od stupanja na snagu Direktive o ELV (06/21/2003), dobavljači u automobilskoj industriji bili su u obavezi da dostave podatke o sastojcima svojih proizvoda kao dio IMDS-a kako bi se utvrdile dostupne stope oporavka.
Mora biti registrovan u IMDS:
Štampane ploče
Montirani PCB
Komponente
ZVEI i Automobilska industrija potpisali su dokument Montažni podaci o materijalu – Saradnja na deklaraciji podataka o materijalu:
Divizija elektronskih komponenti i sistema i Divizija štampanih ploča i elektronskih sistema u ZVEI – Nemačkom udruženju za elektronske i proizvođači električne energije razvio efikasan koncept za deklarisanje podataka o materijalima elektronske komponente i štampane ploče. Podatke o materijalima treba dobiti formiranjem međukorporativnih grupa proizvoda i standardnih vrijednosti. Ove tabele sa podacima o materijalu, nazvane "kišobran" specifikacije, uveliko pojednostavljuju deklaracije bez vidljivog gubitka tačnosti. Ovaj koncept se uspješno primjenjuje u automobilskoj industriji od 2004. godine.
Da bi primenio krovne specifikacije sa IMDS sistemom, IMDS je izdao Smernicu 019, Štampane ploče. Ove smjernice opisuju način unosa sadržaja materijala sklopljenih štampanih ploča.
Izvod iz tačke 5: Standardna pravila i smjernice za E/E (PCB komponenta) iz IMDS Preporuke 019: „Podaci PCB komponenti u IMDS, Umbrella Spec, IPC1752 ili sličnom formatu su prihvaćeni ako su dogovoreni između poslovnih partnera.“
Krovne specifikacije za IMDS koje je razvio ZVEI sa proizvođačima PCB-a.
Dinamički program olakšava prebrojavanje supstanci sadržanih u štampanoj ploči bilo koje veličine. Površina i broj slojeva su slobodni. Standardne tehnologije su pohranjene u bazi podataka.

RoHS - direktiva o zabrani štetnih supstanci. Ova odredba zakonodavstva Evropske unije to navodi elektronskih uređaja ne može sadržavati olovo ili druge štetne tvari. Za štampane ploče, usklađenost sa RoHS-om kontrolišu dve komponente: osnovni materijal i površina.

Trajanje: 2 sata (90 min.)

25.1 Osnovna pitanja

PP osnovni materijali;

Materijali za izradu elemenata tiskanog dizajna;

Tehnološki materijali za proizvodnju PP.

25.2 Tekst predavanja

25.2.1 Osnovni mPP osnovni materijali – do 40 min

Osnovni materijali za štampane ploče uključuju:

folijirani (s jedne ili obje strane) i neobloženi dielektrici (getinax, textolit, fiberglass, fiberglass, lavsan, poliimid, fluoroplastika itd.), keramički materijali i metalne (sa površinskim dielektričnim slojem) ploče od kojih izrađuju se osnove štampanih ploča;

izolacijski distančni materijal (ljepljive brtve - prepregovi) koji se koristi za lijepljenje MPP slojeva.

Za zaštitu površine PP-a od vanjskih utjecaja koriste se polimerni zaštitni lakovi i zaštitni slojevi premaza.

Prilikom odabira PP osnovnog materijala potrebno je obratiti pažnju na sljedeće: očekivane mehaničke efekte (vibracije, udarci, linearna ubrzanja, itd.); klasa tačnosti PP (razmak između provodnika); implementirane električne funkcije; performanse; pravila korištenja; Cijena.

Osnovni materijal mora dobro prianjati na metal provodnika, imati visoku mehaničku čvrstoću, zadržati svojstva kada je izložen klimatskim faktorima i imati sličan koeficijent toplinskog širenja u odnosu na metal provodnika.

Izbor materijala je određen:

električna izolaciona svojstva;

mehanička čvrstoća;

stabilnost parametara kada su izloženi agresivnom okruženju i promjenjivim uvjetima;

obradivost;

trošak.

Folijski dielektrici se proizvode sa vodljivim premazom od bakrene (rjeđe nikalne ili aluminijske) elektrolitičke folije debljine od 5 do 105 mikrona. Za poboljšanje čvrstoće prianjanja, folija je sa jedne strane premazana slojem hroma debljine 1…3 mikrona. Folija se odlikuje čistoćom sastava (nečistoće ne više od 0,05%), duktilnošću. Foliranje se vrši presovanjem na temperaturi od 160...180 0 C i pritisku od 5...15 MPa.

Dielektrici bez folije proizvode se u dvije vrste:

sa ljepljivim (adhezivnim) slojem debljine 50...100 mikrona (na primjer, sastav epoksidne gume), koji se nanosi za povećanje čvrstoće prianjanja hemijskog bakra nataloženog tokom procesa proizvodnje PP;

sa katalizatorom uvedenim u zapreminu dielektrika, koji potiče taloženje hemijskog bakra.

Laminirana plastika koja se sastoji od punila (elektroizolacioni papir, tkanina, fiberglas) i veziva (fenolna ili fenolna epoksidna smola) koristi se kao dielektrična podloga krutog PP. Laminirana plastika uključuje getinax, textolit i fiberglass.

Getinax je napravljen od papira i koristi se u normalnim klimatskim uslovima rada za kućnu opremu. Ima nisku cijenu, dobru obradivost i visoku apsorpciju vode.

Tekstolit je napravljen od pamučne tkanine.

Laminati od fiberglasa se proizvode od stakloplastike. U poređenju sa getinaksom, laminati od fiberglasa imaju bolje mehaničke i električne karakteristike, veća otpornost na toplinu, manja apsorpcija vlage. Međutim, oni imaju niz nedostataka: lošiju obradivost; veći trošak; značajna razlika (oko 30 puta) u koeficijentu toplinskog širenja bakra i fiberglasa u smjeru debljine materijala, što može dovesti do pucanja metalizacije u rupama tokom lemljenja ili tokom rada.

Za proizvodnju PCB-a koji se koriste u uvjetima povećane opasnosti od požara koriste se vatrootporni getinaksi i laminati od stakloplastike. Povećanje vatrootpornosti dielektrika postiže se uvođenjem usporivača požara u njihov sastav.

Uvođenje 0,1...0,2% paladijuma ili bakrovog oksida u lak koji impregnira stakloplastike poboljšava kvalitet metalizacije, ali blago smanjuje otpornost izolacije.

Za proizvodnju PCB-a koji osiguravaju pouzdan prijenos nanosekundnih impulsa, potrebno je koristiti materijale s poboljšanim dielektričnim svojstvima (smanjena dielektrična konstanta i tangenta dielektričnih gubitaka). Stoga se obećavajućim smatra upotreba baza napravljenih od organskih materijala s relativnom dielektričnom konstantom ispod 3,5. Nepolarni polimeri (fluoroplastika, polietilen, polipropilen) se koriste kao osnova za PP u mikrotalasnom opsegu.

Za proizvodnju GPP i GPC koji mogu izdržati višestruko savijanje koriste se dielektrici na bazi poliester filma (lavsan ili polietilen tereftalat), fluoroplasta, poliimida itd.

Izolacijski materijal za jastuke (prepregs) je napravljen od stakloplastike impregniranog nedovoljno polimeriziranom termoreaktivnom epoksidnom smolom (ili drugim smolama); izrađena od poliimida sa obostranim ljepljivim premazom i drugim materijalima.

Keramika se može koristiti kao osnovni materijal za PP.

Prednost keramičkog PP je bolje odvođenje toplote sa aktivnih elemenata, visoka mehanička čvrstoća, stabilnost električnih i geometrijskih parametara, smanjen nivo buke, niska apsorpcija vode i emisija gasova.

Nedostatak keramičkih ploča je krhkost, velika masa i male dimenzije (do 150x150 mm), dug proizvodni ciklus i veliko skupljanje materijala, visoka cijena.

PP uključen metalna baza koristi se u proizvodima sa visokim strujnim opterećenjem i na povišenim temperaturama. Kao osnovni materijali koriste se aluminijum, titan, čelik, bakar i legura gvožđa i nikla. Za dobivanje izolacijskog sloja na metalnoj podlozi koriste se specijalni emajli, keramika, epoksidne smole, polimerni filmovi, itd., izolacijski sloj na bazi aluminija može se dobiti anodnom oksidacijom.

Nedostatak metalnih emajliranih ploča je visoka dielektrična konstanta emajla, što onemogućuje njihovu upotrebu u visokofrekventnoj opremi.

Metalna osnova PCB-a se često koristi kao sabirnice za napajanje i uzemljenje, kao štit.

25.2.2 Materijali štampanih elemenata dizajna – do 35 min

Metalni premazi se koriste kao materijal za štampane elemente šara (provodnici, kontaktne pločice, krajnji kontakti itd.). Bakar se najčešće koristi za stvaranje glavnog sloja koji nosi struju. Keramičke štampane ploče koriste grafit.

Materijali koji se koriste za izradu metalnih premaza prikazani su u tabeli 25.1.

Tabela 25.1 – Metalni premazi koji se koriste za izradu štampanih elemenata dizajna

25.2.3 Tehnološki (potrošni materijal) mmaterijali za proizvodnju PP – do 15 min

Tehnološki materijali za proizvodnju PCB-a uključuju fotoreziste, specijalne ekranske boje, zaštitne maske, bakrene elektrolite, jetkanje itd.

Zahtjevi za potrošnim materijalima određeni su dizajnom PCB-a i proizvodnim procesom.

Fotorezisti moraju pružiti potrebnu rezoluciju kada se dobije uzorak kola i odgovarajuća hemijska otpornost. Fotorezisti mogu biti tečni ili suvi film (SPF).

Koriste se negativni i pozitivni fotorezisti. Kada se koriste negativni fotorezisti, izložena područja prazne štampane ploče ostaju na ploči, a neeksponirana područja se ispiru tokom razvoja. Kada se koriste pozitivni fotootpornici, izložena područja se ispiru tokom razvoja.

Rješenja za jetkanje moraju biti kompatibilna s otpornikom koji se koristi za jetkanje, biti neutralna prema izolacijskim materijalima i imati visoku stopu jetkanja. Kao elektroliti za jetkanje široko se koriste kiseli i alkalni rastvori bakar hlorida, rastvori na bazi gvožđe hlorida, rastvori na bazi amonijum persulfata i rastvori gvožđe-bakar hlorida.

Svi materijali moraju biti ekonomični i ekološki prihvatljivi.

Kvalitet isporučenih materijala je usklađen sa standardom IPC4101B, a sistem upravljanja kvalitetom proizvođača potvrđen je međunarodnim certifikatima ISO 9001:2000.

FR4 – laminat od stakloplastike klase otpornosti na vatru 94V-0 je najčešći materijal za proizvodnju štampanih ploča. Naša kompanija isporučuje sledeće vrste materijala za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča:

• Laminat od fiberglasa FR4 sa temperaturom prelaska stakla od 135ºS, 140ºS i 170ºS za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča. Debljina 0,5 - 3,0 mm sa folijom 12, 18, 35, 70, 105 mikrona.
• Osnovni FR4 za unutrašnje slojeve MPP sa temperaturama staklastog prelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS
• FR4 prepregovi sa temperaturama staklastog prelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS za presovanje MPP-a
• Materijali XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Materijali za ploče sa kontrolisanim odvođenjem toplote:
  • (aluminij, bakar, nehrđajući čelik) sa dielektrikom toplinske provodljivosti od 1 W/m*K do 3 W/m*K proizvođača Totking i Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Materijal HA-30 CEM-3 toplotne provodljivosti 1 W/m*K za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča.

Za neke namjene potreban je kvalitetan nefolijski dielektrik koji ima sve prednosti FR4 (dobra dielektrična svojstva, stabilnost karakteristika i dimenzija, visoka otpornost na štetne utjecaje). klimatskim uslovima). Za ove primjene možemo ponuditi FR4 laminat od stakloplastike bez folije.

U mnogim slučajevima gdje su potrebne prilično jednostavne tiskane ploče (u proizvodnji opreme za kućanstvo, raznih senzora, nekih komponenti za automobile itd.), odlična svojstva stakloplastike su suvišna, a pokazatelji proizvodnosti i cijene dolaze do izražaja. Ovdje možemo ponuditi sljedeće materijale:

• XPC, FR1, FR2 - folijski getinaks (baza od celuloznog papira impregniranog fenolnom smolom), široka primena u proizvodnji štampanih ploča za potrošačku elektroniku, audio i video opremu, u automobilskoj industriji (poređane po rastućem redosledu svojstava, i, shodno tome, cijena). Odlično štancanje.
• CEM-1 je laminat baziran na kompoziciji celuloznog papira i fiberglasa sa epoksidnom smolom. Štampice predivno.

U našem asortimanu se nalazi i elektrodeponovana bakarna folija za presovanje MPP proizvođača Kingboard. Folija se isporučuje u rolnama različitih širina, debljine folije su 12, 18, 35, 70, 105 mikrona, folije debljine 18 i 35 mikrona su gotovo uvek dostupne iz našeg skladišta u Rusiji.

Svi materijali su proizvedeni u skladu sa RoHS direktivom, sadržaj štetnih materija je potvrđen relevantnim sertifikatima i RoHS izveštajima o ispitivanju. Takođe, svi materijali, mnogi artikli imaju sertifikate itd.

Šta to predstavlja štampano ploče A?

Printed ploče A ili ploče A, je ploča ili ploča koja se sastoji od jednog ili dva provodljiva uzorka smještena na površini dielektrične baze, ili sistema provodljivih uzoraka smještenih u volumenu i na površini dielektrične baze, međusobno povezanih u skladu s principom električni dijagram, namijenjen za električni priključak i mehaničko pričvršćivanje elektronski proizvodi, kvantna elektronika i električni proizvodi instalirani na njemu - pasivne i aktivne elektronske komponente.

Najjednostavniji štampano ploče oh je ploče A, koji sa jedne strane sadrži bakrene provodnike štampano ploče s i povezuje elemente provodnog uzorka samo na jednoj od njegovih površina. Takve ploče s poznat kao jednoslojni štampano ploče s ili jednostrano štampano ploče s(skraćeno kao AKI).

Danas najpopularniji u proizvodnji i najrasprostranjeniji štampano ploče s, koji sadrže dva sloja, odnosno sadrže provodljivi uzorak na obje strane ploče s– dvostrano (dvoslojno) štampano ploče s(skraćeno DPP). Prolazni spojevi se koriste za povezivanje provodnika između slojeva. instalacija metalizirane i prelazne rupe. Međutim, ovisno o fizičkoj složenosti dizajna štampano ploče s, kada je ožičenje na obje strane ploče ne postaje previše složen u proizvodnji red dostupan višeslojni štampano ploče s(skraćeno MPP), gdje se provodni uzorak formira ne samo na dva vanjske strane ploče s, ali iu unutrašnjim slojevima dielektrika. U zavisnosti od složenosti, višeslojni štampano ploče s može se napraviti od 4,6,...24 ili više slojeva.

Za instalacija A elektronske komponente uključene štampano ploče s, potrebna je tehnološka operacija - lemljenje, kojim se dobija trajna veza delova od različitih metala unošenjem rastopljenog metala - lema koji ima više niske temperature topljenje od materijala dijelova koji se spajaju. Zalemljeni kontakti delova, kao i lem i fluks, dovode se u kontakt i podvrgavaju se zagrevanju na temperaturi iznad tačke topljenja lema, ali ispod temperature topljenja delova koji se leme. Kao rezultat toga, lem ulazi tečno stanje i vlaži površine delova. Nakon toga, zagrijavanje prestaje i lem prelazi u čvrstu fazu, formirajući vezu. Ovaj proces se može obaviti ručno ili uz pomoć specijalizirane opreme.

Prije lemljenja komponente se postavljaju štampano ploče Vodovi komponenti u prolazne rupe ploče s i zalemljeni na kontaktne jastučiće i/ili metalizirani unutrašnja površina rupe - tzv tehnologije instalacija A u rupe (THT Through Hole Technology - tehnologija instalacija A u rupe ili drugim riječima - pin instalacija ili DIP instalacija). Također, progresivnija površinska tehnologija postaje sve raširenija, posebno u masovnoj i masovnoj proizvodnji. instalacija A- naziva se i TMP (tehnologija instalacija A na površinu) ili SMT(tehnologija površinske montaže) ili SMD tehnologija (od uređaja za površinsku montažu - uređaj montiran na površinu). Njegova glavna razlika od "tradicionalne" tehnologije instalacija A u rupe je da su komponente montirane i zalemljene na kopnene jastučiće, koji su dio provodljivog uzorka na površini štampano ploče s. U površinskoj tehnologiji instalacija A Obično se koriste dvije metode lemljenja: reflow lemljenje pastom za lemljenje i lemljenje valovima. Glavna prednost metode valovitog lemljenja je mogućnost istovremenog lemljenja obje nadgradne komponente ploče s, i u rupe. Istovremeno, talasno lemljenje je najproduktivnija metoda lemljenja kada instalacija e u rupe. Reflow lemljenje se zasniva na upotrebi posebnog tehnološkog materijala - paste za lemljenje. Sadrži tri glavne komponente: lem, fluks (aktivatore) i organska punila. Lemljenje paste nanosi se na kontaktne jastučiće bilo pomoću dozatora ili kroz šablona, zatim se elektronske komponente ugrađuju sa vodovima na pastu za lemljenje i zatim se proces prelivanja lema sadržanog u pasti za lemljenje odvija u posebnim pećima zagrijavanjem štampano ploče s sa komponentama.

Da bi se izbjeglo i/ili spriječilo slučajno kratki spoj provodnici iz različitih kola tokom procesa lemljenja, proizvođači štampano ploče koristi se zaštitna maska ​​za lemljenje (engleska lemna maska; poznata i kao "briljantna") - sloj izdržljivog polimernog materijala dizajniranog za zaštitu vodiča od ulaska lema i fluksa tijekom lemljenja, kao i od pregrijavanja. Lemljenje maska pokriva provodnike i ostavlja jastučiće i konektore oštrica otvorenim. Najčešće boje maski za lemljenje koje se koriste u štampano ploče A x - zelena, zatim crvena i plava. Treba to imati na umu lemljenje maska ne štiti ploče od vlage tokom rada ploče s a za zaštitu od vlage koriste se posebni organski premazi.

U najpopularnijim sistemskim programima kompjuterski potpomognuto projektovanje štampano ploče I elektronskih uređaja(skraćeno CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), obično postoje pravila povezana sa maskom za lemljenje. Ova pravila definiraju razmak/odmak koji se mora održavati između ruba podloge za lemljenje i ruba maske za lemljenje. Ovaj koncept je ilustrovan na slici 2(a).

Sitotisak ili označavanje.

Označavanje (eng. Silkscreen, legenda) je proces u kojem proizvođač primjenjuje informacije o elektronskim komponentama i koji pomaže da se olakša proces montaže, pregleda i popravke. Uobičajeno, oznake se primjenjuju za označavanje referentnih tačaka i položaja, orijentacije i ocjene elektronskih komponenti. Također se može koristiti za bilo koju svrhu dizajna štampano ploče, na primjer, naznačite naziv kompanije, upute za postavljanje (ovo se široko koristi na starim matičnim pločama ploče A X personalni računari) itd. Označavanje se može primijeniti na obje strane ploče s a nanosi se najčešće sitotiskom (sitotiskom) specijalnom bojom (termičkom ili UV sušenjem) bijele, žute ili crne boje. Slika 2 (b) prikazuje oznaku i površinu komponenti, napravljenih bijelim oznakama.

Struktura slojeva u CAD-u

Kao što je navedeno na početku ovog članka, štampano ploče s može biti napravljen od više slojeva. Kada štampano ploče A dizajniran pomoću CAD-a, često se može vidjeti u strukturi štampano ploče s nekoliko slojeva koji ne odgovaraju potrebnim slojevima sa ožičenjem od provodljivog materijala (bakar). Na primjer, slojevi za označavanje i maske za lemljenje su neprovodni slojevi. Prisustvo vodljivih i neprovodnih slojeva može dovesti do zabune, jer proizvođači koriste izraz sloj kada misle samo na provodne slojeve. Od sada ćemo koristiti termin "slojevi" bez "CAD" samo kada govorimo o provodnim slojevima. Ako koristimo izraz "CAD slojevi" mislimo na sve vrste slojeva, odnosno na provodne i neprovodne slojeve.

Struktura slojeva u CAD-u:

Slika 3 prikazuje tri razne strukture slojeva. Narandžasta boja naglašava provodne slojeve u svakoj strukturi. Visina ili debljina konstrukcije štampano ploče s može varirati ovisno o namjeni, ali najčešće korištena debljina je 1,5 mm.

Vrste kućišta elektronskih komponenti

Danas na tržištu postoji veliki izbor tipova kućišta elektronskih komponenti. Obično postoji nekoliko tipova kućišta za jedan pasivni ili aktivni element. Na primjer, isto mikrokolo možete pronaći i u QFP paketu (iz engleskog Quad Flat Package - familije paketa mikrokola sa planarnim iglama smještenim na sve četiri strane) i u LCC paketu (od engleskog Leadless Chip Carrier-a - je niskoprofilno kvadratno keramičko kućište sa kontaktima koji se nalaze na dnu).

U osnovi postoje 3 velike porodice elektronskih kućišta:

Kontaktna podloga štampano ploče s(engleska zemlja)

Kontaktna podloga štampano ploče s- dio provodnog uzorka štampano ploče s, koji se koristi za električno povezivanje instaliranih elektronskih proizvoda. Kontaktna podloga štampano ploče s Predstavlja dijelove bakrenog provodnika koji su izloženi sa lemne maske, gdje su zalemljeni komponentni vodovi. Postoje dvije vrste jastučića - kontaktne pločice instalacija rupe za instalacija A u rupe i planarne jastučiće za površinu instalacija A- SMD jastučići. Ponekad su SMD preko jastučića vrlo slični via jastučićima. instalacija A u rupe.

Slika 4 prikazuje jastučiće za 4 različite elektronske komponente. Osam za IC1 i dva za R1 SMD jastučiće, respektivno, kao i tri jastučića sa rupama za Q1 i PW elektronske komponente.

Bakarni provodnici

Bakarni provodnici se koriste za spajanje dve tačke na štampano ploče e - na primjer, za spajanje između dva SMD jastučića (slika 5.), ili za spajanje SMD jastučića na jastučić instalacija rupu ili za spajanje dva vijasa.

Provodnici mogu imati različite proračunske širine u zavisnosti od struja koje teku kroz njih. Takođe, na visokim frekvencijama potrebno je izračunati širinu provodnika i razmake između njih, jer otpor, kapacitet i induktivnost provodničkog sistema zavise od njihove dužine, širine i njihovog relativnog položaja.

Kroz obložene vias štampano ploče s

Kada trebate spojiti komponentu koja se nalazi na gornjem sloju štampano ploče s sa komponentom koja se nalazi na donjem sloju, koriste se propusni spojevi koji povezuju elemente vodljivog uzorka na različitim slojevima štampano ploče s. Ove rupe propuštaju struju štampano ploče u. Slika 6 prikazuje dvije žice koje počinju na jastučićima komponente na gornjem sloju i završavaju na podlogama druge komponente na donjem sloju. Svaki provodnik ima svoju rupu koja vodi struju od gornjeg sloja do donjeg sloja.

Slika 6. Povezivanje dva mikrokola kroz provodnike i metalizirane spojeve na različitim stranama štampano ploče s

Slika 7 daje detaljniji prikaz poprečnog presjeka 4-sloja štampano ploče. Ovdje boje označavaju sljedeće slojeve:

Na modelu štampano ploče s, Slika 7 prikazuje provodnik (crveni) koji pripada gornjem provodnom sloju, a koji prolazi kroz ploče y pomoću prolaza, a zatim nastavlja svoju putanju duž donjeg sloja (plavo).

Slika 7. Prolaz provodnika iz gornjeg sloja štampano ploče y i nastavlja svoj put na donjem sloju.

"Slijepa" metalizirana rupa štampano ploče s

U HDI-u (međusobno povezivanje visoke gustine - velika gustoća veze) štampano ploče A x, potrebno je koristiti više od dva sloja, kao što je prikazano na slici 7. Tipično, u višeslojnim strukturama štampano ploče s Na kojima je instalirano mnogo IC-a, odvojeni slojevi se koriste za napajanje i uzemljenje (Vcc ili GND), i na taj način se vanjski slojevi signala oslobađaju od napojnih šina, što olakšava usmjeravanje signalnih žica. Postoje i slučajevi kada signalni provodnici moraju proći od vanjskog sloja (gornjeg ili donjeg) duž najkraćeg puta kako bi se osigurala potrebna karakteristična impedancija, zahtjevi galvanske izolacije i na kraju zahtjevi za otpornost na elektrostatičko pražnjenje. Za ove vrste priključaka koriste se slijepe metalizirane rupe (Blind via - “blind” ili “blind”). To se odnosi na spajanje rupa vanjski sloj sa jednim ili više unutrašnjih, što vam omogućava da vezu učinite minimalnom po visini. Slijepa rupa počinje na vanjskom sloju i završava se na unutrašnjem sloju, zbog čega ima prefiks "slijepi".

Da saznate koja je rupa prisutna ploče e, možete staviti štampano ploče iznad izvora svjetlosti i pogledajte - ako vidite svjetlost koja dolazi iz izvora kroz rupu, onda je ovo prelazna rupa, inače je slijepa.

Slijepi spojevi su korisni za korištenje u dizajnu ploče s, kada ste ograničeni veličinom i imate premalo prostora za postavljanje komponenti i usmjeravanje signalnih žica. Možete postaviti elektronske komponente sa obe strane i maksimalno iskoristiti prostor za ožičenje i druge komponente. Ako su prijelazi napravljeni kroz rupe, a ne slijepe, trebat će vam dodatni prostor za rupe jer rupa zauzima prostor sa obe strane. U isto vrijeme, slijepe rupe se mogu nalaziti ispod tijela čipa - na primjer, za ožičenje velikih i složenih BGA komponente.

Na slici 8 prikazane su tri rupe koje su dio četverosloja štampano ploče s. Ako pogledamo s lijeva na desno, prvo što ćemo vidjeti je prolazna rupa kroz sve slojeve. Druga rupa počinje na gornjem sloju i završava se na drugom unutrašnjem sloju - L1-L2 slijepi prolaz. Konačno, treća rupa počinje u donjem sloju i završava se u trećem sloju, tako da kažemo da je slijepa preko L3-L4.

Glavni nedostatak ove vrste rupa je što je više visoka cijena proizvodnja štampano ploče s sa slijepim rupama, u odnosu na alternativne prolazne rupe.

Hidden vias

engleski Zakopano preko - “skriveno”, “ukopano”, “ugrađeno”. Ovi spojevi su slični slijepim spojevima, osim što počinju i završavaju na unutrašnjim slojevima. Ako pogledamo sliku 9 s lijeva na desno, možemo vidjeti da prva rupa prolazi kroz sve slojeve. Drugi je slijepi preko L1-L2, a posljednji je skriveni preko L2-L3, koji počinje na drugom sloju i završava se na trećem sloju.

Slika 9. Poređenje prolaza, slijepe rupe i ukopane rupe.

Tehnologija proizvodnje slijepih i skrivenih spojeva

Tehnologija izrade takvih rupa može biti različita, ovisno o dizajnu koji je programer postavio i ovisno o mogućnostima fabrika a-proizvođač. Razlikujemo dva glavna tipa:

Rupa je izbušena u dvostranom radnom komadu DPP, metaliziran, ugraviran i onda ovaj radni komad, u suštini gotov dvoslojni štampano ploče A, utisnut kroz prepreg kao dio višeslojne predforme štampano ploče s. Ako je ovo prazno mjesto na vrhu "pita" MPP, onda dobijemo slijepe rupe, ako u sredini, onda dobijemo skrivene otvore.

1. U komprimovanom radnom komadu izbušena je rupa MPP, dubina bušenja se kontroliše kako bi se precizno pogodile jastučići unutrašnjih slojeva, a zatim dolazi do metalizacije rupe. Na ovaj način dobijamo samo slijepe rupe.

U složenim strukturama MPP Mogu se koristiti kombinacije gore navedenih tipova rupa - Slika 10.

Slika 10. Primjer tipične kombinacije tipova prolaza.

Imajte na umu da korištenje slijepih rupa ponekad može dovesti do smanjenja troškova projekta u cjelini, zbog uštede na ukupnom broju slojeva, bolje sljedivosti i smanjenja veličine štampano ploče s, kao i mogućnost nanošenja komponenti sa finijim nagibom. Međutim, u svakom konkretan slučaj odluku o njihovoj upotrebi treba donijeti individualno i razumno. Međutim, ne treba pretjerano koristiti složenost i raznolikost vrsta slijepih i skrivenih rupa. Iskustvo pokazuje da kada birate između dodavanja druge vrste slijepe rupe u dizajn ili dodavanja još jednog para slojeva, bolje je dodati nekoliko slojeva. U svakom slučaju, dizajn MPP mora biti dizajniran uzimajući u obzir kako će se tačno implementirati u proizvodnju.

Završni metalni zaštitni premazi

Dobivanje ispravnog i pouzdanog lemne veze V elektronska oprema zavisi od mnogih dizajnerskih i tehnoloških faktora, uključujući odgovarajući nivo lemljivosti elemenata koji se spajaju, kao što su komponente i štampano provodnici. Za održavanje lemljivosti štampano ploče prije instalacija A elektronske komponente, osiguravaju ravnost premaza i za pouzdane instalacija A lemnih spojeva, bakarna površina jastučića mora biti zaštićena štampano ploče s od oksidacije, tzv. završni metal zaštitni premaz.

Kada gledate drugačije štampano ploče s, možete primijetiti da kontaktne pločice gotovo nikada nemaju bakarnu boju, često su i uglavnom srebrne, sjajne zlatne ili mat sive. Ove boje određuju vrste završnih metalnih zaštitnih premaza.

Najčešći način zaštite zalemljenih površina štampano ploče je oblaganje bakrenih kontaktnih pločica slojem srebrne legure kalaj-olovo (POS-63) - HASL. Većina proizvedenih štampano ploče zaštićen HASL metodom. Vruće kalajisanje HASL - postupak vrućeg kalajisanja ploče s, potapanjem na ograničeno vrijeme u kupku rastopljenog lema i brzim uklanjanjem upuhujući mlaz vrućeg zraka, uklanjajući višak lema i izravnavajući premaz. Ovaj premaz dominira za nekoliko posljednjih godina, uprkos svojim ozbiljnim tehničkim ograničenjima. Plat s, na ovaj način proizvedeni, iako dobro zadržavaju lemljivost tokom cijelog perioda skladištenja, nisu pogodni za neke primjene. Visoko integrisani elementi koji se koriste u SMT tehnologije instalacija A, zahtijevaju idealnu planarnost (ravnost) kontaktnih pločica štampano ploče. Tradicionalni HASL premazi ne ispunjavaju zahtjeve planarnosti.

Primjenjuju se tehnologije premaza koje zadovoljavaju zahtjeve planarnosti hemijske metode premazi:

Potapanje zlatom (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), što je tanak zlatni film koji se nanosi preko podsloja nikla. Funkcija zlata je da pruži dobru lemljivost i zaštiti nikl od oksidacije, a sam nikal služi kao barijera koja sprečava međusobnu difuziju zlata i bakra. Ovaj premaz osigurava odličnu planarnost kontaktnih pločica bez oštećenja štampano ploče, osigurava dovoljnu čvrstoću lemnih spojeva napravljenih lemovima na bazi kositra. Njihov glavni nedostatak je visoka cijena proizvodnje.

Immersion Tin (ISn) – sivi mat hemijski premaz koji obezbeđuje visoku ravnost štampano web stranice ploče s i kompatibilan sa svim metodama lemljenja od ENIG-a. Proces nanošenja potapajućeg kalaja sličan je postupku nanošenja potopljenog zlata. Imerzioni lim pruža dobru lemljivost nakon dugotrajnog skladištenja, što je osigurano uvođenjem organometalnog podsloja kao barijere između bakra kontaktnih jastučića i samog kalaja. Kako god, ploče s, obložene potapajućim limom, zahtijevaju pažljivo rukovanje i treba ih čuvati u vakuumu upakovane u suhim ormarićima i ploče s sa ovim premazom nisu pogodni za proizvodnju tastatura/touch panela.

Kada koristite računare i uređaje sa blade konektorima, kontakti blade konektora su podložni trenju tokom rada. ploče s Zbog toga su krajnji kontakti galvanizovani debljim i čvršćim slojem zlata. Galvanska pozlata spojnica noževa (Gold Fingers) - premaz iz porodice Ni/Au, debljina premaza: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 µm Au. Premaz se nanosi elektrohemijskim taloženjem (galvanizacija) i koristi se prvenstveno na krajnjim kontaktima i lamelama. Debeli, zlatni premaz ima visoku mehaničku čvrstoću, otpornost na abraziju i štetne uticaje okoline. Nezamjenjiv tamo gdje je važno osigurati pouzdan i izdržljiv električni kontakt.

Elektronska štampana ploča (ruska skraćenica - PP, engleska - PCB) je sheet panel, gdje se nalaze međusobno povezane mikroelektronske komponente. Štampane ploče se koriste kao dio različite elektronske opreme, počevši od jednostavnih zvona na vratima, kućnih radija, studijskih radija do složenih radarskih i kompjuterskih sistema. Tehnološki, proizvodnja elektronskih štampanih ploča uključuje stvaranje veza sa provodljivim "filmskim" materijalom. Takav materijal se nanosi („štampa”) na izolacionu ploču, koja se naziva podloga.

Elektronske štampane ploče označile su početak formiranja i razvoja sistema električnih interkonekcija razvijenih sredinom 19. stoljeća.

Metalne trake (šipke) su prvobitno korištene za glomazne električne komponente postavljene na drvenu podlogu.

Postupno su metalne trake zamijenile provodnike s vijčanim terminalima. Modernizirana je i drvena podloga, dajući prednost metalu.

Ovako je izgledao prototip moderne proizvodnje PP. Slična dizajnerska rješenja korištena su sredinom 19. stoljeća

Potrebna je praksa korištenja kompaktnih elektronskih dijelova malih dimenzija jedinstveno rešenje na osnovnoj osnovi. I tako je 1925. izvjesni Charles Ducasse (SAD) pronašao takvo rješenje.

Američki inženjer je predložio jedinstven način organiziranje električnih priključaka na izoliranoj ploči. Koristio je električno provodljivo mastilo i matricu da prenese dijagram strujnog kola na ploču.

Nešto kasnije, 1943. godine, Englez Paul Eisler patentirao je i izum za urezivanje provodnih kola na bakrenoj foliji. Inženjer je koristio izolacionu ploču laminiranu folijskim materijalom.

Međutim, aktivna upotreba Eislerove tehnologije zabilježena je tek u periodu 1950-60, kada su izumili i savladali proizvodnju mikroelektronskih komponenti - tranzistora.

Tehnologiju proizvodnje kroz rupe na višeslojnim štampanim pločama patentirao je Hazeltyne (SAD) 1961. godine.

Dakle, zahvaljujući povećanju gustine elektronskih delova i bliskom rasporedu spojnih vodova, nova era PCB dizajn.

Elektronska štampana ploča - proizvodnja

Generalizirana vizija procesa: pojedinačni elektronski dijelovi su raspoređeni po cijeloj površini izolacijske podloge. Instalirane komponente se zatim spajaju lemljenjem na strujne krugove.

Takozvani kontaktni „prsti“ (pinovi) nalaze se duž ekstremnih područja podloge i djeluju kao sistemski konektori.

Kontaktnim „prstima“ se organizuje komunikacija sa perifernim štampanim pločama ili povezivanje eksternih upravljačkih kola. Elektronska štampana ploča je dizajnirana za ožičenje kola koje podržava jednu ili više funkcija istovremeno.

Proizvode se tri vrste elektronskih štampanih ploča:

1. Jednostrano.
2. Dvostrano.
3. Višeslojni.

Jednostrane štampane ploče odlikuju se postavljanjem delova isključivo na jednoj strani. Ako se kompletni dijelovi kola ne uklapaju na jednostranu ploču, koristi se dvostrana opcija.

Materijal podloge

Podloga koja se tradicionalno koristi u štampanim pločama obično je napravljena od fiberglasa u kombinaciji sa epoksidnom smolom. Podloga je sa jedne ili dvije strane prekrivena bakarnom folijom.

Elektroničke štampane ploče napravljene od papira od fenolne smole, takođe presvučene bakrenim filmom, smatraju se isplativim za proizvodnju. Stoga se češće od drugih varijacija koriste za opremanje elektroničke opreme za kućanstvo.

Veze se izvode premazivanjem ili jetkanjem bakrene površine podloge. Bakarne staze su presvučene kalaj-olovnom kompozicijom za zaštitu od korozije. Kontaktne igle na štampanim pločama premazane su slojem kalaja, zatim nikla i na kraju zlata.

Izvođenje operacija vezivanja

Tehnologija površinske montaže uključuje korištenje ravnih (u obliku slova J) ili ugaonih (u obliku slova L) grana. Zbog takvih grananja svaki elektronski dio je direktno povezan sa štampanim kolom.

Upotrebom složene paste (ljepilo + fluks + lem), elektronski dijelovi se privremeno drže na mjestu kontakta. Zadržavanje se nastavlja sve dok se štampana ploča ne ubaci u pećnicu. Tamo se lem topi i povezuje dijelove strujnog kola.

Uprkos izazovima postavljanja komponenti, tehnologija površinske montaže ima još jednu važnu prednost.

Ova tehnika eliminiše dugotrajan proces bušenja i umetanja zaptivki za vezivanje, kao što se praktikuje kod zastarele metode kroz rupe. Međutim, obje tehnologije i dalje se aktivno koriste.

Dizajn elektronskih štampanih ploča

Svaka pojedinačna elektronska štampana ploča (serija ploča) dizajnirana je za jedinstvenu funkcionalnost. Dizajneri elektronskih štampanih ploča okreću se dizajnu sistema i specijalizovanog "softvera" za postavljanje kola na štampanu ploču.

Razmak između provodnih staza obično se mjeri u vrijednostima ne većim od 1 mm. Izračunavaju se lokacije rupa za provodnike komponenti ili kontaktne tačke.

Sve ove informacije se prevode u softverski format kompjutera koji upravlja mašinom za bušenje. Na isti način je programirana i automatska mašina za proizvodnju elektronskih štampanih ploča.

Nakon što je dijagram sklopa postavljen, negativna slika kola (maske) se prenosi na transparentan list plastika. Područja negativne slike koja nisu uključena u sliku kola su označena crnom bojom, a sam krug ostaje transparentan.

Industrijska proizvodnja elektronskih štampanih ploča

Tehnologije proizvodnje elektronskih štampanih ploča omogućavaju uslove proizvodnje u čistom okruženju. Atmosfera i objekti proizvodnih prostorija se automatski kontrolišu na prisustvo zagađivača.

Mnoge kompanije za proizvodnju elektronskih štampanih ploča praktikuju jedinstvenu proizvodnju. I unutra standardni obrazac proizvodnja dvostrane štampe elektronska tabla tradicionalno uključuje sljedeće korake:

Izrada baze

1. Fiberglas se uzima i prolazi kroz procesni modul.
2. Impregniran epoksidnom smolom (uranjanjem, prskanjem).
3. Stakleno vlakno se na mašini valja do željene debljine podloge.
4. Osušite podlogu u pećnici i stavite je na velike ploče.
5. Paneli su složeni u hrpe, naizmjenično sa bakrenom folijom i podlogom premazanom ljepilom.

Na kraju se slagalice stavljaju pod presu, gde se na temperaturi od 170°C i pritisku od 700 kg/mm2 presuju 1-2 sata. Epoksidna smola stvrdne, bakarna folija se pod pritiskom vezuje za materijal podloge.

Bušenje i kalajisanje rupa

1. Uzima se nekoliko podložnih ploča, postavljaju jedna na drugu i čvrsto fiksiraju.
2. Preklopljeni snop se postavlja u CNC mašinu, gde se buše rupe prema šematskom uzorku.
3. Napravljene rupe su očišćene od viška materijala.
4. Unutrašnje površine provodnih rupa su presvučene bakrom.
5. Neprovodne rupe ostaju neprevučene.

Izrada crteža štampane ploče

Uzorak PCB kola je kreiran korištenjem aditivnog ili suptraktivnog principa. U slučaju opcije aditiva, podloga se premazuje bakrom prema željenom uzorku. U ovom slučaju, dio izvan sheme ostaje neobrađen.

Proces oduzimanja prvenstveno pokriva ukupnu površinu podloge. Zatim se pojedina područja koja nisu uključena u dijagram urezuju ili izrezuju.

Kako funkcionira proces aditiva?

Površina folije podloge je prethodno odmašćena. Paneli prolaze kroz vakuumsku komoru. Zbog vakuuma, sloj pozitivnog fotorezist materijala je čvrsto sabijen po cijeloj površini folije.

Pozitivan materijal za fotorezist je polimer koji ima sposobnost topljivosti pod ultraljubičastim zračenjem. Uslovi vakuuma eliminišu svaki mogući preostali zrak između folije i fotorezista.

Šablon kruga se postavlja na vrh fotorezista, nakon čega se paneli izlažu intenzivnom ultraljubičastom svjetlu. Pošto maska ​​ostavlja delove kruga providnim, fotorezist na ovim tačkama je izložen UV zračenju i rastvara se.

Zatim se maska ​​skida i paneli se oprašuju alkalnim rastvorom. Ovo, neka vrsta razvijača, pomaže u rastvaranju ozračenog fotootpora duž granica područja dizajna kola. Tako bakrena folija ostaje izložena na površini podloge.

Zatim su ploče pocinčane bakrom. Bakarna folija služi kao katoda tokom procesa galvanizacije. Izložena područja su pocinkovana na debljinu od 0,02-0,05 mm. Preostala područja ispod fotorezista nisu pocinkovana.

Bakarni tragovi se dodatno premazuju kalaj-olovnom kompozicijom ili drugim zaštitnim premazom. Ova dejstva sprečavaju oksidaciju bakra i stvaraju otpornost za sledeću fazu proizvodnje.

Nepotreban fotorezist se uklanja sa podloge pomoću kiselog rastvarača. Bakrena folija između dizajna kola i premaza je izložena. Budući da je bakar PCB kola zaštićen spojem kalaja i olova, na vodič ovdje ne djeluje kiselina.

Tehnike industrijske proizvodnje elektronskih ploča