تخته های مدار از چه چیزی ساخته شده اند؟ راهنمای سازنده PCB برای مواد برد

از اکثر مهندسان بپرسید که یک برد مدار از چه چیزی ساخته شده است و تنها یک کلمه را دریافت خواهید کرد: فایبرگلاس. این پاسخ درست است، اما تنها لایه اول یک داستان طولانی تر را پوشش می دهد. برد مدار چاپی مجموعه ای از مواد است که به دقت مهندسی شده اند و هر یک از آنها باید جایگاه خود را به دست آورند. زیرلایه بدنه و عایق الکتریکی آن را به تخته می بخشد، مس جریان را حمل می کند، ماسک لحیم کاری از سطح محافظت می کند و پایان نهایی مس را برای سال ها قابل لحیم نگه می دارد.

ما از سال 2013 در تاسیسات Guangde خود تخته هایی را از پانل های ساده یک طرفه تا پشته های 32 لایه تولید می کنیم، بنابراین تمایل داریم به این سوال همانطور که یک سازنده پاسخ می دهد پاسخ دهیم. سوال اصلی این نیست که یک PCB به طور کلی از چه چیزی ساخته شده است، بلکه این است که کدام ترکیب از مواد در طول عمر مورد انتظار محصول شما در محیط زیست باقی می ماند.

اجزای اصلی یک برد مدار

اصطلاحات را حذف کنید و تقریباً هر تخته از فهرست کوتاهی از مواد ساخته شده است:

• بستر: پایه عایق، معمولاً فایبرگلاس بافته شده با رزین اپوکسی.
• فویل مسی: روی بستر لمینت شده و به صورت ردپاها، پدها و صفحات حک شده است.
• آبکاری: مس و گاهی قلع یا طلا که در داخل سوراخ های حفر شده برای اتصال لایه ها رسوب می کند.
• ماسک لحیم کاری: پوشش رنگی که همه چیز را می پوشاند به جز پدهایی که برای لحیم کاری نیاز دارید.
• Silkscreen: افسانه چاپ شده که اجزاء و تعیین کننده های مرجع را مشخص می کند.
• پوشش سطح: یک لایه نازک فلزی یا آلی که از اکسید شدن مس در معرض جلوگیری می کند.

هر یک از این مواد را می توان تعویض، ارتقا یا ضخیم کرد و هر جایگزینی هزینه، قابلیت ساخت و قابلیت اطمینان میدان را به طور همزمان تغییر می دهد.

بستر: پارچه شیشه ای، رزین و موارد جایگزین

استاندارد FR-4 با پارچه شیشه ای بافته شده شروع می شود. این پارچه به رزین اپوکسی آغشته می شود و تا حدی به ورقه ای به نام prepreg تبدیل می شود، سپس روی هم قرار می گیرد و تحت حرارت و فشار فشار داده می شود تا زمانی که رزین جاری و سخت شود. نتیجه سفت، از نظر ابعادی پایدار و یک عایق عالی است: شیشه استحکام مکانیکی را تامین می کند در حالی که رزین رفتار الکتریکی و حرارتی را مشخص می کند.

از آن نقطه شروع خانواده به سرعت منشعب می شود:

• FR-4 در گریدهای استاندارد، با Tg بالا و بدون هالوژن، پیشتاز این صنعت است.
• CEM-1 و CEM-3، اپوکسی های کامپوزیت با هسته شیشه ای نبافته برای محصولات حساس به هزینه.
• FR-1 و FR-2، لمینت های کاغذی مورد استفاده در تخته های یک طرفه بسیار کم هزینه.
• فیلم پلی‌آمید، پایه انعطاف‌پذیر برای FPC و طرح‌های انعطاف‌پذیر سفت و سخت که نیاز به خم شدن دارند.
• ورقه‌های PTFE و هیدروکربنی پر شده با سرامیک، زمانی انتخاب می‌شوند که تلفات سیگنال باید در فرکانس‌های گیگاهرتز کم بماند.

بیشتر معاوضه های مهم در سیستم رزین به جای مس انجام می شود. دمای انتقال شیشه، دمای تجزیه، ثابت دی الکتریک و جذب رطوبت همگی از شیمی ورقه ورقه ناشی می شوند.

مدار چاپی OSP دو طرفه PCBهای FR4 از یک بستر فایبرگلاس رزین اپوکسی استفاده می کنند که استحکام مکانیکی عالی، مقاومت در برابر دمای بالا و خواص عایق الکتریکی را ارائه می دهد. آنها یک ... مشاهده محصول →

یک برد FR-4 دو طرفه با روکش OSP نمونه روزمره است: ورقه ورقه استاندارد، ضخامت استاندارد، و روکشی که مناسب لحیم کاری با حجم بالا بدون هزینه اضافی است.

مس: بخشی که جریان را حمل می کند

مس دومین عنصر ضروری است. فویل بر اساس وزن مشخص می شود، و تبدیل ارزش به خاطر سپردن دارد: یک اونس مس پخش شده روی یک فوت مربع تقریباً 35 میکرون ضخامت دارد. طرح‌های دیجیتالی ریز معمولاً روی فویل‌های نیم اونسی یا یک اونسی اجرا می‌شوند، تخته‌های قدرت تا دو اونس افزایش می‌یابند و کارهای مسی سنگین به سه اونس و بیشتر می‌رسد.

مس در جاهای بیشتری نسبت به آثار قابل مشاهده ظاهر می شود. در طول ساخت، مس اضافی در هر سوراخ حفر شده با آبکاری آبکاری می شود تا دیواره بشکه ای پیوسته تشکیل شود و لایه های بیرونی قبل از حکاکی با الگو آبکاری می شوند. کیفیت آن آبکاری، نه فقط ضخامت آن، تعیین می کند که آیا یک ویا از چرخه حرارتی مکرر جان سالم به در می برد یا خیر.

هنگامی که تقاضاهای فعلی افزایش می یابد، پاسخ اغلب مس بیشتر است تا مساحت تخته بیشتر. سازه‌های مسی سنگین بار را در سراسر لایه‌های داخلی پخش می‌کنند که افزایش دما را بدون سینک حرارتی خارجی تحت کنترل نگه می‌دارد.

14 لایه مس PCBهای مس ضخیم از فویل مس فوق العاده ضخیم از 3 اونس تا 20 اونس استفاده می کنند که دارای ظرفیت استثنایی انتقال جریان (بیش از 100 آمپر) و مقاومت در برابر دمای بالا هستند. مشاهده محصول →

وقتی فایبرگلاس انتخاب اشتباهی است

FR-4 به اکثر سؤالات پاسخ می دهد، اما سه خانواده مادی در زمانی که نمی توانند مسئولیت را بر عهده می گیرند.

تخته های فلزی و هسته ای مسی

هنگامی که گرما باید به سرعت از تخته خارج شود از آلومینیوم به عنوان پایه استفاده می شود. یک لایه دی الکتریک نازک به آلومینیوم چسبانده شده است، مدار مسی در بالا حک شده است و پشتی فلزی به عنوان پخش کننده حرارت عمل می کند. نسخه های هسته مسی فراتر رفته و دارای چگالی جریان بسیار بالایی در روشنایی LED، درایوهای موتور و تبدیل نیرو هستند. همانطور که نازک است، آن لایه دی الکتریک هنوز باید ولتاژ کاری کامل را نگه دارد، بنابراین ضخامت و هدایت حرارتی آن دو عددی هستند که ابتدا ارزش بررسی دارند.

PCB آلومینیومی یک طرفه زیرلایه های فلزی از آلومینیوم، مس و سایر فلزات به عنوان لایه رسانای حرارتی هسته خود استفاده می کنند. یک دی الکتریک عایق تخصصی اتلاف گرمای عالی را به دست می آورد... مشاهده محصول →

بسترهای سرامیکی

آلومینا و نیترید آلومینیوم رسانایی گرمایی را به همراه دارند که هیچ ورقه پلیمری نمی تواند با آن برابری کند، همراه با ضریب انبساط حرارتی نزدیک به سیلیکون. آن‌ها در ماژول‌های LED پرقدرت، مراحل قدرت RF و حسگرهایی که باید در نوسان‌های گسترده دما به کار خود ادامه دهند، ظاهر می‌شوند.

فیلم های انعطاف پذیر

هنگامی که تخته باید خم شود، پلی آمید جایگزین پارچه شیشه ای می شود. همان قوانین مس و پایان اعمال می شود، فقط پایه تغییر می کند و با آن قوانین حمل و نقل در هنگام مونتاژ تغییر می کند.

ماسک لحیم کاری، سیلک اسکرین، و فینیش های سطحی

ماسک لحیم کاری یک پوشش مبتنی بر اپوکسی است که روی تخته اعمال می شود و سپس خشک می شود. از پل زدن لحیم بین لنت ها جلوگیری می کند، مس زیر آن را در برابر رطوبت و آلودگی محافظت می کند و رنگ آشنا را به تخته می بخشد. رنگ سبز سنتی است زیرا طولانی ترین سابقه را در تصویربرداری و بازرسی دارد، اما مشکی، آبی، قرمز و مشکی مات امروزه روتین هستند. جوهر ابریشم در بالای ماسک چاپ می شود تا ارجاعات و قطبیت اجزا را مشخص کند، و در حالی که جریانی ندارد، اولین چیزی است که اپراتور مونتاژ به آن تکیه می کند.

پرداخت سطح آخرین تصمیم مواد و یکی از مهم ترین تصمیمات است. تراز کردن لحیم کاری با هوای گرم گزینه کم هزینه است، OSP ارگانیک است و پس از چند بار جریان مجدد محو می شود، و ENIG یا نقره غوطه ور سطح صافی را برای قطعات با گام ریز فراهم می کند. جایی که یک تخته بارها و بارها درج و برداشته می شود، طلای سخت جواب می دهد. تمام تکمیل های ما در نسخه های بدون سرب موجود است.

مواد برد مدار در یک نگاه

جدول زیر سیستم‌های موادی را که اغلب می‌سازیم و هر کدام از آنها را خلاصه می‌کند.

چگونه برنامه مواد را انتخاب می کند

انتخاب مواد به ندرت یک انتخاب آزاد است. محیطی که هیئت مدیره در آن زندگی خواهد کرد را دنبال می کند.

محصولات مصرفی و لوازم خانگی

در جایی که هزینه غالب است، استاندارد FR-4 یا CEM-3 با پوشش HASL یا OSP معمولاً کافی است.

کنترل خودرو و صنعتی

لرزش، چرخه حرارتی و عمر طولانی، طرح‌ها را به سمت لایه‌های با Tg بالا، مس ضخیم‌تر، و پرداخت‌هایی مانند ENIG می‌کشاند که از جریان مجدد مکرر جان سالم به در می‌برد.

طرح های قدرت و فرکانس بالا

مدیریت حرارتی و یکپارچگی سیگنال در اولویت قرار دارند، که به معنای مواد مبتنی بر هسته فلزی، سرامیکی یا PTFE است تا صفحه شیشه ای ضخیم تر.

اگر مطمئن نیستید که محصول شما در کجا قرار دارد، به شما کمک می کند تا ببینید که چگونه تخته های مشابه در حال حاضر ساخته شده اند. می توانید مرور کنید حوزه های کاربردی که پشتیبانی می کنیم برای دیدن ترکیبات مواد قبلاً در هر بخش اثبات شده است.

یادداشت های عملی از طبقه فروشگاه

چند نکته به مشتریانی که برای اولین بار مواد را انتخاب می کنند می گوییم:

1. قبل از اینکه چیدمان منجمد شود، پایان را انتخاب کنید، زیرا هندسه پد و از طریق چادر به آن بستگی دارد.
2. وزن مس را با جریان مطابقت دهید، نه با عادت، زیرا مس بزرگ سختی و هزینه اچ را افزایش می دهد.
3. در مورد Tg زودتر بپرسید، زیرا یک ورقه ورقه ای با Tg بالا کمی بیشتر هزینه می کند و یک کلاس کامل از خرابی های میدان را برطرف می کند.
4. طراحی پشته‌آپ را قبل از انتشار تأیید کنید، زیرا بیشتر تأخیرها به‌عنوان یک لایه گمشده یا مبهم شروع می‌شوند.

اگر می خواهید نگاهی عمیق تر به نحوه تعامل انتخاب ورقه ورقه، وزن مس و پایان داشته باشید، راهنمای ما در این زمینه است انتخاب مواد FR-4، RF و هسته فلزی مقایسه ها را با جزئیات بیشتری مرور می کند.

بنابراین تخته های مدار از چه چیزی ساخته شده اند؟ پارچه شیشه ای و رزین اپوکسی، فویل مسی و بشکه های آبکاری شده، ماسک لحیم کاری، افسانه چاپی، و پایان نهایی که همه آن را قابل لحیم نگه می دارد. بخش جالب خود فهرست نیست، بلکه نحوه تطبیق آن مواد با کار است. آن مسابقه را درست انجام دهید و هیئت مدیره بی سر و صدا کار خود را برای یک دهه یا بیشتر انجام می دهد.