Важность выбора подложки печатной платы при проектировании электронных изделий

  Многие характеристики печатной платы определяются подложкой. Неправильный выбор подложки повлияет не только на некоторые свойства изделий. Такие как термостойкость, рабочая температура продукта, сопротивление изоляции, диэлектрические потери и т. д. Это может даже повлиять на стоимость производственного процесса. Таким образом, понимание характеристик подложки печатной платы, выбор подложки и разумный выбор подложки являются одним из важных аспектов проектирования печатной платы.

  Однако многие разработчики печатных плат специализируются на проектировании схем. Некоторые проектировщики печатных плат полагают, что выбор подложки является вопросом процесса производства печатных плат, игнорируя важный момент: технические характеристики конструкции должны выбираться в соответствии с условиями процесса сборки продукта. В результате разработанная продукция не может соответствовать технологическим требованиям массового производства. Технологический персонал завода иногда имеет недостаточные знания о материалах печатных плат, что приводит к неправильному выбору соответствующих сварочных процессов на производстве, что приводит к бракованию большого количества продукции или серьезным проблемам с качеством сварки.

  В этой статье кратко анализируются характеристики подложки печатной платы, используемой в общей промышленности гражданской электронной продукции, и ее применимость к различным производственным процессам, ссылаясь на проблемы, возникающие в реальных проектных проектах.

  Благодаря более глубокому пониманию производственного процесса мы знаем, что, поскольку эта плата представляет собой единую панель и имеет требования к сборке подключаемых модулей и устройств для поверхностного монтажа, на заводе был внедрен процесс, в котором сначала используется пайка оплавлением для сварки устройств для поверхностного монтажа, и затем с помощью волновой пайки. Установленная температура пайки оплавлением необходима для удовлетворения технологических требований бессвинцовой пайки, а максимальная средняя температура сварки достигает 239 ℃. Постановка технологического процесса полностью соответствует технологическому стандарту бессвинцовой пайки, но игнорирует важнейший фактор – проблему материала печатной платы. В результате тщательного изучения документации по проектированию печатных плат мы узнали, что проектировщики выбрали материал FR-1 с относительной стоимостью, учитывая, что электрические характеристики, которым должна соответствовать эта печатная плата, относительно просты в начале проектирования. И ФР1. Он не способен выдерживать высокую температуру 217 ℃ и выше в зоне оплавления процесса бессвинцовой пайки оплавлением в течение 60–80 секунд. Кроме того, сам материал легко впитывает влагу, поэтому возникает феномен попкорна. Определив причину проблемы, Чжоумэнь скорректировал производственный процесс следующим образом: одностороннее дозирование, отверждение, волновая пайка для завершения сварки всех устройств, при этом отверждение красного клея достигается за время 120 градусов и 120 секунд. Феномен попкорна не повторился после пробного производства

  Вообще говоря, Лист FR4 Это широко используемый материал в большинстве потребительских электронных продуктов, а также известный большинству дизайнеров и технических специалистов. Затем мы поочередно представим типы, свойства и применимые процессы изготовления подложек печатных плат, с которыми обычно сталкивается Чжоумэнь.

  Для печатных плат используется множество видов подложек, и CCL (ламинат с медным покрытием) является основным материалом для производства печатных плат. В зависимости от типа используемых армирующих материалов они в основном делятся на четыре категории: на основе бумаги, на основе стеклоткани, на основе композита и на основе металла. В наших повседневных электронных продуктах чаще всего используются бумага и стеклоткань.

  Бумажная подложка представляет собой разновидность плакированного медью ламината, армированного волокнистой бумагой, пропитанной фенольной или эпоксидной смолой. В бумажном CCL распространенными классами являются XPC, XXXPC, FR1, FR2, FR3 и т. д.

  Из-за рыхлости бумаги при обработке ею можно только пробивать отверстия, а не сверлить. Кроме того, он обладает высоким водопоглощением, поэтому обычная бумажная подложка подходит только для изготовления одиночных панелей. Из-за большого коэффициента теплового расширения в направлении Z основы на бумажной основе изменение температуры приведет к разрушению металлизированных отверстий и паяных соединений. При выборе такого основного материала для конструкции обычно не рекомендуется использовать металлизированное сквозное отверстие.

  В целом, основными недостатками материалов на основе бумаги являются их низкая физическая прочность, плохая ударопрочность, плохая стабильность размеров материалов, нестабильные диэлектрические свойства и легкость повреждения. Его преимуществами являются возможность штамповки, низкая стоимость, а электрические характеристики могут соответствовать требованиям к проектированию обычных нетребовательных электронных продуктов. Среди них технологичность штамповки делает более заметной экономию обработки бумажной продукции, производимой партиями.

  Что касается жаростойкости, термостойкость всех сваренных погружением поверхностей из бумажного основного материала толщиной более 1.6 мкм должна соответствовать технологическим требованиям отсутствия отклонений от нормы в течение 5 с при температуре 260 ℃, а термостойкость на воздухе должна соответствовать испытанию. состояние отсутствия расслоения пузырьков при температуре 120 ℃ в течение 30 минут. Основываясь на вышеуказанных характеристиках, такие подложки в целом могут соответствовать условиям сварки волновой пайки, нанесения и отверждения. Из-за высокой температуры и продолжительности бессвинцовой пайки такие подложки обычно не подходят для пайки оплавлением.

  CCL на основе стеклоткани представляет собой ламинат с медным покрытием, армированный стеклотканью, пропитанной смолой. Распространенными стандартными марками являются G10, G11, FR4 и FR5. Стандарт Эпоксидная стеклотканевая ДВП FR4 (Эпоксидная смола FR4/стекловолокно E) используется уже много лет и зарекомендовал себя как наиболее успешный материал, широко используемый в производстве печатных плат. Для некоторых продуктов в высокочастотной области, когда обычная эпоксидная стеклоткань FR4 больше не может соответствовать требованиям к характеристикам продукта, были разработаны и применены многофункциональная высокотемпературная эпоксидная смола и полифталимидная стеклоткань. Другие смоляные материалы включают триазиновую смолу, модифицированную бисмалеимидом (BT), дифениленэфирную смолу (PPO), малеиновый ангидрид иминстироловую смолу (MS), полицианатную смолу. Что касается армирующих материалов, таких как полиолефиновая смола, материалы, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками, включают стекловолокно S, D стекловолокно и т. д.

  Для электронных изделий общего назначения без особых требований можно использовать материалы FR4 с температурой стеклования от 130 до 140°С. Диэлектрическая проницаемость обычно составляет от 4.5 до 5.4. Для жестких подложек, чем меньше содержание смолы, тем выше диэлектрическая проницаемость.

Чтобы удовлетворить требованиям к высокой термостойкости печатной платы, необходимо выбрать материал эпоксидной смолы от 170 до 180 ℃. Этот вид основного материала обладает лучшей стабильностью размеров, поэтому он в основном используется в BGA, TAB и конструкциях, требующих многократной высокотемпературной сварки при сборке, например, двусторонний поверхностный монтаж.

  В общем, жестко Эпоксидный лист стекловолокна FR4 Обладает высокой механической прочностью, отличной обрабатываемостью и отличной способностью к сверлению, а также хорошей стабильностью размеров, низким водопоглощением и хорошей огнестойкостью, что делает его наиболее широко используемой подложкой для печатных плат. Этот материал имеет высокое соотношение цены и качества. Поскольку он уже давно используется в промышленности, процесс его обработки считается стандартным процессом в производстве печатных плат.

  Что касается термостойкости, его сопротивление сварке погружением на 260 ° поддерживается на уровне более 120 секунд, и этот вид основного материала обычно может соответствовать технологическим требованиям сварки оплавлением, двухсторонней сварки оплавлением, волновой пайки и отверждения клея.

  Подводя итог, можно сказать, что разные подложки имеют разные свойства и параметры и адаптируются к различным технологическим средам. Помимо соблюдения электрических характеристик, проектировщикам также необходимо принять различные проектные спецификации в соответствии с процессом обработки и сборки печатных плат, чтобы адаптироваться к различным требованиям при производстве и сборке печатных плат. В то же время технологический персонал, отвечающий за сборку, также должен полностью понимать требования к характеристикам и сборке материалов печатных плат при разработке технологической документации, чтобы обеспечить производство квалифицированной продукции, соответствующей проектным требованиям к производительности и требованиям к качеству.