ما هي لوحات الدوائر مصنوعة من؟ دليل صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمواد اللوحة

اسأل معظم المهندسين عن المادة التي تتكون منها لوحة الدائرة الكهربائية، وسوف تحصل على كلمة واحدة: الألياف الزجاجية. هذه الإجابة صحيحة، لكنها لا تغطي سوى الطبقة الأولى من قصة أطول. لوحة الدوائر المطبوعة عبارة عن مجموعة من المواد المصممة بعناية، ويجب على كل واحدة منها أن تأخذ مكانها. تمنح الركيزة اللوحة جسمها وعزلها الكهربائي، ويحمل النحاس التيار، ويحمي قناع اللحام السطح، واللمسة النهائية تبقي النحاس قابلاً للحام لسنوات.

لقد قمنا بتصنيع الألواح في منشأة Guangde الخاصة بنا منذ عام 2013، بدءًا من الألواح البسيطة أحادية الجانب وحتى 32 طبقة مكدسة، لذلك نميل إلى الإجابة على هذا السؤال بالطريقة التي يفعلها المصنع. السؤال الحقيقي ليس مما يتكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل عام، ولكن ما هي مجموعة المواد التي ستتحمل بيئة منتجك طوال العمر المتوقع.

المكونات الأساسية للوحة الدائرة

تخلص من المصطلحات وستجد أن كل لوحة تقريبًا مبنية من نفس القائمة القصيرة من المواد:

• الركيزة: القاعدة العازلة، وعادة ما تكون مصنوعة من الألياف الزجاجية المنسوجة والمرتبطة براتنج الإيبوكسي.
• رقائق النحاس: مغلفة على الركيزة ومحفورة في آثار ومنصات وطائرات.
• الطلاء: يتم ترسيب النحاس، وأحياناً القصدير أو الذهب، داخل ثقوب محفورة لربط الطبقات.
• قناع اللحام: الطلاء الملون الذي يغطي كل شيء باستثناء الوسادات التي تحتاج إلى لحامها.
• الشاشة الحريرية: وسيلة الإيضاح المطبوعة التي تحدد المكونات والمحددات المرجعية.
• تشطيب السطح: طبقة معدنية أو عضوية رقيقة تمنع النحاس المكشوف من الأكسدة.

يمكن تبديل كل مادة من هذه المواد أو ترقيتها أو زيادة سماكتها، وكل استبدال يغير التكلفة وقابلية التصنيع والموثوقية الميدانية في نفس الوقت.

الركيزة: القماش الزجاجي والراتنج والبدائل

يبدأ معيار فر-4 بقطعة قماش زجاجية منسوجة. يتم تشريب القماش براتنج الإيبوكسي ومعالجته جزئيًا في ورقة تسمى التقوية المسبقة، ثم يتم تكديسها وضغطها تحت الحرارة والضغط حتى يتدفق الراتينج ويتصلب. والنتيجة هي مادة صلبة ومستقرة الأبعاد وعازل ممتاز: يوفر الزجاج القوة الميكانيكية بينما يحدد الراتنج السلوك الكهربائي والحراري.

ومن نقطة البداية هذه تتفرع العائلة بسرعة:

• FR-4 بدرجات قياسية وعالية Tg وخالية من الهالوجين، هو العمود الفقري لهذه الصناعة.
• CEM-1 وجيم-3، إيبوكسيات مركبة ذات قلب زجاجي غير منسوج للمنتجات الحساسة من حيث التكلفة.
• FR-1 وFR-2، صفائح ورقية تستخدم في الألواح أحادية الجانب منخفضة التكلفة للغاية.
• فيلم بوليميد، وهو القاعدة المرنة لـ FPC والتصميمات المرنة الصلبة التي تحتاج إلى الانحناء.
• يتم اختيار شرائح PTFE والهيدروكربونات المملوءة بالسيراميك عندما يجب أن يظل فقدان الإشارة منخفضًا عند ترددات جيجاهيرتز.

تعيش معظم المفاضلات المهمة في نظام الراتنج بدلاً من النحاس. درجة حرارة التحول الزجاجي، ودرجة حرارة التحلل، وثابت العزل الكهربائي، وامتصاص الرطوبة، كلها تأتي من كيمياء الصفائح.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور OSP على الوجهين تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور FR4 ركيزة من الألياف الزجاجية المصنوعة من راتنجات الإيبوكسي، مما يوفر قوة ميكانيكية ممتازة ومقاومة درجات الحرارة العالية وخصائص العزل الكهربائي. إنهم ... عرض المنتج →

تعتبر لوحة FR-4 ذات الوجهين مع تشطيب OSP هي المثال اليومي: صفائح قياسية، وسمك قياسي، وتشطيب يناسب اللحام بإعادة التدفق بكميات كبيرة دون إضافة تكلفة.

النحاس: الجزء الذي يحمل التيار

النحاس هو العنصر الأساسي الثاني. يتم تحديد الرقائق حسب الوزن، والتحويل يستحق الحفظ: أونصة واحدة من النحاس موزعة على قدم مربع واحد تبلغ سماكتها حوالي 35 ميكرون. عادةً ما يتم تشغيل التصميمات الرقمية ذات الطبقة الدقيقة على رقائق معدنية بوزن نصف أونصة أو أونصة واحدة، وتصل لوحات الطاقة إلى أوقيتين، والأعمال النحاسية الثقيلة تصل إلى ثلاث أوقيات وأكثر.

ويظهر النحاس في أماكن أكثر من الآثار الظاهرة. أثناء التصنيع، يتم طلاء النحاس الإضافي بالكهرباء في كل ثقب محفور لتشكيل جدار أسطواني مستمر، ويتم طلاء الطبقات الخارجية بالنمط قبل النقش. إن جودة هذا الطلاء، وليس سمكه فقط، هي التي تحدد ما إذا كان الممر سينجو من التدوير الحراري المتكرر.

عندما ترتفع الطلبات الحالية، غالبًا ما يكون الجواب هو المزيد من النحاس بدلاً من زيادة مساحة اللوحة. تقوم الإنشاءات النحاسية الثقيلة بتوزيع الحمل عبر الطبقات الداخلية، مما يحافظ على التحكم في ارتفاع درجة الحرارة دون وجود مشتت حراري خارجي.

14-طبقة نحاس تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسية السميكة رقائق نحاسية سميكة للغاية تتراوح من 3 أوقية إلى 20 أوقية، وتتميز بقدرة استثنائية على حمل التيار (أكثر من 100 أمبير) ومقاومة درجات الحرارة العالية ... عرض المنتج →

عندما تكون الألياف الزجاجية هي الاختيار الخاطئ

يجيب FR-4 على معظم الأسئلة، ولكن هناك ثلاث عائلات مادية تتولى المسؤولية عندما لا تتمكن من ذلك.

لوحات معدنية ونحاسية

يتم استخدام الألومنيوم كقاعدة عندما تترك الحرارة اللوحة بسرعة. يتم ربط طبقة عازلة رقيقة بالألمنيوم، ويتم حفر الدوائر النحاسية في الأعلى، ويعمل الجزء الخلفي المعدني كموزع للحرارة. تذهب الإصدارات النحاسية إلى أبعد من ذلك، حيث تحمل كثافات تيار عالية جدًا في إضاءة LED، ومحركات المحركات، وتحويل الطاقة. على الرغم من رقتها، لا يزال يتعين على هذه الطبقة العازلة أن تمنع جهد التشغيل الكامل، لذا فإن سمكها وموصليتها الحرارية هما الرقمان اللذان يستحقان التحقق أولاً.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الألومنيوم أحادي الجانب تستخدم الركائز المعدنية الألومنيوم والنحاس والمعادن الأخرى كطبقة موصلة للحرارة. يحقق العازل الكهربائي المتخصص تبديدًا فائقًا للحرارة... عرض المنتج →

ركائز السيراميك

توفر الألومينا ونيتريد الألومنيوم موصلية حرارية لا يمكن أن يضاهيها أي صفائح بوليمر، بالإضافة إلى معامل تمدد حراري قريب من السيليكون. تظهر في وحدات LED عالية الطاقة، ومراحل طاقة الترددات اللاسلكية، وأجهزة الاستشعار التي يجب أن تستمر في العمل من خلال تقلبات درجات الحرارة الواسعة.

أفلام مرنة

يحل البوليميد محل القماش الزجاجي عندما يتعين على اللوحة الانحناء. تنطبق نفس قواعد النحاس والتشطيب، فقط القاعدة تتغير ومعها قواعد التعامل أثناء التجميع.

قناع اللحام، والشاشة الحريرية، والتشطيبات السطحية

قناع اللحام عبارة عن طلاء قائم على الإيبوكسي يتم تطبيقه على اللوح ثم معالجته. فهو يمنع اللحام من التجسير بين الوسائد، ويحمي النحاس الموجود أسفله من الرطوبة والتلوث، ويمنح اللوحة لونها المألوف. يعد اللون الأخضر تقليديًا لأنه يتمتع بأطول سجل في التصوير والفحص، لكن الأسود والأزرق والأحمر والأسود غير اللامع أصبحت أمرًا روتينيًا اليوم. تتم طباعة حبر بالشاشة الحريرية أعلى القناع لتحديد مراجع المكونات والقطبية، وعلى الرغم من أنه لا يحمل أي تيار، فهو أول شيء يعتمد عليه مشغل التجميع.

إن الانتهاء من السطح هو القرار المادي الأخير وواحد من أكثر القرارات أهمية. تعد تسوية اللحام بالهواء الساخن خيارًا منخفض التكلفة، أما OSP فهو عضوي ويتلاشى بعد عدة عمليات إعادة تدفق، وتوفر ENIG أو الفضة المغمورة سطحًا مستوًا للأجزاء ذات طبقة الصوت الدقيقة. عندما يتم إدخال لوحة وإزالتها بشكل متكرر، فإن الذهب الصلب هو الحل. جميع التشطيبات لدينا متوفرة في إصدارات خالية من الرصاص.

لمحة سريعة عن مواد لوحات الدوائر الإلكترونية

يلخص الجدول أدناه أنظمة المواد التي نبنيها في أغلب الأحيان وما يتكون كل منها.

كيف يختار التطبيق المادة

نادرًا ما يكون اختيار المواد اختيارًا حرًا. إنه يتبع البيئة التي سيعيش فيها المجلس.

المنتجات الاستهلاكية والأجهزة

عندما تهيمن التكلفة، عادةً ما يكون معيار FR-4 أو CEM-3 مع تشطيب HASL أو OSP كافيًا.

التحكم في السيارات والصناعية

يعمل الاهتزاز، والتدوير الحراري، وعمر الخدمة الطويل على دفع التصميمات نحو شرائح Tg عالية، ونحاس أكثر سمكًا، وتشطيبات نهائية مثل ENIG التي تتحمل إعادة التدفق المتكرر.

تصميمات الطاقة والترددات العالية

تحظى الإدارة الحرارية وسلامة الإشارة بالأولوية، وهو ما يعني المواد ذات النواة المعدنية أو السيراميك أو PTFE بدلاً من لوح زجاجي أكثر سمكًا.

إذا لم تكن متأكدًا من مكان وجود منتجك، فمن المفيد أن ترى كيف يتم بالفعل إنشاء لوحات مماثلة. يمكنك تصفح مجالات التطبيق التي ندعمها لرؤية مجموعات المواد التي تم إثباتها بالفعل في كل جزء.

ملاحظات عملية من ورشة العمل

بعض الأشياء التي نخبرها للعملاء الذين يختارون المواد لأول مرة:

1. اختر اللمسة النهائية قبل تجميد التصميم، لأن هندسة الوسادة وعبر الخيمة تعتمد عليها.
2. قم بمطابقة وزن النحاس مع التيار، وليس مع العادة، لأن النحاس الكبير الحجم يزيد من صعوبة الحفر والتكلفة.
3. اسأل عن Tg مبكرًا، لأن الصفائح عالية Tg تكلف أكثر قليلاً وتزيل فئة كاملة من حالات الفشل الميداني.
4. قم بتأكيد رسم المكدس قبل الإصدار، لأن معظم التأخيرات تبدأ كطبقة مفقودة أو غامضة.

إذا كنت تريد إلقاء نظرة أعمق على كيفية تفاعل اختيار الصفائح ووزن النحاس واللمسة النهائية، فدليلنا اختيار FR-4، RF، والمواد المعدنية الأساسية يمشي من خلال المقارنات بمزيد من التفاصيل.

إذن ما هي لوحات الدوائر المصنوعة؟ قماش زجاجي وراتنج إيبوكسي، ورقائق نحاس وبراميل مطلية، وقناع لحام، وأسطورة مطبوعة، ولمسة نهائية نهائية تجعل كل شيء قابلاً للحام. الجزء المثير للاهتمام ليس القائمة نفسها، بل الطريقة التي تتوافق بها هذه المواد مع الوظيفة. احصل على هذه المطابقة بشكل صحيح وسيقوم مجلس الإدارة بعمله بهدوء لمدة عقد أو أكثر.