Forskellen på og betydningen af loddemaske og klæbemaske på printkort

Trykt kredsløbskort (PCB)

Tykkelsen af loddemasken og pastamasken på printkort er en vigtig faktor i bestemmelsen af et printkorts elektriske egenskaber. Den kan også afgøre sikkerheden og gennemførligheden af PCB-montagen. Den anbefalede tykkelse varierer fra 8 til 15um.

Cadence Allegro PCB Editor giver dig mulighed for at kontrollere konfigurationen af pastamaske- og loddemaskelag. Det giver dig også mulighed for at definere bredden og materialerne for hvert lag. Det hjælper dig med at planlægge lagopbygningen til fremstillingen. Værktøjet indeholder også en e-bog med information om strategier for lagopbygning.

Farveudvalget af loddemasker er bredt. Ud over grøn fås loddemasker også i blå og hvide farver. Nogle designere foretrækker at bruge forskelligt farvede loddemasker for at gøre deres printplader mere identificerbare eller for at skelne prototyper fra færdige produkter. Brugen af loddemasker kan dog forårsage en lang række problemer i PCB-fremstillingen. Hvis det ikke bruges korrekt, kan det føre til printkort af dårligere kvalitet og kortere levetid.

Loddepastamasken skal påføres jævnt. Tykkelsen af masken skal ligge inden for et toleranceområde på 0,2 til 4 mils. Denne regel er vigtig for at sikre, at loddepastaen påføres jævnt og fuldstændigt. Afstanden mellem loddepastaen og kobbertrådene er også vigtig. Denne regel er tilgængelig i populær CAD-software og er en vigtig regel for at sikre kvalitet i produktionen af PCB-loddemasker.

Loddemasken er et tyndt lag materiale på overfladen af printkortet, som forhindrer loddetinnet i at trænge ud på kobberbanerne. Masken forhindrer også oxidation i at beskadige printkortet. Desuden forhindrer den korrosion ved at forhindre skader som følge af eksponering for kemikalier.

Kritiske applikationer kræver det højeste niveau af ydeevne. Disse tavler skal være designet til at sikre, at tjenesten ikke afbrydes. Det er normalt højtydende kommercielle eller industrielle produkter. Det er dog ikke nødvendigt, at de er livskritiske. Hvis udstyret for eksempel skal fungere kontinuerligt, er det nødvendigt at sikre, at PCB-pastamaskerne begge kan genbruges.

Loddemasken kan påføres enten med en skraber eller gennem en vakuum-lamineringsproces. Til store produktionsserier kan man bruge stencils. Stencilerne er typisk laserfremstillede med de samme data som pastamasken. Derudover behandles stencils med en række forskellige materialer for at sikre høj præcision og holdbarhed.

PCB-pastamasker og loddemasker er i bund og grund en del af selve printkortet. Pastamasken er et stencil-lag, der er mindre end de faktiske PCB-puder. Loddepastamasken har et tilsvarende hul i masken, der svarer til loddesamlingerne.

Loddemasker fremstilles ved en række forskellige processer. Loddemasker kan påføres som en tør film eller som en tynd, uigennemsigtig film. Påføringsprocessen for begge masker er ens, men hver metode bruger en anden metode til at fremstille det færdige produkt. Den første metode, kaldet LPSM, bruger en fotofilm til at eksponere loddemasken. Denne proces gør det muligt for filmen at hærde og fjerne eventuelle luftbobler.

Produktionsflow af Flex Rigid PCB og dets fordele og ulemper

Produktionsflowet for flex rigid PCB er meget komplekst sammenlignet med traditionelle rigid PCB'er, og det har mange udfordringer. Især bøjningslinjerne i flexkredsløbene gør det vanskeligt at lave routing, og de komponenter, der placeres på disse bøjningslinjer, udsættes for mekanisk belastning. For at afhjælpe dette bruges der ofte gennemgående hulfletning, eller der kan tilføjes ekstra coverlay for at forankre puderne.

Blinde vias

Flex rigid PCB bruges ofte i medicinsk udstyr, billedbehandlingsudstyr, håndholdte skærme og militært udstyr. De har en lav pris pr. enhed, er fleksible og kan modstå temperatursvingninger. Disse printkort bruges også i radiokommunikationssystemer og radarudstyr. De bruges også i støj- og vibrationstestsystemer.

Produktionsflowet for rigid flex PCB begynder med design og layout af printet. Layoutet skal kontrolleres for elektrisk kontinuitet. Flexområdet skal være designet til at modstå bøjninger uden svage punkter eller bøjning. Under denne proces føres sporene vinkelret på bøjelinjen. Hvis det er muligt, skal der tilføjes dummy-spor for at styrke bøjeområdet.

Høje temperaturer

Rigid-flex PCB'er fremstilles ved at klæbe et PCB med et klæbebånd til et flexboard. Disse klæbebånd er fremstillet af højtemperaturmaterialer. Disse materialer kan modstå høje temperaturer og modstå skadelige virkninger fra stråling, Raman-spredning og infrarøde stråler.

Rigid-flex PCB'er bruger typisk en kombination af PI- og PET-film til deres substrater. Glasfiberkerner er også almindelige, men de er typisk tykkere.

Kemikalier

Stive flex-printkort har en lang række anvendelsesmuligheder og er vigtige komponenter i alt fra lillebitte forbrugerelektronik til sofistikerede militær-/forsvarssystemer. De er ekstremt alsidige og er ideelle til applikationer, hvor der er høje temperaturer og konstant bevægelse. Ud over at være meget fleksible er disse printplader også resistente over for kemikalier og opløsningsmidler.

Kobber bruges som det mest almindelige ledermateriale og er bredt tilgængeligt. Det har også gode elektriske egenskaber og god bearbejdelighed. Kobberfolier fås i valsede og elektroaflejrede former. Kobberfolier overfladebehandles ofte for at forbedre vedhæftningen og beskytte dem mod oxidering.

Vibrationer

Produktionsprocessen for rigid flex PCB er langvarig og kræver flere materialer og mere arbejdskraft end rigid PCB. Denne type printkort bruges typisk i medicinsk udstyr, trådløse controllere og systemer til levering af medicin. Det bruges også i rumfartsindustrien til bevægelses- og sensorsystemer, radiokommunikationssystemer og miljømæssige testkamre.

Denne type printkort er mere pålidelige end traditionelle stive printkort. Det kan modstå høje vibrationer og kan foldes sammen til små profiler. Desuden er det lettere at installere på trange steder, hvilket gør det ideelt til applikationer med høj densitet.

Støddæmpere

Denne type printkort er mere kompleks end traditionelle stive printkort og giver en række designudfordringer. For eksempel kan bøjningslinjer i flexkredsløb påvirke routingen, og komponenter, der placeres på dem, kan resultere i mekanisk belastning. Heldigvis kan gennemgående hulfletning og ekstra coverlay hjælpe med at afhjælpe dette problem.

En anden fordel ved stive flex-printkort er, at de er kompatible med eksisterende enheder. De kan bøjes og foldes uden at beskadige kredsløbet. Desuden er de pålidelige. Denne type printkort er et godt valg til applikationer med høj pålidelighed.

Omkostninger

Prisen på et rigid flex PCB afhænger af flere faktorer, f.eks. hvilken type flex board der bruges, og hvor mange lag det består af. Omkostningerne afhænger også af udvikleren og producenten af printkortet. Nogle PCB-producenter opkræver ekstremt høje priser, men de retfærdiggøres af den ekstraordinære kvalitet og opmærksomhed på detaljer, som de leverer.

Flex-PCB'er bliver mere og mere komplekse, da de skal opfylde strengere krav. For eksempel kræver REACH-direktivet, EMC-krav og nye standarder alle specialiserede test af de anvendte komponenter. De ekstra omkostninger, der er forbundet med disse tests, påvirker direkte prisen på fleksible PCB'er.

Sådan reduceres omkostningerne ved PCB-montage med bibeholdelse af kvaliteten

Hvis du ønsker at reducere omkostningerne til PCB-montage, er der flere strategier, du kan anvende. Disse omfatter valg af en producent, der passer til din virksomhed, valg af en PCB-assembler, der kan opfylde dine behov, og beregning af leveringstid. Disse trin vil reducere dine samlede PCB-monteringsomkostninger uden at gå på kompromis med kvaliteten.

Designstrategier til at reducere omkostningerne ved pcb-montering

For at reducere omkostningerne ved PCB-montage skal du bruge designstrategier, der minimerer fejl og øger effektiviteten. Disse strategier omfatter ofte brug af referencemarkører til at identificere komponenter, hvilket kan bidrage til at reducere omkostningerne til flere omarbejdninger. Desuden reducerer disse strategier det samlede antal komponenter, hvilket reducerer monteringsforløbene.

Du kan f.eks. designe dine PCB'er mere effektivt ved at bruge almindelige former i stedet for specialfremstillede former. På den måde kan dit samlingsteam bruge flere standardkomponenter, hvilket kan reducere omkostningerne. Du bør også undgå at bruge dyre komponenter, der nærmer sig slutningen af deres livscyklus. Ved at bruge mere overkommelige komponenter kan du spare på omkostningerne pr. PCB.

Når du designer et printkort, skal du overveje omkostningerne ved komponenterne og processen. Ofte er dyre komponenter for dyre til et design. Søg efter alternative komponenter, der opfylder dine specifikationer og er billigere. Vælg ligeledes en PCB-producent, der tilbyder den laveste pris for volumen. Disse strategier kan hjælpe dig med at reducere omkostningerne ved PCB-montage uden at gå på kompromis med kvaliteten.

Valg af en producent, der kan følge med din virksomhed

Selvom PCB-montage er dyrt, er det muligt at reducere produktionsomkostningerne ved at vælge en producent, der kan følge med din virksomhed og opfylde dine behov. Det er bedst at vælge en producent med flere komponentkilder for at opnå en større omkostningsmæssig løftestangseffekt. Størrelsen af et PCB kan også være en vigtig faktor, da jo mindre det er, jo dyrere bliver det. Desuden afhænger prisen på et printkort også af antallet af de enkelte komponenter. Jo flere unikke komponenter, der anvendes i samlingen, jo lavere er prisen.

Den teknologi, der anvendes til at samle PCB'er, er forskellig fra producent til producent. F.eks. er SMT-teknologi (Surface Mount Technology) mere omkostningseffektiv og effektiv end gennemgående hulteknologi. Begge teknologier har dog deres fordele og ulemper.

Valg af en PCB-samler

Med den voksende konkurrence inden for produktionsteknologi søger designere efter måder at reducere omkostningerne ved deres produkter på uden at gå på kompromis med kvaliteten. Derfor fokuserer de på at finde en PCB-assembler, der kan give dem mest værdi for pengene. PCB-montage er en afgørende komponent i hardwarekonstruktion, og det kan i høj grad påvirke de samlede omkostninger. For at sikre den bedste værdi for pengene skal du vælge den rigtige PCB-assembler og PCB-fabrikationsleverandør.

Når du vælger en PCB-assembler, bør du kigge efter en, der har et langvarigt forhold til sine kunder. På denne måde kan du være sikker på kvaliteten af deres arbejde. Desuden bør virksomheden have det rette udstyr til at udføre monteringsprocessen, herunder robotter til at placere SMT-komponenter.

PCB-monteringsprisen påvirkes også af den type elektroniske komponenter, der anvendes i PCB'et. Forskellige komponenter kræver forskellige typer emballage og kræver mere arbejdskraft. F.eks. kræver en BGA-pakning mere tid og kræfter at færdiggøre end en konventionel komponent. Dette skyldes, at de elektriske pins i en BGA skal inspiceres ved hjælp af røntgenstråler, hvilket kan øge monteringsomkostningerne betydeligt.

Beregning af leveringstid

Hovedproblemet med at beregne gennemløbstiden er, at forskellige PCB-monteringsvirksomheder har forskellige metoder til at gøre dette. For at beregne gennemløbstiden skal du bestemme startdatoen for din ordre samt den dato, hvor du har modtaget dine komponenter. Den generelle regel er, at jo længere leveringstiden er, jo billigere bliver PCB-monteringen.

Det er vigtigt at beregne gennemløbstiden af flere årsager. For det første hjælper det dig med at forstå, hvor lang tid det tager at gennemføre et projekt. I en produktionsproces refererer gennemløbstiden til den tid, der går fra anmodningen til den endelige levering. Hvis du f.eks. bestiller et produkt med en leveringstid på to uger, risikerer du, at det er udsolgt om to uger. Desuden vil eventuelle forsinkelser eller hikke i fremstillingsprocessen påvirke leveringstiden. I sidste ende kan dette påvirke kundetilfredsheden.

I sidste ende er det afgørende for forretningseffektiviteten at reducere leveringstiden. Det vil ikke kun reducere ventetiden, men også dine samlede omkostninger. Ingen kan lide at vente, især ikke når det er for en lille vare.

Hvad er forskellen mellem enkeltsidet, dobbeltsidet og flerlags Flex PCB?

Du undrer dig måske over, hvad forskellen er på enkeltsidede, dobbeltsidede og flerlags flex PCB. Her er nogle ting, du bør vide om dem. For det første er de dyrere. Men sammenlignet med to-lags printkort er de mere holdbare og nemme at arbejde med.

Sammenlignet med 2-lags PCB'er

Når det gælder printkort, har 2-lags flexprintkort og 4-lags flexprintkort mange ligheder og forskelle. Begge typer PCB er lette og omkostningseffektive, men de to adskiller sig i graden af kompleksitet i designet. Selvom de to PCB'er har forskellige overfladearealer, fungerer de lige godt til prototyper og udvikling. Derudover kan begge typer nemt designes ved hjælp af PCB-designsoftware og professionelle designtjenester.

En væsentlig forskel mellem fleksible og stive printkort er materialet. Det fleksible PCB-materiale har en lavere dimensionsstabilitet end stive PCB-materialer. Derfor er det vigtigt at vælge det rigtige flex-materiale. Hvis du overvejer et fleksibelt PCB, kan metal hjælpe. Du kan bruge metal til at forstærke monteringshuller og kantstik, hvilket kan sænke dine omkostninger.

En anden forskel mellem de to er tykkelsen. 2-lags flex PCB'er har en lavere tykkelse, hvilket gør dem perfekte til solceller. Flexplader med lav tykkelse bruges også i computersystemer og energiapplikationer. Tynde flexkort er også nyttige i RFID-systemer.

Mere holdbar

Dobbeltsidede flex-PCB'er har to separate ledende lag med en polyimid-isolering imellem. De er typisk udstyret med kobberpuder og forbindelsesstykker og kan have afstivere og kredsløbsspor ud over de ledende lag. Disse PCB'er er meget fleksible og lette og har en række fordele i forhold til enkeltsidede PCB'er.

Et enkeltsidet fleksibelt PCB er lavet af et enkelt lag ledende metal. Et dobbeltsidet fleksibelt PCB har et lag ledende metal på hver side, hvilket øger ledningstætheden pr. arealenhed. Den dobbeltsidede version giver også bedre muligheder for routing. Kredsløb, der er monteret på begge sider, kan forbindes elektrisk ved hjælp af overflade- og gennemgående hulmontering. Et flerlags flex-PCB består af to eller tre dobbeltsidede FPC, der er lamineret sammen. Det isolerende lag er normalt lavet af et blødt materiale.

Multilayer PCB'er er bygget mere robust end enkeltsidede PCB'er. De kan modstå mere vægt og varme end konventionelle printkort. De mange lag giver også mulighed for stik med højere tæthed og mindre overfladearealer. Og de kan fremstilles i en række forskellige farver.

Let at arbejde med

Flex PCB er et alsidigt, fleksibelt printkort, der kan bøjes, foldes, vikles og udvides i det tredimensionelle rum. Fleksibiliteten gør det til et godt valg til produkter med høj densitet og høj pålidelighed. Det har flere fordele, herunder høj varmeledningsevne, signalintegritet og EMI-immunitet.

De forskellige typer flex PCB adskiller sig i antallet af lag, de har. De kan være enkeltsidede, dobbeltsidede eller flerlagede. De er også forskellige i deres varmebestandighed, afhængigt af det materiale, der bruges til at skabe dem. En anden faktor, der afgør temperaturmodstanden på et fleksibelt printkort, er overfladefinishen, som kan variere. Nogle overflader er bedre egnet til bestemte anvendelser end andre.

Enkeltsidede PCB'er er generelt mindre fleksible end flerlags-PCB'er, men de er stadig meget prisbillige. Dobbeltsidede PCB'er er mere fleksible og holdbare og bruges typisk i mere avancerede applikationer.

Dyrere

Enkeltsidede flex-PCB'er er konstrueret med kun et enkelt ledende lag og er mere fleksible end dobbeltsidede flex-PCB'er. De er også lettere at fremstille og installere og kræver mindre tid til fejlsøgning. Fremstillingsprocessen er dog dyrere end for andre flex PCB-typer.

Enkeltsidede PCB'er er generelt dyrere, mens dobbeltsidede og flerlags flex PCB'er er mere overkommelige. Dobbeltsidede PCB'er kan rumme mere komplekse kredsløbsdesign og kan have op til to forskellige kredsløbsdesign.

Dobbeltsidede printkort har også flere huller og vias.

Enkeltsidede PCB'er består af et isolerende FR4-kernesubstrat med en tynd kobberbelægning på undersiden. Gennemgående komponenter monteres på komponentsiden af substratet, og deres ledninger løber igennem til undersiden for at blive loddet til kobbersporene eller pads. Overflademonterede komponenter monteres direkte på loddesiden, og de adskiller sig ved deres placering af ledende komponenter.

Enkeltsidede FPCB'er er også lette og kompakte, og de stables ofte i flere konfigurationer. De er også mere fleksible end ledningsnet og konnektorer. De kan endda formes eller snos. Priserne på FPCB'er varierer afhængigt af de anvendte materialer og den bestilte mængde.

Tips til at kende koldsvejsning

Koldsvejsning er en solid state-proces, og den giver en stærkere samling end reflow-lodning. Det kræver dog en ren overflade. For at koldsvejsning skal lykkes, skal metaloverfladen være helt fri for oxidlag. Overfladen skal også være helt glat og fri for korrosion eller andre forurenende stoffer.

Kold svejsning er en solid state-proces

Koldsvejsning er en solid state-proces, der ikke kræver varme eller elektrisk strøm for at sammenføje metalstykker. Denne proces binder de to stykker sammen ved at påføre tryk og udjævne overfladeruhed. Da der ikke er nogen elektrisk strøm eller varme involveret, er forbindelsen lige så stærk som det oprindelige materiale.

Koldsvejsning er en solid state-proces, der kræver, at metaloverfladen er ren og fri for forurenende stoffer. Det kræver også perfekt rengøring af metaloverfladen for at fjerne eventuelle oxidlag. Koldsvejsetråde kræver også den rette fugegeometri. Når trådene er rene, kan de binde med præcision.

Denne proces er dyrere end oxyacetylenbaseret svejsning, men resultaterne er bedre. Denne metode er også mere fleksibel end lodning. Det er muligt at fremstille tynde plader af rustfrit stål, som er baseret på minimal trækstyrke.

Det er mere sikkert end pseudolodning

Koldsvejsning er en proces, der svejser metaller sammen uden brug af elektrisk strøm eller varme. Processen er baseret på at anvende en kraft, der glatter overfladen og fremmer interatomisk tiltrækning. Atomerne i metallet kan ikke differentiere sig og hopper ind i hinanden og danner en binding, der er omtrent lige så stærk som modermetallet.

Metoden har eksisteret i århundreder og er blevet brugt af arkæologer til at forbinde bronzealderredskaber. Det var først i det 17. århundrede, at koldsvejsning blev formelt videnskabeligt testet. Pastor John Theophilus Desaguliers snoede to blykugler, indtil de blev forbundet. Test viste, at bindingsstyrken var den samme som modermetallet. Koldsvejsning minimerer også ændringer i grundmaterialerne, da den ikke skaber en varmepåvirket zone.

Koldsvejsning anbefales ikke til alle materialer. Det kan ikke bruges til at sammenføje visse metaller, som f.eks. messing og aluminium, fordi de indeholder for meget kulstof. Desuden kan koldsvejsning ikke bruges til at sammenføje materialer, der er blevet stærkt hærdet af andre processer. Derfor er det vigtigt at vide, hvilken type metal du vil svejse, før du går i gang.

Det kræver en ren overflade

Koldsvejsning er en proces, der danner en metallurgisk forbindelse mellem metaloverflader. Denne proces er mest effektiv, når metallerne har en ren overflade uden urenheder. En ren overflade er vigtig for koldsvejsning, da det gør det muligt for koldsvejsetrådene at skubbe urenheder ud med præcision. En ren overflade er også nødvendig for at undgå en pseudoloddereaktion.

Koldsvejsning har flere begrænsninger, f.eks. materialetype. De materialer, der bruges til denne proces, skal være duktile og fri for kulstof. Det er bedst at udføre koldsvejsning på ikke-jernholdige metaller, der ikke har gennemgået nogen hærdningsproces. Mildt stål er det mest almindelige metal til denne proces.

For at denne proces kan fungere korrekt, skal begge metaller være rene og fri for oxider eller andre forurenende stoffer. Metaloverfladerne skal være plane og grundigt rengjorte. Hvis de ikke er det, vil samlingen ikke danne en god binding. Når metallerne er renset, presses de sammen under et højt tryk. Denne proces arbejder på det mikrostrukturelle niveau mellem metallerne, hvilket skaber en næsten perfekt binding. Koldsvejsning er dog ikke ideel til ujævne eller beskidte overflader, da oxidlaget vil forstyrre den elektrokemiske binding.

Det giver en stærkere samling end reflow-lodning

Koldsvejsning er et fremragende alternativ til reflow-lodning, som giver en svagere samling. Reflow-lodning er afhængig af varme for at smelte loddetinnet, som binder sig til emnet. Koldsvejsning bruger koldsvejseflussmiddel, som bekæmper metaloxider. Brugen af flusmiddel er afgørende for en stærk loddeforbindelse, da forhøjede temperaturer får emnet til at reoxidere. Det vil forhindre loddet i at binde ordentligt. Trækul fungerer derimod som et reduktionsmiddel, der forhindrer arbejdsemnet i at oxidere under loddeprocessen.

Ved koldsvejsning forberedes pladen til loddeprocessen. Kortets overflade skal være ren og fri for forurenende stoffer. En god loddesamling skal have en konkav kant, som er en lavvinklet grænse. Samlingen skal have en meget lav vinkel for at undgå overophedning af følsomme komponenter. Hvis samlingen er for højvinklet, kan komponenten svigte. I så fald kan det hjælpe at genopvarme pladen. En god loddesamling har en glat, blank overflade og et lille omrids af loddetråd.

Reflow-lodning er en fremragende løsning til mange applikationer, især i små samlinger. Den kolde samling er på den anden side lige så stærk som sit modermetal. Samlingens styrke afhænger dog af metalegenskaberne i delene, og uregelmæssige former kan reducere samlingens styrke. Det er dog ikke umuligt at opnå en stærk samling i en typisk koldsvejseopgave. Koldtryksvejsning egner sig bedst til opgaver, hvor kontaktfladen er stor og flad. Koldtryksvejsning er også bedst til overlappende samlinger og stumpsamlinger, som har store kontaktflader.