5 hovedårsager til skumdannelse på kobberbelægning af et printkort

Der er mange årsager til skumdannelse på kobberbelægningen på et printkort. Nogle er forårsaget af olie- eller støvforurening, mens andre er forårsaget af kobbersænkningsprocessen. Skumdannelse er et problem ved enhver kobberbelægningsproces, da den kræver kemiske opløsninger, der kan krydskontaminere andre områder. Det kan også opstå på grund af ukorrekt lokal behandling af printpladens overflade.

Mikroætsning

Ved mikroætsning er aktiviteten af kobberudfældningen for stærk, hvilket får porerne til at lække og giver blærer. Det kan også føre til dårlig vedhæftning og forringe belægningens kvalitet. Derfor er det afgørende at fjerne disse urenheder for at forhindre dette problem.

Før kobberbelægningen påbegyndes, underkastes kobbersubstratet en rengøringssekvens. Dette rengøringstrin er vigtigt for at fjerne urenheder på overfladen og sikre en generel befugtning af overfladen. Dernæst behandles substratet med en syreopløsning for at konditionere kobberoverfladen. Dette efterfølges af kobberbelægningstrinnet.

En anden årsag til skumdannelse er forkert rengøring efter syreaffedtning. Dette kan skyldes forkert rengøring efter syreaffedtning, forkert justering af lysningsmidlet eller dårlig kobbercylindertemperatur. Desuden kan ukorrekt rengøring føre til let oxidering af pladens overflade.

Oxidation

Oxidation forårsager skumdannelse på printkortets kobberbelægning, når kobberfolien på printkortet ikke er tilstrækkeligt beskyttet mod virkningerne af oxidation. Problemet kan opstå på grund af dårlig vedhæftning eller overfladeruhed. Det kan også opstå, når kobberfolien på printkortet er tynd og ikke klæber godt til printkortets substrat.

Mikroætsning er en proces, der anvendes til kobberforsænkning og mønsterelektroplettering. Mikroætsning skal udføres omhyggeligt for at undgå overdreven oxidering. For meget ætsning kan føre til dannelse af bobler omkring åbningen. Utilstrækkelig oxidering kan føre til dårlig binding, skumdannelse og manglende bindingskraft. Mikroætsning skal udføres i en dybde på 1,5 til to mikrometer før kobberaflejringen og 0,3 til en mikrometer før mønsterpletteringsprocessen. Kemisk analyse kan bruges til at sikre, at den krævede dybde er opnået.

Behandling af substrat

Skumdannelse på PCB-kortets kobberbelægning er en stor kvalitetsfejl, der kan skyldes dårlig substratbehandling. Dette problem opstår, når kobberfolien på printpladens overflade ikke kan klæbe til det kemiske kobber på grund af dårlig binding. Det får kobberfolien til at danne blærer på pladens overflade. Det resulterer i en ujævn farve og sort og brun oxidering.

Processen med kobberbelægning kræver brug af tunge kobberjusteringsmidler. Disse kemiske flydende lægemidler kan forårsage krydskontaminering af printpladen og resultere i dårlige behandlingseffekter. Derudover kan det føre til ujævne pladeoverflader og en dårlig bindingskraft mellem pladen og PCBA-enheden.

Mikro-erosion

Skumdannelse ved kobberbelægning af printkort kan skyldes to hovedfaktorer. Den første er ukorrekt kobberbelægningsproces. Kobberpletteringsprocessen bruger mange kemikalier og organiske opløsningsmidler. Behandlingsprocessen for kobberbelægning er kompliceret, og kemikalierne og olierne i det vand, der bruges til belægningen, kan være skadelige. De kan forårsage krydskontaminering, ujævne defekter og bindingsproblemer. Det vand, der bruges til kobberplettering, skal kontrolleres og være af god kvalitet. En anden vigtig ting at overveje er temperaturen ved kobberbelægning. Det vil i høj grad påvirke vaskeeffekten.

Mikroerosion opstår, når vand og ilt opløses på kobberpladen. Det opløste vand og ilten fra vandet forårsager en oxidationsreaktion og danner en kemisk forbindelse kaldet jernhydroxid. Oxidationsprocessen resulterer i frigivelse af elektroner fra printpladens kobberbelægning.

Mangel på katodisk polaritet

Skumdannelse på kobberbelægningen på et printkort er en almindelig kvalitetsfejl. Den proces, der bruges til at fremstille PCB-kortet, er kompleks og kræver omhyggelig procesvedligeholdelse. Processen involverer kemisk vådbehandling og plettering og kræver omhyggelig analyse af årsagen til og virkningen af skumdannelse. Denne artikel beskriver årsagerne til opskumning på kobberpladen, og hvad man kan gøre for at forhindre det.

Pletteringsopløsningens pH-værdi er også afgørende, da den bestemmer den katodiske strømtæthed. Denne faktor vil påvirke belægningens aflejringshastighed og kvalitet. En pletteringsopløsning med lavere pH vil resultere i større effektivitet, mens en højere pH vil resultere i mindre.

Sådan observerer du PCB udefra

At se printkortet udefra gør det nemt at identificere defekter i de ydre lag. Det er også nemt at få øje på effekterne af for lidt afstand mellem komponenterne, når man ser på printkortet udefra.

Ved at se en printplade udefra kan man nemt identificere defekter i de ydre lag.

Ved at betragte et printkort udefra kan man få øje på defekter i de ydre lag af printkortet. Det er lettere at identificere disse defekter, end de er at få øje på indeni. PCB'er er typisk grønne i farven, og de har kobberbaner og loddemasker, der gør dem let genkendelige. Afhængigt af printkortets størrelse kan de yderste lag have forskellige grader af defekter.

Disse problemer kan løses ved hjælp af røntgeninspektionsudstyr. Da materialer absorberer røntgenstråler i henhold til deres atomvægt, kan man skelne mellem dem. De tungere grundstoffer, som f.eks. loddetin, absorberer mere røntgenstråling end de lettere. Det gør det nemt at identificere defekter i de ydre lag, mens de, der er lavet af lette grundstoffer, ikke er synlige med det blotte øje.

Hvis man ser et printkort udefra, kan det hjælpe med at identificere fejl, som man ellers ikke ville se. En sådan defekt er manglende kobber eller sammenkoblinger. En anden defekt er en hårfin kortslutning. Det er et resultat af høj kompleksitet i designet. Hvis disse defekter ikke rettes, før printkortet samles, kan de forårsage betydelige fejl. En måde at rette disse fejl på er at øge afstanden mellem kobberforbindelserne og deres pads.

Bredden på ledersporene spiller også en afgørende rolle for et printkorts funktionalitet. Når signalflowet øges, genererer printkortet enorme mængder varme, og derfor er det vigtigt at overvåge sporvidden. Ved at holde ledernes bredde passende undgår man overophedning og skader på printkortet.

Keramisk PCB vs. PCB med metalkerne

Keramiske printkort er mere termisk effektive end deres modstykker i metal. Det betyder, at PCB'ets driftstemperatur vil være lavere. Aluminiums-PCB'er vil på den anden side være underlagt et dielektrisk lag, mens keramiske PCB'er ikke vil være det. Derudover er keramiske PCB'er mere holdbare end deres modstykker i metal.

FR4 vs keramisk printplade

Den største forskel mellem FR4 PCB og keramisk PCB er deres varmeledningsevne. FR4 PCB har tendens til høj varmeledningsevne, mens keramisk PCB har tendens til lav varmeledningsevne. Keramiske PCB er bedre til applikationer, der har brug for høj varmeledningsevne. De er dog dyrere.

FR4 PCB har nogle fordele i forhold til keramisk PCB, men er ikke en stærk konkurrent til keramisk PCB. Keramiske PCB har højere varmeledningsevne, hvilket gør det lettere for varmen at nå andre komponenter. De fås også i en række forskellige former og størrelser.

Den største fordel ved keramiske printkort er deres lave elektriske ledningsevne og høje varmeledningsevne. Desuden er de bedre isolatorer, hvilket gør det lettere for højfrekvente kredsløb. Derudover er keramiske PCB'er mere modstandsdygtige over for korrosion og normal slitage. De kan også kombineres med en blødgører eller et smøremiddel for at skabe et fleksibelt, genanvendeligt gardin. En anden vigtig fordel ved keramiske PCB'er er deres høje varmetransmissionskapacitet. Det gør dem i stand til at sprede varmen over hele printkortet. I modsætning hertil er FR4-plader i høj grad afhængige af køleudstyr og metalstrukturer for at opnå den ønskede varmeledningsevne.

Desuden har FR4 en relativt lav varmeledningsevne. Sammenlignet med keramiske materialer er FR4 kun et par gange mere ledende. For eksempel er aluminiumoxid og siliciumcarbid 100 gange mere varmeledende end FR4, mens berylliumoxid og bornitrid har den højeste varmeledningsevne.

LTTC vs pcb med metalkerne

Et keramisk PCB, også kendt som et lavtemperatur-co-fired keramisk (LTTC) PCB, er en type PCB, der er specielt udformet til lave temperaturer. Fremstillingsprocessen er anderledes end for et PCB med metalkerne. Ved LTTC er printkortet lavet af et klæbemiddel, krystalglas og guldpasta, og det er brændt ved en temperatur under 900 grader Celsius i en gasovn.

PCB'er med metalkerne er også mere effektive til at bortlede varme, så de kan bruges til applikationer med høje temperaturer. For at gøre dette bruger de termisk ledende dielektriske materialer, der fungerer som en varmeledende bro til at overføre varme fra kerne til plade. Men hvis du bruger en FR4-plade, skal du bruge en topisk køleplade.

Ud over deres overlegne varmeafledning og varmeudvidelse har printkort med metalkerne også højere effekttæthed, bedre elektromagnetisk afskærmning og forbedret kapacitiv kobling. Disse fordele gør dem til et bedre valg til elektroniske kredsløb, der skal afkøles.

FR4

Varmeledningsevnen for keramiske PCB'er er meget højere end for PCB'er med metalkerne, hvilket kan være en årsag til deres højere priser. I modsætning til metalkerneplader kræver keramiske PCB'er ikke via boring og deponering at sprede varmen. Forskellen mellem disse to typer printkort ligger i den type loddemaske, der bruges. Keramiske printkort har generelt mørke farver, mens printkort med metalkerne har en næsten hvid loddemaske.

Keramiske printkort har en højere varmeledningsevne end FR4, som er det materiale, der oftest bruges til masseproduktion af printkort. FR4-materialer har dog relativt lav varmeledningsevne, hvilket gør dem mindre velegnede til applikationer, der kræver temperaturcyklusser eller høje temperaturer. Desuden har keramiske plader en tendens til at udvide sig hurtigere, når substrattemperaturen når glasovergangstemperaturen. Rogers-materialer har på den anden side høje glasovergangstemperaturer og stabil volumetrisk udvidelse over et bredt temperaturområde.

PCB'er med metalkerne er fremstillet af aluminium eller kobber. De har en metalkerne i stedet for FR4 og en tynd kobberbelægning. Denne type PCB kan bruges til at køle flere LED'er og bliver mere og mere almindelig i belysningsapplikationer. PCB'er med metalkerne har visse designbegrænsninger, men de er lettere at fremstille.

PCB'er med metalkerne har overlegen varmeafledning, dimensionsstabilitet og elektrisk ledningsevne. De kan også tilbyde forbedret effekttæthed, elektromagnetisk afskærmning og kapacitiv kobling. Sammenlignet med keramiske PCB'er koster metalkerne-PCB'er mindre. De bruges ofte i elektrisk kommunikationsudstyr og LED-belysning.

Forskellen mellem FPGA og CPLD

The two types of programmable logic chips are the Field Programmable Gate Array (FPGA) and the Complex Programmable Logic Device (CPLD). The former is a “fine-grain” device, whereas the latter is based on larger blocks. The two types have different strengths and weaknesses. While FPGAs are better for simple applications, CPLDs are ideal for complex algorithms.

CPLD is a programmable ASIC device

A CPLD is a programmable IC device that is composed of a macrocell. The macrocell contains AND arrays and flip-flops, which complete the combinational logic function. The AND array generates a product term, which is the output of the CPLD. The product term number is also an indication of the CPLD’s capacity. Similarly, an AND-OR array has a programmable fuse at each intersection.

CPLDs can be programmed using a hardware description language. These languages can be used to write and test software. For example, an engineer can write a hardware description language (HDL) for a CPLD, which can be read by a CPLD. The code is then downloaded into the chip. The CPLD chip is then tested to ensure that it is functional, and any bugs can be fixed by revising the schematic diagram or hardware description language. Eventually, the prototype can be sent to production.

CPLD is more suitable for algorithms

CPLDs are large-scale integrated circuits that can be designed to implement a large number of complex algorithms. They use a combination of CMOS EPROM and EEPROM programming technologies and are characterized by their high density and low power consumption. Their high-density architecture enables them to achieve extremely high speeds and high-density operation. CPLDs are also extremely complex, with a large number of internal components.

CPLDs are also faster and more predictable than FPGAs. Because they’re configured using electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), they can be configured on-chip when the system boots up, unlike FPGAs, which require an external non-volatile memory to feed the bitstream. This makes CPLDs more suitable for algorithms than FPGAs for many applications.

CPLD is more secure

There are some key differences between FPGAs and CPLDs. FPGAs are composed of programmable logic, whereas CPLDs use a more flexible structure. CPLDs have fewer programmable features, but they are still easier to program. CPLDs are often constructed as a single chip with a number of macrocells. Each macrocell has a corresponding output pin.

The first significant difference between the two types of chips is the way that clocks are generated. CPLDs can use a single external clock source or a number of unique clock generating chips. These clocks have defined phase relationships and can be used to improve chip programming performance. A CPLD can be programmed in several ways, and the design can be altered multiple times if necessary.

CPLDs also have a lower overall cost of ownership. This factor makes them less expensive to produce. CPLDs can be used for many different applications. For example, a CPLD may contain a lot of discrete components, but it can also contain multiple programmable logic elements. This increases flexibility.

CPLD is cheaper

A CPLD is more cost-effective than an FPGA, although FPGAs have certain limitations. Because of the smaller size of CPLDs, the circuitry is not as deterministic, which can complicate timing scenarios. Nevertheless, there are a number of advantages associated with FPGAs, including greater flexibility and security.

CPLDs can be programmed using electrically erasable programmable read-only memory, unlike FPGAs, which rely on static random access memory. As a result, CPLDs can configure themselves during a system boot-up, whereas FPGAs must be reconfigured from external non-volatile memory. CPLDs are also more power-efficient and thermally-efficient than FPGAs.

A CPLD is made up of complex programmable logic macro cells that are linked together with an interconnect matrix. This matrix is reconfigurable and can support large-scale, high-speed logic designs. A typical use for a CPLD is as a configuration memory for FPGAs, such as a system bootloader. A CPLD has a non-volatile memory, while FPGAs use external memory to load the configuration.

CPLD is more suitable for timing logic

The CPLD is an integrated circuit that can perform multiple tasks. Its flexibility and programmability are enhanced by its Logic Doubling architecture, which enables double latch functions per microcell. This technology allows a smaller device with ample room for revisions. CPLDs can perform more functions than a traditional CMOS, including multiple independent feedbacks, multiple routing resources, and individual output enable.

CPLDs are more flexible than conventional logic, as they do not need external configuration memory. Unlike FPGAs, CPLDs use EEPROM, a non-volatile memory that retains the configuration even when the system is turned off.

Hvorfor fleksible printkort har brug for afstivninger

En PCB-afstiver er nødvendig for at give dit PCB sin stivhed. Der findes flere materialer til afstivning af printkort. Nogle er dyrere end andre, f.eks. FR4 eller rustfrit stål. Du er nødt til at beslutte, hvilken type der er bedst til dine specifikke behov.

Rustfrit stål

Fleksible printkort (PCB) er blandt de mest populære typer printkort på markedet i dag. Deres fleksibilitet giver designere mulighed for at designe kredsløb, som ikke er mulige med stive kredsløb. Men et fleksibelt PCB's manglende stivhed kan føre til problemer med ydeevne og holdbarhed. Af denne grund indeholder fleksible PCB'er ofte afstivninger i rustfrit stål.

En afstiver kan enten være tyk eller masseorienteret og fastgjort til et fleksibelt printkort på samme side som komponenterne. Hvis det fleksible PCB er samlet med pletterede gennemgående hulforbindelser, kan afstiverne fastgøres på den modsatte side af forbindelsen. Afstiverne forsegles derefter på plads med trykfølsomme klæbemidler eller termisk limning.

Brugen af afstivere til fleksible PCB'er er mest almindelig til fleksible kredsløb. De hjælper med at opretholde en korrekt tykkelse af flexkredsløbet og forhindrer stress på komponenterne og loddesamlingerne. Denne type afstivere kan fastgøres med termisk bundne akrylklæbemidler eller PSA.

Aluminium

Afstivere er ofte nødvendige til fleksible printkort. De reducerer printets fleksibilitet og giver mekanisk støtte til komponenterne under monteringen. De spiller også en rolle i varmeafledningen. Der findes flere typer afstivere, og de giver hver især forskellige fordele. Afstivere kan f.eks. forbedre loddemodstanden, øge bindingsstyrken og begrænse printpladens bøjningsevne.

Generelt fastgøres rigideners til et PCB ved hjælp af trykfølsomt klæbebånd. PSA er et populært klæbemateriale til dette formål, som er designet til at modstå reflow-cyklusser ved høj temperatur. Hvilken type klæbemiddel, der bruges, afhænger af stivernes længde og placering. Hvis afstiverne rækker ud over flexkredsløbssiden, er det vigtigt at bruge PSA til at fastgøre dem til printpladen. Derudover er PSA måske ikke egnet til stivere, der er for korte eller for lange.

Aluminium er et alternativt materiale til afstivninger. Dette materiale har bedre varmeafledning og stivhed end andre materialer. Aluminium er dyrere, men kan være mere holdbart end andre materialer.

Kapton

Når man arbejder med fleksible PCB'er, er det nødvendigt at overveje afstivere i sit design. Tilføjelse af en afstiver kan øge loddemodstanden og styrke forbindelserne mellem komponenterne. Det kan også hjælpe med trækaflastning og varmeafledning. I de fleste tilfælde limes afstivere på samme side af det fleksible PCB som komponenterne.

FR4 og polyimid er to materialer, der ofte bruges til afstivere. Disse materialer er billige og kan give en plan overflade til det fleksible printkort. De giver også fremragende loddemodstand og kan give den nødvendige støtte under pick-and-place-processer.

Placeringen af stivere er vigtig, fordi de skal installeres på samme side som de komponenter, der skal monteres. Det giver også nem adgang til loddepuderne. Selvom afstivere er vigtige, kan nogle kunder vælge at springe afstiverne helt over og bruge en FR-4-ramme i stedet for en SMT-holder.

FR4

FR4-afstivere til fleksible PCB'er er en fremragende måde at vedligeholde og dirigere fleksible PCB'er på. De fungerer ved at forlænge en strimmel af FR-4-afstivningsmateriale ind i et fleksibelt PCB-array. Dette hjælper det fleksible PCB med at bevare sin korrekte form og undgå revner i lederlagene. Ud over at give støtte under monteringen kan disse enheder også fungere som varmeafledningsanordninger.

FR4-afstivere kan fremstilles af en række forskellige materialer, herunder rustfrit stål og aluminium. Afstivere i rustfrit stål er mere modstandsdygtige over for korrosion, er mere tilpasningsdygtige og mere modstandsdygtige over for en lang række temperaturforhold. Afstivere i rustfrit stål er normalt tynde, fra 0,1 til 0,45 mm.

FR4-afstivere føjes til et fleksibelt kredsløb som det sidste fabrikationstrin. De kan påføres med enten trykfølsom eller termisk klæbende lim. Valget kan afhænge af slutanvendelsen, men trykfølsomme stivere er normalt billigere end termisk klæbemiddel. Derudover kræver termisk klæbemiddel, at flexen placeres i en lamineringspresse, som påfører varme for at hærde klæbemidlet.