5 Hauptursachen für Schaumbildung bei der Verkupferung einer Leiterplatte

There are many causes of foaming on the copper plating of a PCB board. Some are caused by oil or dust pollution while others are caused by the copper sinking process. Foaming is a problem with any copper plating process as it requires chemical solutions that can cross-contaminate other areas. It can also occur due to improper local treatment of the board surface.

Micro-etching

In micro-etching, the activity of the copper precipitate is too strong, causing pores to leak and blisters. It can also lead to poor adhesion and deteriorate coating quality. Hence, removing these impurities is crucial to prevent this problem.

Before attempting copper plating, the copper substrate is subjected to a cleaning sequence. This cleaning step is essential to remove surface impurities and provide an overall wetting of the surface. Next, the substrate is treated with an acid solution to condition the copper surface. This is followed by the copper plating step.

Another cause of foaming is improper cleaning after acid degreasing. This can be caused by improper cleaning after acid degreasing, misadjustment of the brightening agent, or poor copper cylinder temperature. Besides, improper cleaning can lead to slight oxidation of the board’s surface.

Oxidation

Oxidation causes foaming on the copper plating of the PCB board when the copper foil on the board is not sufficiently protected against the effects of oxidation. The problem can occur due to poor adhesion or surface roughness. It can also occur when the copper foil on the board is thin and does not adhere well to the board substrate.

Micro-etching is a process that is employed in copper sinking and pattern electroplating. Micro-etching should be performed carefully to avoid excessive oxidation. Over-etching could lead to the formation of bubbles around the orifice. Insufficient oxidation can lead to poor bonding, foaming and a lack of binding force. Micro-etching should be performed to a depth of 1.5 to two microns before the copper deposition and 0.3 to one micron before the pattern plating process. Chemical analysis can be used to ensure that the required depth has been achieved.

Substrate processing

Foaming on the copper plating of the PCB board is a major quality defect that can be caused by poor substrate processing. This issue occurs when the copper foil on the board surface is unable to adhere to the chemical copper because of poor bonding. This causes the copper foil to blister on the board surface. This results in an uneven color and black and brown oxidation.

The process of copper plating requires the use of heavy copper adjustment agents. These chemical liquid medicines can cause cross contamination of the board and result in poor treatment effects. In addition to this, it can lead to uneven board surfaces and a poor bonding force between the board and the PCBA assembly.

Micro-erosion

Foaming on copper plating of PCB board can be caused by two major factors. The first is improper copper plating process. The copper plating process uses a lot of chemicals and organic solvents. The copper plating treatment process is complicated and the chemicals and oils in the water used for plating can be harmful. They can cause cross-contamination, uneven defects, and binding problems. The water used for copper plating process should be controlled and should be of good quality. Another important thing to consider is the temperature of copper plating. This will greatly affect the washing effect.

Micro-erosion occurs when water and oxygen are dissolved on the copper plate. The dissolved water and oxygen from the water causes an oxidation reaction and forms a chemical compound called ferrous hydroxide. The oxidation process results in the release of electrons from the board’s copper plating.

Lack of cathodic polarity

Foaming on the copper plating of a PCB board is a common quality defect. The process used for manufacturing the PCB board is complex and requires careful process maintenance. The process involves chemical wet processing and plating, and requires careful analysis of the cause and effect of foaming. This article describes the causes of foaming on the copper plate and what can be done to prevent it.

The pH level of the plating solution is also crucial, as it determines the cathodic current density. This factor will affect the coating’s deposition rate and quality. A lower pH plating solution will result in greater efficiency, while a higher pH will result in less.

Wie man PCBs von außen betrachtet

Wenn man die Leiterplatte von außen betrachtet, lassen sich Defekte in den äußeren Schichten leicht erkennen. Auch die Auswirkungen eines zu geringen Abstands zwischen den Bauteilen sind bei der Betrachtung der Leiterplatte von außen leicht zu erkennen.

Bei der Betrachtung einer Leiterplatte von außen lassen sich Fehler in den äußeren Schichten leicht erkennen

Die Betrachtung einer Leiterplatte von außen kann Ihnen helfen, Defekte in den äußeren Schichten der Leiterplatte zu erkennen. Diese Fehler sind leichter zu erkennen als die im Inneren. Leiterplatten sind in der Regel grün gefärbt und haben Kupferbahnen und Lötstoppmasken, die sie leicht erkennbar machen. Je nach Größe der Leiterplatte können die äußeren Lagen unterschiedlich stark defekt sein.

Der Einsatz von Röntgenprüfgeräten kann diese Probleme lösen. Da Materialien Röntgenstrahlen je nach ihrem Atomgewicht absorbieren, können sie unterschieden werden. Die schwereren Elemente, wie z. B. Lot, absorbieren mehr Röntgenstrahlen als die leichteren. Dadurch lassen sich Defekte in den äußeren Schichten leicht erkennen, während solche aus leichteren Elementen mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Die Betrachtung einer Leiterplatte von außen kann Ihnen helfen, Fehler zu erkennen, die Sie sonst vielleicht nicht sehen würden. Ein solcher Fehler ist fehlendes Kupfer oder fehlende Verbindungen. Ein anderer Fehler ist ein Haarriss. Dies ist eine Folge der hohen Komplexität des Entwurfs. Wenn diese Fehler nicht vor der Bestückung der Leiterplatte behoben werden, können sie zu erheblichen Fehlern führen. Eine Möglichkeit, diese Fehler zu korrigieren, ist die Vergrößerung des Abstands zwischen den Kupferverbindungen und ihren Pads.

Auch die Breite der Leiterbahnen spielt eine entscheidende Rolle für die Funktionalität einer Leiterplatte. Wenn der Signalfluss zunimmt, erzeugt die Leiterplatte immense Wärmemengen, weshalb es wichtig ist, die Leiterbahnbreite zu überwachen. Wenn die Breite der Leiterbahnen angemessen ist, wird eine Überhitzung und Beschädigung der Leiterplatte vermieden.

Keramik-Leiterplatte vs. Metallkern-Leiterplatte

Keramische Leiterplatten sind thermisch effizienter als ihre Gegenstücke aus Metall. Dies bedeutet, dass die Betriebstemperatur einer Leiterplatte niedriger ist. Aluminium-Leiterplatten hingegen werden mit einer dielektrischen Schicht versehen, Keramik-Leiterplatten hingegen nicht. Außerdem sind keramische Leiterplatten haltbarer als ihre Gegenstücke aus Metall.

FR4 vs ceramic pcb

The main difference between FR4 PCB and ceramic PCB is their thermal conductivity performance. FR4 PCB is prone to high thermal conductivity while ceramic PCB is prone to low thermal conductivity. Ceramic PCBs are better for applications that need high thermal conductivity. However, they are more expensive.

FR4 PCB has some advantages over ceramic PCB, but is not a strong competitor to ceramic PCB. Ceramic PCBs have higher thermal conductivity, making it easier for heat to reach other components. They are also available in a variety of shapes and sizes.

The main advantage of ceramic PCBs is their low electrical conductivity and high thermal conductivity. Moreover, they are better insulators, making it easier for high-frequency circuits. In addition, ceramic PCBs are more resistant to corrosion and normal wear and tear. They can also be combined with a plasticizer or lubricant to create a flexible, reusable curtain. Another key advantage of ceramic PCBs is their high heat transmission capacity. This allows them to disperse heat across the entire PCB. By contrast, FR4 boards are largely dependent on cooling gadgets and metal structures to achieve the desired thermal conductivity.

Moreover, FR4 has a relatively low thermal conductivity. Compared to ceramic materials, FR4 is only a few times more conductive. For example, aluminum oxide and silicon carbide are 100 times more thermally conductive than FR4, while beryllium oxide and boron nitride have the highest thermal conductivity.

LTTC vs metal core pcb

A ceramic PCB, also known as a low-temperature-co-fired ceramic (LTTC) PCB, is a type of PCB that has been specially crafted for low temperatures. Its manufacturing process is different from that of a metal-core PCB. In the case of LTTC, the PCB is made of an adhesive substance, crystal glass, and gold paste, and it is fired at a temperature below 900 degrees Celsius in a gaseous oven.

Metal-core PCBs are also more efficient at dissipating heat, allowing them to be used for high-temperature applications. In order to do this, they use thermally-conductive dielectric materials, acting as a heat-wicking bridge to transfer heat from core to plate. However, if you are using an FR4 board, you will need to use a topical heat sink.

In addition to their superior heat dissipation and thermal expansion, metal core PCBs also feature higher power density, better electromagnetic shielding, and improved capacitive coupling. These benefits make them a better choice for electronic circuits that need to be cooled.

FR4

Thermal conductivity performance of ceramic PCBs is much higher than that of metal core PCBs, which may be a reason for their higher prices. Unlike metal core boards, ceramic PCBs don’t require via drilling and deposition to dissipate heat. The difference between these two types of boards lies in the type of solder mask used. Ceramic PCBs generally have dark colors, whereas metal core boards have an almost-white solder mask.

Ceramic PCBs have higher thermal conductivity than FR4, a material most commonly used for PCB mass production. However, FR4 materials have relatively low thermal conductivity, making them less suitable for applications requiring temperature cycling or high temperatures. Moreover, ceramic boards tend to expand faster once the substrate temperature reaches the glass transition temperature. Rogers materials, on the other hand, have high glass transition temperatures and stable volumetric expansion over a wide temperature range.

Metal core PCBs are made from aluminum or copper. They have a metal core instead of FR4 and a thin copper coating. This type of PCB can be used to cool multiple LEDs and is becoming more common in lighting applications. Metal core PCBs have certain design restrictions, but they are easier to manufacture.

Metal core PCBs have superior heat dissipation, dimensional stability, and electrical conductivity. They can also offer improved power density, electromagnetic shielding, and capacitive coupling. Compared to ceramic PCBs, metal core PCBs cost less. They are often used in communication electrical equipment and LED lighting.

Der Unterschied zwischen FPGA und CPLD

Die beiden Arten von programmierbaren Logikchips sind das Field Programmable Gate Array (FPGA) und der Complex Programmable Logic Device (CPLD). Ersterer ist ein "feinkörniges" Gerät, während letzterer auf größeren Blöcken basiert. Die beiden Typen haben unterschiedliche Stärken und Schwächen. Während FPGAs besser für einfache Anwendungen geeignet sind, sind CPLDs ideal für komplexe Algorithmen.

CPLD ist ein programmierbarer ASIC-Baustein

Ein CPLD ist ein programmierbarer IC-Baustein, der aus einer Makrozelle besteht. Die Makrozelle enthält AND-Arrays und Flipflops, die die kombinatorische Logikfunktion vervollständigen. Das AND-Array erzeugt einen Produktterm, der den Ausgang des CPLD darstellt. Die Anzahl der Produktterme ist auch ein Hinweis auf die Kapazität des CPLD. In ähnlicher Weise verfügt ein AND-OR-Array über eine programmierbare Sicherung an jedem Schnittpunkt.

CPLDs können mit einer Hardwarebeschreibungssprache programmiert werden. Diese Sprachen können zum Schreiben und Testen von Software verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Ingenieur eine Hardwarebeschreibungssprache (HDL) für einen CPLD schreiben, die von einem CPLD gelesen werden kann. Der Code wird dann auf den Chip heruntergeladen. Der CPLD-Chip wird dann getestet, um sicherzustellen, dass er funktioniert, und etwaige Fehler können durch Überarbeitung des Schaltplans oder der Hardwarebeschreibungssprache behoben werden. Schließlich kann der Prototyp an die Produktion übergeben werden.

CPLD ist besser für Algorithmen geeignet

CPLDs sind groß angelegte integrierte Schaltungen, die für die Implementierung einer großen Anzahl komplexer Algorithmen konzipiert werden können. Sie verwenden eine Kombination aus CMOS-EPROM- und EEPROM-Programmiertechnologien und zeichnen sich durch ihre hohe Dichte und ihren geringen Stromverbrauch aus. Durch ihre High-Density-Architektur können sie extrem hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Betriebsdichte erreichen. CPLDs sind außerdem äußerst komplex und verfügen über eine große Anzahl interner Komponenten.

CPLDs sind außerdem schneller und berechenbarer als FPGAs. Da sie mithilfe eines elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeichers (EEPROM) konfiguriert werden, können sie beim Hochfahren des Systems auf dem Chip konfiguriert werden, im Gegensatz zu FPGAs, die einen externen nichtflüchtigen Speicher für den Bitstrom benötigen. Dadurch sind CPLDs für viele Anwendungen besser für Algorithmen geeignet als FPGAs.

CPLD ist sicherer

Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen FPGAs und CPLDs. FPGAs bestehen aus programmierbarer Logik, während CPLDs eine flexiblere Struktur verwenden. CPLDs haben weniger programmierbare Funktionen, sind aber dennoch einfacher zu programmieren. CPLDs sind oft als ein einziger Chip mit einer Reihe von Makrozellen aufgebaut. Jede Makrozelle hat einen entsprechenden Ausgangsstift.

Der erste wesentliche Unterschied zwischen den beiden Arten von Chips ist die Art der Takterzeugung. CPLDs können eine einzige externe Taktquelle oder eine Reihe einzelner takterzeugender Chips verwenden. Diese Taktgeber haben definierte Phasenbeziehungen und können zur Verbesserung der Chip-Programmierleistung verwendet werden. Ein CPLD kann auf verschiedene Weise programmiert werden, und das Design kann bei Bedarf mehrfach geändert werden.

CPLDs haben auch niedrigere Gesamtbetriebskosten. Dadurch sind sie in der Herstellung kostengünstiger. CPLDs können für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Ein CPLD kann zum Beispiel viele diskrete Komponenten enthalten, aber auch mehrere programmierbare Logikelemente. Dies erhöht die Flexibilität.

CPLD ist billiger

Ein CPLD ist kostengünstiger als ein FPGA, obwohl FPGAs gewisse Einschränkungen haben. Aufgrund der geringeren Größe von CPLDs ist die Schaltung nicht so deterministisch, was Timing-Szenarien erschweren kann. Dennoch bieten FPGAs eine Reihe von Vorteilen, darunter größere Flexibilität und Sicherheit.

CPLDs können mit Hilfe eines elektrisch löschbaren, programmierbaren Festwertspeichers programmiert werden, im Gegensatz zu FPGAs, die auf einen statischen Direktzugriffsspeicher angewiesen sind. Daher können sich CPLDs beim Hochfahren des Systems selbst konfigurieren, während FPGAs aus einem externen nichtflüchtigen Speicher rekonfiguriert werden müssen. CPLDs sind auch energieeffizienter und wärmeeffizienter als FPGAs.

Ein CPLD besteht aus komplexen programmierbaren Logik-Makrozellen, die über eine Verbindungsmatrix miteinander verbunden sind. Diese Matrix ist rekonfigurierbar und kann groß angelegte Hochgeschwindigkeits-Logikdesigns unterstützen. Eine typische Anwendung für einen CPLD ist die Verwendung als Konfigurationsspeicher für FPGAs, z. B. als System-Bootloader. Ein CPLD verfügt über einen nichtflüchtigen Speicher, während FPGAs zum Laden der Konfiguration einen externen Speicher verwenden.

CPLD eignet sich besser für Timing-Logik

Der CPLD ist ein integrierter Schaltkreis, der mehrere Aufgaben erfüllen kann. Seine Flexibilität und Programmierbarkeit werden durch seine Logic Doubling-Architektur verbessert, die doppelte Latch-Funktionen pro Mikrozelle ermöglicht. Diese Technologie ermöglicht ein kleineres Gerät mit reichlich Platz für Überarbeitungen. CPLDs können mehr Funktionen ausführen als ein herkömmlicher CMOS-Schaltkreis, einschließlich mehrerer unabhängiger Rückkopplungen, mehrerer Routing-Ressourcen und individueller Ausgangsfreigabe.

CPLDs sind flexibler als herkömmliche Logik, da sie keinen externen Konfigurationsspeicher benötigen. Im Gegensatz zu FPGAs verwenden CPLDs EEPROM, einen nichtflüchtigen Speicher, der die Konfiguration auch dann beibehält, wenn das System ausgeschaltet ist.

Warum flexible Leiterplatten Versteifungen brauchen

Eine Leiterplattenversteifung ist erforderlich, um Ihrer Leiterplatte ihre Steifigkeit zu verleihen. Es gibt verschiedene Materialien zur Versteifung von Leiterplatten. Einige sind teurer als andere, z. B. FR4 oder rostfreier Stahl. Sie müssen entscheiden, welcher Typ für Ihre speziellen Bedürfnisse am besten geeignet ist.

Stainless steel

Flexible printed circuit boards (PCBs) are among the most popular types of PCBs on the market today. Their flexibility allows designers to design circuitry that isn’t possible with rigid circuits. However, a flexible PCB’s lack of stiffness can lead to performance and durability issues. For this reason, flexible PCBs often include stainless steel stiffeners.

A stiffener may be either thick or mass-oriented and attached to a flexible PCB on the same side as the components. If the flexible PCB is assembled with plated through-hole connections, the stiffeners may be attached to the opposite side of the connector. The stiffeners are then sealed into place with pressure-sensitive adhesives or thermal bonding.

The use of stiffeners for flexible PCBs is most commonly used for flex circuits. They help maintain a proper thickness of the flex circuit and prevent stress on the components and solder joints. This type of stiffener can be attached with thermally bonded acrylic adhesives or PSA.

Aluminium

Stiffeners are often required for flexible PCBs. They reduce the flexibility of the board and provide mechanical support for components during assembly. They also serve a role in heat dissipation. There are several types of stiffeners, and each one provides different benefits. For example, stiffeners can improve solder resistance, increase bond strength, and limit the bending ability of the board.

Generally, rigideners are attached to a PCB using pressure sensitive adhesive tape. PSA is a popular adhesive material for this purpose, which is designed to withstand high-temperature reflow cycles. The type of adhesive used depends on the length and location of the stiffeners. If the stiffeners extend beyond the flex circuit side, it is important to use PSA to attach them to the board. Additionally, PSA may not be suitable for stiffeners that are too short or too long.

Aluminum is an alternative material for stiffeners. This material has better heat-sink and rigidity than other materials. Aluminum is more expensive, but can be more durable than other materials.

Kapton

When working with flexible PCBs, it is necessary to consider stiffeners in your design. Adding a stiffener can increase solder resistance and strengthen the connections between components. It can also help with strain relief and heat dissipation. In most cases, stiffeners are bonded on the same side of the flexible PCB as the components.

FR4 and polyimide are two materials that are commonly used for stiffeners. These materials are cheap and can provide a flat surface to the flexible PCB. They also provide excellent solder resistance and can provide the required support during pick-and-place processes.

The placement of stiffeners is important because they must be installed on the same side as the components to be mounted. This also allows easy access to the solder pads. While stiffeners are important, some customers may choose to skip the stiffeners altogether and use a FR-4 frame instead of an SMT carrier.

FR4

FR4 stiffeners for flexible PCBs are an excellent way to maintain and route flexible PCBs. They work by extending a strip of FR-4 stiffener material into a flexible PCB array. This helps the flex PCB maintain its proper shape and avoid cracks in the conductor layers. In addition to providing support during assembly, these devices can also act as heat dissipation devices.

FR4 stiffeners can be made of a variety of materials, including stainless steel and aluminum. Stainless steel stiffeners are more resistant to corrosion, are more adaptable and more resistant to a wide range of temperature conditions. Stainless steel stiffeners are usually thin, ranging from 0.1 to 0.45mm.

FR4 stiffeners are added to a flexible circuit as the final fabrication step. They can be applied with either pressure sensitive or thermal-set adhesive. The choice may depend on the end-use, but pressure-sensitive stiffeners are usually less expensive than thermal-set adhesive. In addition, thermal-set adhesive requires the flex to be placed in a lamination press, which applies heat to cure the adhesive.