5 PCB-levyn kuparipinnoituksen vaahtoamisen tärkeimpiä syitä PCB-levyn kuparipinnoituksessa

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.

Miten PCB:tä tarkkaillaan ulkopuolelta käsin

Observing the pcb from the outside makes it easy to identify defects in the outer layers. It’s also easy to spot the effects of not enough gap between the components when looking at the board from the outside.

Observing a pcb from the outside can easily identify defects in the outer layers

Observing a PCB from the outside can help you spot defects in the outer layers of the circuit board. It is easier to identify these defects than they are to spot inside. PCBs are typically green in color, and they have copper traces and soldermask that make them easily recognizable. Depending on the size of the PCB, the outer layers may have varying degrees of defects.

Using x-ray inspection equipment can overcome these issues. Since materials absorb x-rays according to their atomic weight, they can be distinguished. The heavier elements, such as solder, absorb more x-rays than those that are lighter. This makes it easy to identify defects in the outer layers, while those that are made of light-weight elements are not visible to the naked eye.

Observing a PCB from the outside can help you identify defects that you might not see otherwise. One such defect is missing copper or interconnections. Another defect is a hairline short. This is a result of high complexity in the design. If these defects are not corrected before the PCB is assembled, they can cause significant errors. One way to correct these errors is to increase the clearance between copper connections and their pads.

The width of conductor traces also plays a crucial role in the functionality of a PCB. As signal flow increases, the PCB generates immense amounts of heat, which is why it is important to monitor the trace width. Keeping the width of the conductors appropriate will prevent overheating and damaging the board.

Keraaminen PCB Vs Metal Core PCB

Ceramic pcbs are more thermally efficient than their metal counterparts. This means that the operating temperature of a PCB will be lower. Aluminum PCBs, on the other hand, will be subject to a dielectric layer, while ceramic PCBs will not. In addition, ceramic PCBs are more durable than their metal counterparts.

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.

FPGA:n ja CPLD:n välinen ero

Ohjelmoitavia logiikkapiirejä on kahdenlaisia: FPGA (Field Programmable Gate Array) ja CPLD (Complex Programmable Logic Device). Edellinen on "hienojakoinen" laite, kun taas jälkimmäinen perustuu suurempiin lohkoihin. Näillä kahdella tyypillä on erilaisia vahvuuksia ja heikkouksia. FPGA:t soveltuvat paremmin yksinkertaisiin sovelluksiin, kun taas CPLD:t ovat ihanteellisia monimutkaisille algoritmeille.

CPLD on ohjelmoitava ASIC-laite.

CPLD on ohjelmoitava IC-laite, joka koostuu makrosolusta. Makrosolu sisältää AND-matriisit ja flippiflopit, jotka täydentävät yhdistelmälogiikan toiminnon. AND-matriisi tuottaa tuotetermin, joka on CPLD:n ulostulo. Tuotostermin numero on myös osoitus CPLD:n kapasiteetista. Vastaavasti AND-OR-massalla on ohjelmoitava sulake jokaisessa risteyksessä.

CPLD:t voidaan ohjelmoida laitteiston kuvauskielellä. Näitä kieliä voidaan käyttää ohjelmistojen kirjoittamiseen ja testaamiseen. Insinööri voi esimerkiksi kirjoittaa CPLD:lle laitteiston kuvauskielen (HDL), jota CPLD voi lukea. Sen jälkeen koodi ladataan piiriin. Tämän jälkeen CPLD-siru testataan sen toimivuuden varmistamiseksi, ja mahdolliset virheet voidaan korjata tarkistamalla kaaviokuvaa tai laitteiston kuvauskieltä. Lopulta prototyyppi voidaan lähettää tuotantoon.

CPLD soveltuu paremmin algoritmeihin

CPLD:t ovat laajamittaisia integroituja piirejä, jotka voidaan suunnitella toteuttamaan suuri määrä monimutkaisia algoritmeja. Niissä käytetään CMOS EPROM- ja EEPROM-ohjelmointitekniikoiden yhdistelmää, ja niille on ominaista suuri tiheys ja alhainen virrankulutus. Niiden tiheä arkkitehtuuri mahdollistaa erittäin suuret nopeudet ja tiheän toiminnan. CPLD:t ovat myös erittäin monimutkaisia, ja niissä on suuri määrä sisäisiä komponentteja.

CPLD:t ovat myös nopeampia ja ennustettavampia kuin FPGA:t. Koska ne konfiguroidaan käyttäen sähköisesti pyyhittävää ohjelmoitavaa lukumuistia (EEPROM), ne voidaan konfiguroida piirin sisällä, kun järjestelmä käynnistyy, toisin kuin FPGA:t, jotka vaativat ulkoisen haihtumattoman muistin syöttämään bittivirtaa. Tämän vuoksi CPLD:t soveltuvat monissa sovelluksissa paremmin algoritmeihin kuin FPGA:t.

CPLD on turvallisempi

FPGA:iden ja CPLD:iden välillä on joitakin keskeisiä eroja. FPGA:t koostuvat ohjelmoitavasta logiikasta, kun taas CPLD:t käyttävät joustavampaa rakennetta. CPLD-piireissä on vähemmän ohjelmoitavia ominaisuuksia, mutta ne ovat silti helpompia ohjelmoida. CPLD:t on usein rakennettu yhdeksi siruksi, jossa on useita makrosoluja. Jokaisella makrosolulla on vastaava ulostulotappi.

Ensimmäinen merkittävä ero näiden kahden sirutyypin välillä on tapa, jolla kellot luodaan. CPLD-piireissä voidaan käyttää yhtä ulkoista kellolähdettä tai useita yksittäisiä kelloa tuottavia piirisarjoja. Näillä kelloilla on määritellyt vaihesuhteet, ja niiden avulla voidaan parantaa piirin ohjelmointitehoa. CPLD voidaan ohjelmoida usealla eri tavalla, ja suunnittelua voidaan tarvittaessa muuttaa useita kertoja.

CPLD:n kokonaiskustannukset ovat myös alhaisemmat. Tämä tekijä tekee niiden valmistuksesta edullisempaa. CPLD:tä voidaan käyttää monissa eri sovelluksissa. CPLD voi esimerkiksi sisältää paljon diskreettejä komponentteja, mutta se voi myös sisältää useita ohjelmoitavia logiikkaelementtejä. Tämä lisää joustavuutta.

CPLD on halvempi

CPLD on kustannustehokkaampi kuin FPGA, vaikka FPGA:lla onkin tiettyjä rajoituksia. CPLD:n pienemmän koon vuoksi piirit eivät ole yhtä deterministisiä, mikä voi vaikeuttaa ajoitusskenaarioita. FPGA-piireihin liittyy kuitenkin useita etuja, kuten suurempi joustavuus ja turvallisuus.

CPLD:t voidaan ohjelmoida sähköisesti pyyhittävällä ohjelmoitavalla lukumuistilla, toisin kuin FPGA:t, jotka perustuvat staattiseen satunnaiskäyttömuistiin. Tämän seurauksena CPLD:t voivat konfiguroida itsensä järjestelmän käynnistyksen aikana, kun taas FPGA:t on konfiguroitava uudelleen ulkoisesta haihtumattomasta muistista. CPLD:t ovat myös energiatehokkaampia ja lämpöystävällisempiä kuin FPGA:t.

CPLD koostuu monimutkaisista ohjelmoitavista logiikkamakrosoluista, jotka on yhdistetty toisiinsa liitäntämatriisilla. Tämä matriisi on uudelleenkonfiguroitavissa, ja se voi tukea laajamittaisia, nopeita logiikkasuunnitelmia. CPLD:n tyypillinen käyttötarkoitus on FPGA:iden konfigurointimuistina, kuten järjestelmän käynnistyslataajana. CPLD:ssä on haihtumaton muisti, kun taas FPGA:t käyttävät ulkoista muistia konfiguraation lataamiseen.

CPLD soveltuu paremmin ajoituslogiikkaan

CPLD on integroitu piiri, joka voi suorittaa useita tehtäviä. Sen joustavuutta ja ohjelmoitavuutta parantaa sen Logic Doubling -arkkitehtuuri, joka mahdollistaa kaksinkertaiset salpatoiminnot mikrosolua kohti. Tämä tekniikka mahdollistaa pienemmän laitteen, jossa on runsaasti tilaa tarkistuksille. CPLD:t voivat suorittaa enemmän toimintoja kuin perinteinen CMOS, mukaan lukien useita itsenäisiä takaisinkytkentöjä, useita reititysresursseja ja yksittäisten ulostulojen mahdollistaminen.

CPLD:t ovat perinteistä logiikkaa joustavampia, koska ne eivät tarvitse ulkoista konfigurointimuistia. Toisin kuin FPGA:t, CPLD:t käyttävät EEPROM-muistia, joka on haihtumaton muisti, joka säilyttää konfiguraation, vaikka järjestelmä sammutettaisiin.

Miksi joustava PCB tarvitsee jäykisteitä

PCB-jäykiste tarvitaan antamaan PCB:lle sen jäykkyys. PCB:n jäykistämiseen on saatavilla useita materiaaleja. Jotkut ovat kalliimpia kuin toiset, kuten FR4 tai ruostumaton teräs. Sinun on päätettävä, mikä tyyppi sopii parhaiten erityistarpeisiisi.

Ruostumaton teräs

Joustavat painetut piirilevyt (PCB) ovat nykyään markkinoiden suosituimpia PCB-tyyppejä. Niiden joustavuuden ansiosta suunnittelijat voivat suunnitella piirisarjoja, jotka eivät ole mahdollisia jäykillä piireillä. Joustavan piirilevyn jäykkyyden puute voi kuitenkin johtaa suorituskykyyn ja kestävyyteen liittyviin ongelmiin. Tästä syystä taipuisat piirilevyt sisältävät usein ruostumattomasta teräksestä valmistettuja jäykisteitä.

Jäykiste voi olla joko paksu tai massapainotteinen ja kiinnitetty joustavaan piirilevyyn samalle puolelle kuin komponentit. Jos joustava piirilevy on koottu pinnoitetuilla läpireikäliitännöillä, jäykisteet voidaan kiinnittää liittimen vastakkaiselle puolelle. Tämän jälkeen jäykisteet tiivistetään paikoilleen painesensitiivisillä liimoilla tai lämpöliimauksella.

Joustavien piirilevyjen jäykisteiden käyttöä käytetään yleisimmin joustopiireissä. Ne auttavat ylläpitämään joustopiirin oikean paksuuden ja estävät komponenttien ja juotosliitosten rasituksen. Tämäntyyppinen jäykiste voidaan kiinnittää lämpöliimattujen akryyliliimojen tai PSA-liimojen avulla.

Alumiini

Joustavat piirilevyt vaativat usein jäykisteitä. Ne vähentävät levyn joustavuutta ja tarjoavat mekaanista tukea komponenteille kokoonpanon aikana. Niillä on myös merkitystä lämmönpoiston kannalta. Jäykisteitä on useita erilaisia, ja jokainen tarjoaa erilaisia etuja. Jäykisteet voivat esimerkiksi parantaa juotoskestävyyttä, lisätä sidoslujuutta ja rajoittaa levyn taivutuskykyä.

Yleensä jäykistimet kiinnitetään piirilevyyn paineherkällä teipillä. PSA on tähän tarkoitukseen suosittu liimamateriaali, joka on suunniteltu kestämään korkean lämpötilan reflow-syklejä. Käytettävän liiman tyyppi riippuu jäykisteiden pituudesta ja sijainnista. Jos jäykisteet ulottuvat joustopiirin puolta pidemmälle, on tärkeää käyttää PSA:ta niiden kiinnittämiseen levyyn. Lisäksi PSA ei välttämättä sovellu liian lyhyille tai liian pitkille jäykisteille.

Alumiini on vaihtoehtoinen jäykisteiden materiaali. Tällä materiaalilla on parempi lämmönsieto ja jäykkyys kuin muilla materiaaleilla. Alumiini on kalliimpaa, mutta se voi olla kestävämpää kuin muut materiaalit.

Kapton

Kun työskentelet joustavien piirilevyjen kanssa, on tarpeen ottaa suunnittelussa huomioon jäykisteet. Jäykisteen lisääminen voi lisätä juotosvastusta ja vahvistaa komponenttien välisiä yhteyksiä. Se voi myös auttaa jännityksenpoistossa ja lämmönsiirrossa. Useimmissa tapauksissa jäykisteet liimataan samalle puolelle joustavaa piirilevyä kuin komponentit.

FR4 ja polyimidi ovat kaksi materiaalia, joita käytetään yleisesti jäykisteinä. Nämä materiaalit ovat halpoja, ja ne voivat tarjota tasaisen pinnan joustavalle piirilevylle. Ne tarjoavat myös erinomaisen juotoskestävyyden ja voivat tarjota tarvittavan tuen pick-and-place-prosessien aikana.

Jäykisteiden sijoittaminen on tärkeää, koska ne on asennettava samalle puolelle kuin asennettavat osat. Tämä mahdollistaa myös helpon pääsyn juotospinnoille. Vaikka jäykisteet ovat tärkeitä, jotkut asiakkaat voivat jättää jäykisteet kokonaan pois ja käyttää FR-4-kehystä SMT-kannattimen sijasta.

FR4

FR4-jäykisteet joustaville piirilevyille ovat erinomainen tapa ylläpitää ja reitittää joustavia piirilevyjä. Ne toimivat ulottamalla FR-4-jäykistysmateriaalin kaistale joustavaan piirilevyryhmään. Tämä auttaa joustavaa piirilevyä säilyttämään oikean muotonsa ja välttämään halkeamia johdinkerroksissa. Sen lisäksi, että nämä laitteet tarjoavat tukea kokoonpanon aikana, ne voivat toimia myös lämmönpoistolaitteina.

FR4-jäykisteet voidaan valmistaa useista eri materiaaleista, kuten ruostumattomasta teräksestä ja alumiinista. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut jäykisteet kestävät paremmin korroosiota, ovat mukautuvampia ja kestävät paremmin monenlaisia lämpötilaolosuhteita. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut jäykisteet ovat yleensä ohuita, 0,1-0,45 mm.

FR4-jäykisteet lisätään joustavaan piiriin viimeisenä valmistusvaiheena. Ne voidaan kiinnittää joko paineherkällä tai lämpökiinnitteisellä liimalla. Valinta voi riippua loppukäyttötarkoituksesta, mutta paineherkät jäykisteet ovat yleensä halvempia kuin lämpökiinnitteiset liimat. Lisäksi lämpökiinnitteinen liima edellyttää, että taivutin asetetaan laminointipuristimeen, joka käyttää lämpöä liiman kovettamiseksi.