5 causes principales de la formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé

Il existe de nombreuses causes de formation de mousse sur le placage de cuivre d'un circuit imprimé. Certaines sont dues à la pollution par l'huile ou la poussière, tandis que d'autres sont causées par le processus d'enfoncement du cuivre. La formation de mousse est un problème dans tout processus de cuivrage, car il nécessite des solutions chimiques qui peuvent contaminer d'autres zones. Il peut également se produire en raison d'un traitement local inapproprié de la surface de la carte.

Micro-mordançage

Dans la microgravure, l'activité du précipité de cuivre est trop forte, ce qui provoque des fuites dans les pores et des boursouflures. Cela peut également entraîner une mauvaise adhérence et détériorer la qualité du revêtement. Il est donc essentiel d'éliminer ces impuretés pour éviter ce problème.

Avant de procéder au dépôt de cuivre, le substrat de cuivre est soumis à une séquence de nettoyage. Cette étape de nettoyage est essentielle pour éliminer les impuretés de la surface et assurer un mouillage général de la surface. Ensuite, le substrat est traité avec une solution acide pour conditionner la surface du cuivre. Cette étape est suivie par l'étape de cuivrage.

Une autre cause de moussage est un nettoyage incorrect après le dégraissage à l'acide. Cela peut être dû à un nettoyage incorrect après le dégraissage à l'acide, à un mauvais réglage de l'agent de blanchiment ou à une mauvaise température du cylindre de cuivre. En outre, un nettoyage incorrect peut entraîner une légère oxydation de la surface de la carte.

Oxydation

L'oxydation provoque la formation de mousse sur le placage de cuivre de la carte de circuit imprimé lorsque la feuille de cuivre de la carte n'est pas suffisamment protégée contre les effets de l'oxydation. Le problème peut survenir en raison d'une mauvaise adhérence ou de la rugosité de la surface. Il peut également se produire lorsque la feuille de cuivre de la carte est mince et n'adhère pas bien au substrat de la carte.

La micro-gravure est un procédé utilisé pour l'enfonçage du cuivre et la galvanoplastie. La microgravure doit être effectuée avec soin pour éviter une oxydation excessive. Un mordançage excessif peut entraîner la formation de bulles autour de l'orifice. Une oxydation insuffisante peut entraîner une mauvaise liaison, la formation de mousse et un manque de force de liaison. La microgravure doit être effectuée à une profondeur de 1,5 à 2 microns avant le dépôt de cuivre et de 0,3 à 1 micron avant le processus de métallisation. Une analyse chimique peut être utilisée pour s'assurer que la profondeur requise a été atteinte.

Traitement des substrats

La formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé est un défaut de qualité majeur qui peut être causé par un mauvais traitement du substrat. Ce problème survient lorsque la feuille de cuivre à la surface de la carte ne peut pas adhérer au cuivre chimique en raison d'une mauvaise liaison. La feuille de cuivre se boursoufle alors à la surface de la carte. Il en résulte une couleur inégale et une oxydation noire et brune.

Le processus de cuivrage nécessite l'utilisation d'agents d'ajustement du cuivre lourds. Ces médicaments chimiques liquides peuvent entraîner une contamination croisée de la carte et des effets de traitement médiocres. En outre, il peut en résulter des surfaces de carte inégales et une mauvaise force d'adhérence entre la carte et l'assemblage du PCBA.

Micro-érosion

La formation de mousse sur le placage de cuivre des cartes de circuits imprimés peut être due à deux facteurs principaux. Le premier est un processus de cuivrage inapproprié. Le processus de cuivrage utilise beaucoup de produits chimiques et de solvants organiques. Le processus de traitement du placage de cuivre est compliqué et les produits chimiques et les huiles présents dans l'eau utilisée pour le placage peuvent être nocifs. Ils peuvent provoquer une contamination croisée, des défauts irréguliers et des problèmes de liaison. L'eau utilisée pour le processus de cuivrage doit être contrôlée et de bonne qualité. Un autre élément important à prendre en compte est la température du processus de cuivrage. Celle-ci aura une incidence considérable sur l'effet de lavage.

La micro-érosion se produit lorsque de l'eau et de l'oxygène sont dissous sur la plaque de cuivre. L'eau dissoute et l'oxygène de l'eau provoquent une réaction d'oxydation et forment un composé chimique appelé hydroxyde ferreux. Le processus d'oxydation entraîne la libération d'électrons du placage de cuivre de la carte.

Absence de polarité cathodique

La formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé est un défaut de qualité courant. Le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés est complexe et nécessite un entretien minutieux. Le processus implique un traitement chimique par voie humide et une métallisation, et nécessite une analyse minutieuse de la cause et de l'effet de la formation de mousse. Cet article décrit les causes de la formation de mousse sur la plaque de cuivre et ce qui peut être fait pour l'éviter.

Le niveau de pH de la solution de placage est également crucial, car il détermine la densité du courant cathodique. Ce facteur affectera la vitesse de dépôt et la qualité du revêtement. Une solution de placage à pH faible sera plus efficace, tandis qu'un pH élevé le sera moins.

Comment observer les PCB de l'extérieur ?

En observant la carte de l'extérieur, il est facile d'identifier les défauts dans les couches externes. Il est également facile de repérer les effets d'un espace insuffisant entre les composants lorsque l'on observe la carte de l'extérieur.

L'observation d'une carte de circuit imprimé depuis l'extérieur permet d'identifier facilement les défauts dans les couches externes.

L'observation d'un circuit imprimé de l'extérieur peut vous aider à repérer les défauts dans les couches extérieures du circuit. Il est plus facile d'identifier ces défauts qu'ils ne le sont à l'intérieur. Les circuits imprimés sont généralement de couleur verte et présentent des traces de cuivre et des masques de soudure qui les rendent facilement reconnaissables. En fonction de la taille du circuit imprimé, les couches extérieures peuvent présenter des défauts plus ou moins importants.

L'utilisation d'un équipement d'inspection par rayons X permet de résoudre ces problèmes. Les matériaux absorbent les rayons X en fonction de leur poids atomique, ce qui permet de les distinguer. Les éléments les plus lourds, comme la soudure, absorbent plus de rayons X que les éléments plus légers. Il est donc facile d'identifier les défauts dans les couches externes, tandis que ceux qui sont constitués d'éléments légers ne sont pas visibles à l'œil nu.

L'observation d'un circuit imprimé de l'extérieur peut vous aider à identifier des défauts que vous n'auriez pas pu voir autrement. L'un de ces défauts est l'absence de cuivre ou d'interconnexions. Un autre défaut est un court-circuit capillaire. Il s'agit d'un résultat d'une grande complexité dans la conception. Si ces défauts ne sont pas corrigés avant l'assemblage du circuit imprimé, ils peuvent entraîner des erreurs importantes. L'un des moyens de corriger ces erreurs consiste à augmenter l'espace entre les connexions en cuivre et leurs pastilles.

La largeur des pistes conductrices joue également un rôle crucial dans la fonctionnalité d'un circuit imprimé. Lorsque le flux de signaux augmente, le circuit imprimé génère d'énormes quantités de chaleur, c'est pourquoi il est important de surveiller la largeur des traces. Le respect de la largeur des conducteurs permet d'éviter la surchauffe et l'endommagement de la carte.

PCB en céramique et PCB à noyau métallique

Les circuits imprimés en céramique sont plus efficaces sur le plan thermique que leurs homologues en métal. Cela signifie que la température de fonctionnement d'un circuit imprimé sera plus basse. Les circuits imprimés en aluminium, quant à eux, sont soumis à une couche diélectrique, ce qui n'est pas le cas des circuits imprimés en céramique. En outre, les circuits imprimés en céramique sont plus durables que leurs homologues en métal.

FR4 ou circuit imprimé en céramique

La principale différence entre les circuits imprimés en FR4 et les circuits imprimés en céramique est leur conductivité thermique. Les circuits imprimés en FR4 ont tendance à avoir une conductivité thermique élevée, tandis que les circuits imprimés en céramique ont tendance à avoir une faible conductivité thermique. Les circuits imprimés en céramique conviennent mieux aux applications nécessitant une conductivité thermique élevée. Cependant, ils sont plus chers.

Les circuits imprimés en FR4 présentent certains avantages par rapport aux circuits imprimés en céramique, mais ne constituent pas un concurrent solide pour ces derniers. Les circuits imprimés en céramique ont une conductivité thermique plus élevée, ce qui permet à la chaleur d'atteindre plus facilement les autres composants. Ils sont également disponibles dans une grande variété de formes et de tailles.

Le principal avantage des circuits imprimés en céramique est leur faible conductivité électrique et leur forte conductivité thermique. En outre, ils sont de meilleurs isolants, ce qui facilite l'utilisation de circuits à haute fréquence. En outre, les circuits imprimés en céramique sont plus résistants à la corrosion et à l'usure normale. Ils peuvent également être combinés avec un plastifiant ou un lubrifiant pour créer un rideau souple et réutilisable. Un autre avantage clé des circuits imprimés en céramique est leur capacité élevée de transmission de la chaleur. Cela leur permet de disperser la chaleur sur l'ensemble du circuit imprimé. En revanche, les cartes en FR4 dépendent largement de gadgets de refroidissement et de structures métalliques pour atteindre la conductivité thermique souhaitée.

En outre, le FR4 a une conductivité thermique relativement faible. Par rapport aux matériaux céramiques, le FR4 n'est que quelques fois plus conducteur. Par exemple, l'oxyde d'aluminium et le carbure de silicium sont 100 fois plus thermoconducteurs que le FR4, tandis que l'oxyde de béryllium et le nitrure de bore ont la conductivité thermique la plus élevée.

LTTC vs pcb à noyau métallique

Un circuit imprimé en céramique, également connu sous le nom de circuit imprimé en céramique cuite à basse température (LTTC), est un type de circuit imprimé spécialement conçu pour les basses températures. Son processus de fabrication est différent de celui d'un circuit imprimé à noyau métallique. Dans le cas du LTTC, le circuit imprimé est composé d'une substance adhésive, de verre cristallin et de pâte d'or, et il est cuit à une température inférieure à 900 degrés Celsius dans un four à gaz.

Les circuits imprimés à âme métallique sont également plus efficaces pour dissiper la chaleur, ce qui leur permet d'être utilisés pour des applications à haute température. Pour ce faire, ils utilisent des matériaux diélectriques thermoconducteurs, qui agissent comme un pont thermique pour transférer la chaleur du noyau à la plaque. Toutefois, si vous utilisez une carte FR4, vous devrez utiliser un dissipateur thermique topique.

Outre leur capacité supérieure de dissipation de la chaleur et de dilatation thermique, les circuits imprimés à âme métallique se caractérisent également par une densité de puissance plus élevée, un meilleur blindage électromagnétique et un couplage capacitif amélioré. Ces avantages en font un meilleur choix pour les circuits électroniques qui doivent être refroidis.

FR4

La conductivité thermique des circuits imprimés en céramique est beaucoup plus élevée que celle des circuits imprimés à âme métallique, ce qui peut expliquer leur prix plus élevé. Contrairement aux circuits imprimés à noyau métallique, les circuits imprimés en céramique ne nécessitent pas de perçage et de dépôt pour dissiper la chaleur. La différence entre ces deux types de cartes réside dans le type de masque de soudure utilisé. Les circuits imprimés en céramique ont généralement des couleurs sombres, tandis que les circuits imprimés à noyau métallique ont un masque de soudure presque blanc.

Les circuits imprimés en céramique ont une conductivité thermique plus élevée que le FR4, matériau le plus couramment utilisé pour la production de masse de circuits imprimés. Cependant, les matériaux FR4 ont une conductivité thermique relativement faible, ce qui les rend moins adaptés aux applications nécessitant des cycles de température ou des températures élevées. En outre, les cartes en céramique ont tendance à se dilater plus rapidement une fois que la température du substrat atteint la température de transition vitreuse. Les matériaux Rogers, en revanche, ont des températures de transition vitreuse élevées et une expansion volumétrique stable sur une large plage de températures.

Les circuits imprimés à âme métallique sont fabriqués à partir d'aluminium ou de cuivre. Ils ont un noyau métallique au lieu de FR4 et une fine couche de cuivre. Ce type de circuit imprimé peut être utilisé pour refroidir plusieurs DEL et devient de plus en plus courant dans les applications d'éclairage. Les circuits imprimés à noyau métallique présentent certaines restrictions en matière de conception, mais ils sont plus faciles à fabriquer.

Les circuits imprimés à âme métallique présentent une dissipation thermique, une stabilité dimensionnelle et une conductivité électrique supérieures. Ils peuvent également offrir une densité de puissance, un blindage électromagnétique et un couplage capacitif améliorés. Par rapport aux circuits imprimés en céramique, les circuits imprimés à âme métallique sont moins coûteux. Ils sont souvent utilisés dans les équipements électriques de communication et les éclairages LED.

La différence entre FPGA et CPLD

Les deux types de puces logiques programmables sont les Field Programmable Gate Array (FPGA) et les Complex Programmable Logic Device (CPLD). Le premier est un dispositif "à grain fin", tandis que le second est basé sur des blocs plus importants. Les deux types ont des forces et des faiblesses différentes. Alors que les FPGA conviennent mieux aux applications simples, les CPLD sont idéaux pour les algorithmes complexes.

Le CPLD est un dispositif ASIC programmable

Un CPLD est un circuit intégré programmable composé d'une macrocellule. La macrocellule contient des tableaux ET et des bascules, qui complètent la fonction de logique combinatoire. Le réseau ET génère un terme de produit, qui est la sortie du CPLD. Le nombre de termes du produit est également une indication de la capacité du CPLD. De même, un réseau ET-OU possède un fusible programmable à chaque intersection.

Les CPLD peuvent être programmés à l'aide d'un langage de description du matériel. Ces langages peuvent être utilisés pour écrire et tester des logiciels. Par exemple, un ingénieur peut écrire un langage de description du matériel (HDL) pour un CPLD, qui peut être lu par un CPLD. Le code est ensuite téléchargé dans la puce. La puce CPLD est ensuite testée pour s'assurer qu'elle est fonctionnelle, et tout bogue peut être corrigé en révisant le diagramme schématique ou le langage de description du matériel. Enfin, le prototype peut être envoyé en production.

Le CPLD est plus adapté aux algorithmes

Les CPLD sont des circuits intégrés à grande échelle qui peuvent être conçus pour mettre en œuvre un grand nombre d'algorithmes complexes. Ils utilisent une combinaison de technologies de programmation CMOS EPROM et EEPROM et se caractérisent par leur haute densité et leur faible consommation d'énergie. Leur architecture à haute densité leur permet d'atteindre des vitesses extrêmement élevées et un fonctionnement à haute densité. Les CPLD sont également extrêmement complexes, avec un grand nombre de composants internes.

Les CPLD sont également plus rapides et plus prévisibles que les FPGA. Comme ils sont configurés à l'aide d'une mémoire morte programmable effaçable électriquement (EEPROM), ils peuvent être configurés sur la puce au démarrage du système, contrairement aux FPGA, qui nécessitent une mémoire non volatile externe pour alimenter le flux binaire. Les CPLD conviennent donc mieux aux algorithmes que les FPGA pour de nombreuses applications.

Le CPLD est plus sûr

Il existe quelques différences essentielles entre les FPGA et les CPLD. Les FPGA sont composés de logique programmable, tandis que les CPLD utilisent une structure plus souple. Les CPLD ont moins de fonctions programmables, mais ils sont tout de même plus faciles à programmer. Les CPLD sont souvent constitués d'une seule puce avec un certain nombre de macrocellules. Chaque macrocellule possède une broche de sortie correspondante.

La première différence significative entre les deux types de puces est la façon dont les horloges sont générées. Les CPLD peuvent utiliser une seule source d'horloge externe ou un certain nombre de puces génératrices d'horloge uniques. Ces horloges ont des relations de phase définies et peuvent être utilisées pour améliorer les performances de programmation de la puce. Un CPLD peut être programmé de plusieurs façons et la conception peut être modifiée plusieurs fois si nécessaire.

Les CPLD ont également un coût global de possession plus faible. Ce facteur les rend moins coûteux à produire. Les CPLD peuvent être utilisés pour de nombreuses applications différentes. Par exemple, un CPLD peut contenir de nombreux composants discrets, mais il peut également contenir plusieurs éléments logiques programmables. La flexibilité s'en trouve accrue.

Le CPLD est moins cher

Un CPLD est plus rentable qu'un FPGA, bien que les FPGA aient certaines limites. En raison de la taille réduite des CPLD, le circuit n'est pas aussi déterministe, ce qui peut compliquer les scénarios de synchronisation. Néanmoins, les FPGA présentent un certain nombre d'avantages, notamment une plus grande flexibilité et une meilleure sécurité.

Les CPLD peuvent être programmés à l'aide d'une mémoire morte programmable effaçable électriquement, contrairement aux FPGA, qui reposent sur une mémoire vive statique. Par conséquent, les CPLD peuvent se configurer eux-mêmes lors du démarrage du système, alors que les FPGA doivent être reconfigurés à partir d'une mémoire non volatile externe. Les CPLD sont également plus économes en énergie et en chaleur que les FPGA.

Un CPLD est constitué de macrocellules logiques programmables complexes qui sont reliées entre elles par une matrice d'interconnexion. Cette matrice est reconfigurable et peut prendre en charge des conceptions logiques à grande échelle et à grande vitesse. Un CPLD est généralement utilisé comme mémoire de configuration pour les FPGA, comme le chargeur de démarrage d'un système. Un CPLD possède une mémoire non volatile, tandis que les FPGA utilisent une mémoire externe pour charger la configuration.

Le CPLD est plus adapté à la logique de synchronisation

Le CPLD est un circuit intégré capable d'effectuer des tâches multiples. Sa flexibilité et sa programmabilité sont renforcées par son architecture de doublage logique, qui permet de doubler les fonctions de verrouillage par microcellule. Cette technologie permet d'obtenir un dispositif plus petit avec une grande marge de manœuvre pour les révisions. Les CPLD peuvent exécuter plus de fonctions qu'un CMOS traditionnel, y compris de multiples rétroactions indépendantes, de multiples ressources de routage et une validation de sortie individuelle.

Les CPLD sont plus flexibles que la logique conventionnelle, car ils ne nécessitent pas de mémoire de configuration externe. Contrairement aux FPGA, les CPLD utilisent une EEPROM, une mémoire non volatile qui conserve la configuration même lorsque le système est éteint.

Pourquoi les circuits imprimés flexibles ont-ils besoin de raidisseurs ?

A PCB stiffener is required to give your PCB its rigidity. There are several materials available to stiffen PCBs. Some are more expensive than others, such as FR4 or stainless steel. You need to decide which type is best for your specific needs.

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.