Iliustruota spausdintinių plokščių istorija

/0 Komentarai/svetainėje /pagal

Iliustruota spausdintinių plokščių istorija

Pirmąją spausdintinę plokštę (PCB) 1930 m. sukūrė Paulas Eisleris, kuris studijavo inžineriją ir, prieš pradėdamas dirbti elektrotechnikos srityje, dirbo žurnalo redaktoriumi. P. Eisleriui kilo mintis, kad spausdinimas ant popieriaus gali būti naudojamas ne tik laikraščiams. Šią idėją jis vystė mažame vieno kambario bute Hampsteade, Londone.

Moe Abramsonas

Spausdintinių plokščių istoriją lėmė daugybė technologinių pokyčių. Vienos pirmųjų spausdintinių plokščių buvo sukurtos kompiuterių inžinieriaus Moe Abramsono, kuris padėjo sukurti automatinio surinkimo procesą. Abramsonas taip pat sukūrė vario folijos sujungimo modelius ir litavimo į gylį metodus. Vėliau jo procesas buvo patobulintas, o jo darbas lėmė standartinį spausdintinių plokščių gamybos procesą.

Spausdintinė plokštė - tai grandinė, kurioje mechaniškai tvirtinami ir elektriškai sujungiami elektroniniai komponentai. Paprastai ji gaminama iš dviejų ar daugiau vario lakštų sluoksnių. Jos gamybos procesas leidžia pasiekti didesnį komponentų tankį. Joje taip pat yra dengtos permatomos skylės elektros jungtims. Pažangesnėse spausdintinėse plokštelėse taip pat yra įterptųjų elektroninių komponentų.

Stanislaus F. Danko

Spausdintinių plokščių istorija prasidėjo XX a. viduryje. Anksčiau elektroniniai komponentai buvo su laidiniais išvadais ir buvo lituojami tiesiai prie spausdintinės plokštės pėdsakų. Pirmieji automatinio surinkimo procesą sukūrė Moe Abramsonas ir Stanislavas F. Danko, kurie buvo JAV signalų korpuso nariai. Jie užpatentavo šį procesą ir nuo tada jis tapo standartiniu spausdintinių plokščių gamybos metodu.

Spausdintinės plokštės yra svarbi elektroninių prietaisų dalis. Nuo kuklios pradžios XIX a. viduryje jos tapo įprastu dalyku. Jų raidą lėmė augantys vartotojų poreikiai. Šiuolaikiniai vartotojai tikisi, kad jų elektroniniai prietaisai reaguos akimirksniu. 1925 m. Charlesas Ducas sukūrė procesą, vadinamą "spausdintine viela", kad sumažintų laidų sujungimo sudėtingumą. Dr. Paulas Eisleris 1943 m. Austrijoje sukūrė pirmąją veikiančią spausdintinę plokštę.

Harry W. Rubinstein

Spausdintinių plokščių istoriją daugiausia lėmė žmogus, vardu Harry W. Rubinsteinas, kuris 1927-1946 m. dirbo "Globe-Union" padalinio "Centralab" mokslininku ir vadovu. Dirbdamas "Centralab" Rubinšteinas buvo atsakingas už keletą naujovių, įskaitant patobulintus riedučius, uždegimo žvakes ir akumuliatorius. Tačiau garsiausias jo išradimas buvo spausdintinė elektroninė grandinė.

Spausdintinių plokščių istorija prasidėjo XX a. pradžioje, kai elektroniniai komponentai buvo lituojami ant spausdintinių plokščių. Plokštelėje buvo skylės laidų išvadams, kurie buvo įkišami pro šias skyles ir prilituojami prie plokštės varinių laidų. Tačiau 1949 m. Moe Abramsonas ir Stanislavas F. Danko sukūrė metodą, pagal kurį komponentų laidai buvo įterpiami į varinės folijos sujungimo schemą ir lituojami panardinant. Šį procesą vėliau pritaikė JAV kariuomenės signalų korpusas ir galiausiai jis tapo standartiniu spausdintinių plokščių gamybos būdu.

Paviršinio montavimo technologijos (SMT) komponentai

SMT - tai technologija, leidžianti elektroninius komponentus tvirtinti tiesiai ant spausdintinės plokštės (PCB) paviršiaus. Tai leidžia užtikrinti efektyvesnę gamybą ir kompaktiškesnį dizainą. Taip pat sumažėja gręžiamų skylių skaičius, todėl gali sumažėti gamybos sąnaudos. SMT komponentai taip pat yra tvirtesni ir gali atlaikyti didesnę vibraciją bei smūgius.

Didžiausias paviršinio montavimo technologijos privalumas, palyginti su skyliniais komponentais, yra tas, kad ji yra labai automatizuota ir sumažina gedimų skaičių suvirinimo proceso metu. Be to, SMT komponentus supakuoti yra daug pigiau nei jų THT analogus, o tai reiškia, kad pardavimo kaina yra mažesnė. Tai didelis privalumas tiems klientams, kurie ieško didelės apimties spausdintinių plokščių.

Keli vario sluoksniai

Daugiasluoksnės vario PCB plokštės gaminamos iš kelių vario folijos ir izoliacinės medžiagos sluoksnių. Vario sluoksniai gali sudaryti vientisą vario plotą arba atskirus pėdsakus. Laidūs vario sluoksniai tarpusavyje sujungiami naudojant laidžias angas, kurios yra ploni kanalai, galintys praleisti srovę. Šie laidūs sluoksniai dažnai naudojami siekiant sumažinti elektromagnetinę taršą ir užtikrinti aiškų srovės grįžimo kelią. Toliau išvardyti kai kurie vario naudojimo spausdintinėse plokštėse privalumai.

Daugiasluoksnės spausdintinės plokštės yra brangesnės nei viensluoksnės. Be to, jas gaminti sudėtingiau, joms reikalingas sudėtingesnis gamybos procesas. Nepaisant didelės kainos, jos populiarios profesionalioje elektroninėje įrangoje.

Elektromagnetinis suderinamumas

Elektromagnetinis suderinamumas (EMC) yra svarbus gaminio projektavimo aspektas. EMC standartai yra būtina sąlyga saugiam gaminių veikimui užtikrinti. PCB konstrukcija turi būti elektromagnetiniu požiūriu suderinama su jo sudedamosiomis dalimis ir aplinka. Paprastai spausdintinės plokštės neatitinka EMC standartų iš pirmo karto. Todėl projektavimo procese nuo pat pradžių turėtų būti orientuojamasi į tai, kad būtų laikomasi EMC standartų.

Elektromagnetiniam suderinamumui pasiekti yra keletas įprastų metodų. Vienas iš metodų yra įžeminimo sluoksnio uždėjimas ant spausdintinės plokštės. Kitas būdas - naudoti įžeminimo tinklelius, kad būtų užtikrinta maža varža. Erdvės tarp tinklelių dydis yra svarbus nustatant plokštės įžeminimo induktyvumą. Faradėjaus narveliai - dar vienas būdas sumažinti elektromagnetinę spinduliuotę. Šio proceso metu aplink spausdintinę plokštę išmetamas įžeminimas, kuris neleidžia signalams sklisti už įžeminimo ribos. Tai padeda sumažinti spausdintinių plokščių skleidžiamą spinduliuotę ir trukdžius.

Koks galvaninės korozijos poveikis PCB?

/0 Komentarai/svetainėje /pagal

Koks galvaninės korozijos poveikis PCB?

Jei kada nors susimąstėte, kokį poveikį galvaninė korozija daro spausdintinei plokštei, esate ne vienas. Dėl šios korozijos rūšies kaimyniniai pėdsakai užteršiami tirpalu arba joniniu skysčiu, ir tarp pėdsakų atsiranda mažų plyšelių. Šios drožlės gali sukelti trumpąjį jungimą arba net išjungti PCB funkcinį bloką. Jei korozija paveikia spausdintinės plokštės maitinimo linijas, gali sutrikti viso prietaiso veikimas.

Galvaninės korozijos ant PCB pavyzdžiai

Galvaninė korozija - tai elektrocheminis procesas, kurio metu vieno metalo paviršius reaguoja su kito metalo paviršiumi. Ši reakcija vyksta esant elektrolitui ir paprastai vyksta tarp nepanašių metalų. Pirminiuose elementuose šis procesas naudojamas naudingai įtampai sukurti.

Korozijos procesas prasideda tada, kai drėgmė arba joninis skystis patenka ant atviros metalinės dalies. Susilietus pradeda augti metalų oksidai ir sukelia paviršiaus koroziją. Šis procesas gali paveikti ir gretimas spausdintines plokštes, sukeldamas trumpąjį jungimą ir visos plokštės gedimą.

Vienas iš galvaninės korozijos mažinimo būdų - naudoti korozijos inhibitorius. Jie efektyviai mažina galvaninį potencialą, tačiau juos reikia nuolat stebėti. Jie taip pat padidina vandens laidumą. Taigi dirbant su PCB svarbu tinkamai prižiūrėti PCB.

Kitas galvaninės korozijos prevencijos būdas - naudoti antioksidacinę pastą tarp vario ir aliuminio elektros jungčių. Šią pastą sudaro metalas, kurio elektro potencialas yra žemesnis nei vario. Tai padės užtikrinti, kad metalai nesiliestų vienas su kitu, ir sumažins galvaninės korozijos tikimybę.

Galvaninė korozija dažnai atsiranda dėl nepanašių metalų, naudojamų litavimo jungtyse. Dėl šios priežasties labai svarbu pasirinkti tinkamą medžiagą jungiamosioms jungtims. Medžiagos, turinčios tą patį joninį potencialą, yra atsparesnės korozijai nei tos, kuriose yra nepanašių metalų.

PCB galvaninės korozijos laipsnio mažinimo procesas

Galvaninės korozijos laipsnį PCB plokštėje galima sumažinti įvairiais būdais. Pirmasis būdas apima tinklo analizę ir galvaninės korozijos priežasčių nustatymą, o antrasis - organinio dengimo proceso (OSP) disko ploto didinimą tinkle.

Varinės PCB kaladėlės yra apsaugotos paviršiaus apdaila, tačiau drėgmė gali patekti po šia apdaila. Patekusi į vidų drėgmė reaguoja su variu ir pradeda korozijos procesą. Šis procesas gali išplisti išilgai trasos. Daugeliu atvejų galvaninė korozija atsiranda dėl dviejų nepanašių metalų, pavyzdžiui, spausdintinės plokštės vario ir komponento metalo, sąlyčio. Galvaninės korozijos tikimybę taip pat padidina korozinio elektrolito buvimas.

Galvaninė korozija yra dažna elektronikos, ypač greitaeigių įrenginių, problema. Ji atsiranda, kai du nepanašūs metalai liečiasi su elektrolitu. Kai du nepanašūs metalai liečiasi elektriniu būdu, reaktyvesni metalo atomai praranda elektronus ir sukelia oksidaciją. Dėl to įvyksta trumpasis jungimas.

Švaros palaikymas PCB yra labai svarbus jų ilgaamžiškumui ir prietaisų ilgaamžiškumui užtikrinti. Korozijos prevencija prasideda nuo to, kad jos būtų sausos ir jose nebūtų skysčių. Todėl PCB gamintojai ir projektuotojai turi kruopščiai saugoti savo plokštes nuo drėgmės patekimo ant atvirų laidininkų.

Tipiniai korozijos gedimų tipai elektronikoje

Tipiniai galvaninės korozijos gedimų tipai elektroniniuose prietaisuose atsiranda dėl įvairių procesų. Vienas iš jų - vandens plėvelės susidarymas ant PCBA, dėl kurio gali atsirasti nuotėkio srovės ir netinkamas elektroninio prietaiso išėjimo signalas. Kitas korozijos gedimo tipas atsiranda dėl gamybos proceso defekto. Dėl šio korozijos tipo dažnai jungiklyje įvyksta trumpasis jungimas.

Korozijos greitis priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant temperatūrą ir supančią aplinką. Drėgmė, rasa ar kondensatas pagreitina procesą. Dulkių dalelių buvimas taip pat padidina korozijos greitį, nes jos sulaiko drėgmę. Dulkių dalelės atsiranda iš įvairių šaltinių, įskaitant dirvožemį ir (arba) smėlį, dūmus, suodžių daleles ir druskas.

Nerūdijantis plienas ir cinkas yra tauriųjų ir aktyviųjų medžiagų pavyzdžiai. Kuo didesnis santykinis skirtumas tarp dviejų metalų, tuo didesnė jėga veikia galvaninės korozijos metu. Didelį paviršiaus plotą turintis katodas dėl didelės srovės koroduos dideliu greičiu.

Galvaninė korozija yra pagrindinė pramoninio dizaino problema. Magnis yra labai aktyvus konstrukcinis metalas. Jis naudojamas aviacijos ir automobilių pramonėje. Katodo ir anodo ploto santykis taip pat turi įtakos galvaninės korozijos sukeliamos srovės kiekiui. Izoliaciniai tarpikliai tarp dviejų metalų taip pat gali sumažinti galvaninės korozijos riziką, nes keičiasi atstumas tarp jų.

BGA komponentų lydmetalio problemos ir jų sprendimo būdai

/0 Komentarai/svetainėje /pagal

BGA komponentų lydmetalio problemos ir jų sprendimo būdai

BGA komponentų lydmetalio kamuoliukų problemos yra dažnos problemos, dėl kurių komponentai gali sugesti. Šias problemas sukelia lydmetalio kamuoliukų išsisluoksniavimas arba oksidacija. Laimei, priemonės yra paprastos ir nereikalauja sudėtingų techninių žinių. Šie sprendimai padės išvengti tolesnės komponentų žalos.

Lituoklio rutuliuko išsisluoksniavimas

BGA komponentai yra linkę susidurti su problemomis, susijusiomis su lydmetalio rutuliukais, paprastai vadinamomis "galvutės defektais". Problema atsiranda, kai du metaliniai paviršiai mechaniškai sujungiami, dažnai - lydmetalio rutuliuku. Kontakto tarp rutuliuko ir lydmetalio dydis priklauso nuo litavimo proceso ir dalims taikomo karščio bei slėgio. Siekiant išsiaiškinti šio defekto priežastį ir jo prevencijos priemones, atlikta keletas tyrimų.

Sugedusi BGA gali turėti rimtų pasekmių gaminio funkcionalumui. Įprasta priemonė - pakeisti pažeistą komponentą nauju. Tačiau šis sprendimas gali būti problemiškas ir brangus. Geresnė alternatyva - BGA komponentą perrinkti iš naujo. Tam reikia, kad technikas pašalintų pažeistus komponentus ir plikose vietose įrengtų naują lydmetalį.

Siekiant išvengti lydmetalio problemų, svarbu naudoti tinkamą bandomąjį lizdą. Egzistuoja dviejų tipų bandomieji lizdai: nago formos lizdai ir adatos formos lizdai. Pirmasis sukelia lydmetalio kamuoliuko išsiplėtimą ir deformaciją, o antrasis - smūgius ir lydmetalio kamuoliuko dilimą.

Lituoklio kamuoliukų oksidacija

BGA komponentų lydmetalio kamuoliukų oksidacijos problemos - vis didesnė problema elektronikos gamyboje. Šie defektai atsiranda dėl nevisiško BGA/CSP komponentų lydmetalio rutuliukų susijungimo su išlydyta lydmetalio pasta lydymo proceso metu. Šie defektai daro įtaką tiek bešviniams, tiek alavu ir švinu sulituotiems mazgams. Tačiau yra būdų šioms problemoms sumažinti.

Vienas iš būdų išvengti šios problemos - naudoti pusiau skystą lydmetalio pastą. Tai užtikrins, kad rutuliukas įkaitęs nesusidarys trumpasis jungimas. Siekiant užtikrinti tvirtą lydmetalio jungtį, kruopščiai parenkamas naudojamas lydmetalio lydinys. Šis lydinys taip pat yra pusiau skystas, todėl atskiri rutuliukai išlieka atskirti nuo kaimyninių rutuliukų.

Kitas būdas išvengti lydmetalio oksidacijos - apsaugoti BGA komponentus jų tvarkymo metu. Gabendami ar siųsdami įsitikinkite, kad jūsų BGA komponentai sudėti į nestatinį putplasčio padėklą. Tai sulėtins lydmetalio rutuliukų ir lizdų oksidacijos procesą.

Lituoklio kamuoliuko pašalinimas

BGA komponentų lydmetalio kamuoliukų pašalinimas yra labai svarbus procesas. Netinkamai pašalinus lydmetalio rutuliuką, BGA komponentas gali būti pažeistas, o gaminys - sugadintas. Laimei, yra keletas būdų, kaip pašalinti rutuliuką iš BGA komponentų. Pirmasis būdas - naudoti vakuumą, kad pašalintumėte visus lydmetalio likučius. Antrasis būdas - naudoti vandenyje tirpstantį pastos fliusą.

Daugeliu atvejų ekonomiškiausias būdas yra pakartotinis bumbuliavimas. Šio proceso metu švino neturintys lydmetalio rutuliukai pakeičiami švino turinčiais rutuliukais. Taikant šį metodą užtikrinama, kad BGA komponentas išlaikys savo funkcionalumą. Šis procesas yra daug efektyvesnis nei visos plokštės keitimas, ypač jei komponentas yra nuolat naudojamas.

Prieš pradėdamas procesą, technikas turėtų ištirti BGA komponentus. Prieš paliesdamas prietaisą, jis turi įvertinti lydmetalio rutuliukų dydį ir formą. Be to, jis turi nustatyti, kokio tipo lydmetalio pastą ir trafaretą naudoti. Kiti veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti, yra lydmetalio tipas ir komponentų cheminė sudėtis.

Rutuliukų lydmetalio perliejimas

BGA komponentų lydmetalio rutuliukų perrinkimas - tai procesas, kurio metu perdirbami elektroniniai mazgai. Šiam procesui reikalingas pakartotinis litavimas ir šablonas. Šablone yra skylės, į kurias turi tilpti lydmetalio rutuliukai. Kad būtų pasiekti geriausi rezultatai, trafaretas gaminamas iš aukštos kokybės plieno. Šabloną galima kaitinti karšto oro pistoletu arba BGA aparatu. Šablonas yra būtinas BGA reballing procesui ir padeda užtikrinti, kad lydmetalio rutuliukai tilptų tinkamose vietose.

Prieš pakartotinai išlankstant BGA komponentą, svarbu paruošti spausdintinę plokštę šiam procesui. Taip išvengsite komponentų pažeidimų. Pirmiausia spausdintinė plokštė iš anksto įkaitinama. Tai leis lydmetalio rutuliukams išsilydyti. Tuomet robotas iš matricos dėklo paima komponentų eilę. Ant lituoklio rutuliukų užtepamas fliusas. Tada pereina užprogramuotą įkaitinimo etapą. Po to dinaminė litavimo banga pašalina nepageidaujamus rutuliukus nuo plokštės.

Daugeliu atvejų BGA komponento perrinkimas yra ekonomiškesnis nei visos plokštės keitimas. Visos plokštės keitimas gali būti brangus, ypač jei ji naudojama reguliariai veikiančiose mašinose. Tokiais atvejais geriausia rinktis pakartotinį rutuliuką. Pakeitus litavimo rutuliukus naujais, plokštė gali atlaikyti aukštesnę temperatūrą, o tai padidina plokštės ilgaamžiškumą.

PCB gedimų nustatymo metodai

/0 Komentarai/svetainėje /pagal

PCB gedimų nustatymo metodai

Yra keletas būdų, kaip nustatyti PCB gedimus. Tarp šių metodų yra rentgeno spinduliai, pjūvių analizė ir optinė mikroskopija. Kiekvienas iš šių metodų yra naudingas PCB pažeidimų mastui nustatyti ir įvertinti. Tačiau ne visi šie metodai tinka kiekvienam PCB gedimui nustatyti. Pavyzdžiui, sunku nustatyti elektrostatinio išlydžio pažeidimus. Ji paveikia komponentus suminkštindama lydmetalį ir sukeldama daugybinius šortus. Norint išvengti šios problemos, reikia atidžiai stebėti gamybos procesą.

Rentgeno spinduliai

PCB rentgeno spinduliai yra naudinga priemonė PCB gedimams nustatyti. Šie vaizdai gali atskleisti tokias problemas kaip tuštumos ir lydmetalio pėdsakai. Šios problemos gali atsirasti dėl išsiskiriančių dujų arba lydmetalio perkaitimo.

Gabalėlių analizė

Pjūvių analizė - tai metodas, naudojamas spausdintinių plokščių mikrostruktūrai analizuoti. Jis gali padėti aptikti įvairius PCB gedimus. Atliekant pjūvių analizę PCB supjaustomas į vertikalius ir horizontalius pjūvius ir tiriamos jų skerspjūvio charakteristikos. Taip galima nustatyti daug įvairių PCB gedimų, pavyzdžiui, atsisluoksniavimą, plyšimą ir blogą drėkinimą. Ši informacija gali būti naudinga kokybės kontrolei ateityje.

Optinė mikroskopija

Optinė mikroskopija gali būti veiksmingas PCB gedimų nustatymo metodas. Juo galima gauti išsamius gedimų vietų vaizdus, taip pat nustatyti neatitikimus ir taršos šaltinius. Šis metodas taip pat naudingas dokumentuojant gautus pavyzdžius.

ALT

ALT metodas, skirtas PCB gedimams nustatyti, yra labiau tiesioginis metodas matuojant litavimo siūles ir lydmetalio pastos nusėdimą. Ši technologija naudoja lazerio spindulį, kad nuskaitytų spausdintinių plokščių rinkinį ir išmatuotų įvairių komponentų atspindžio koeficientą. Tada išmatuota vertė palyginama su standartinėmis plokštės specifikacijomis ir nustatoma, ar yra kokių nors gedimų.

Mikroinfraraudonųjų spindulių analizė

PCB gedimai paprastai atsiranda dėl lydmetalio jungčių defektų. Nustatydami defekto priežastį, gamintojai gali imtis reikiamų priemonių, kad defektas nepasikartotų. Šios priemonės gali apimti lydmetalio pastos užterštumo pašalinimą, tinkamo PCB kraštinių santykio užtikrinimą ir PCB pakartotinio lydymo laiko sumažinimą. PCB gedimams analizuoti taikomi įvairūs metodai, pradedant paprastais elektriniais matavimais ir baigiant mėginių skerspjūvių analize mikroskopu.

ALT matuoja lydmetalio sąnario nusėdimą

ALT (Aligned Light Transmitter) - tai naujesnė technologija, skirta matuoti lydmetalio jungčių aukštį ir formą bei lydmetalio pastos nusėdimą ant spausdintinių plokščių. Ši technologija yra tikslesnė ir leidžia greitai atlikti matavimus. ALT sistemoje naudojami keli šviesos šaltiniai, pavyzdžiui, kameros arba programuojami šviesos diodai, kurie apšviečia litavimo jungčių komponentus. Nuo kiekvieno komponento atsispindėjusios šviesos kiekis matuojamas naudojant spindulio galią. Tačiau dėl antrinio atspindžio gali atsirasti matavimo paklaida, nes spindulys gali atsispindėti iš daugiau nei vienos vietos.

Elektrostatinis išmetimas

Elektrostatinio išlydžio (ESD) metodas naudojamas PCB gedimams aptikti. ESD - tai ypatingos elektros įtampos rezultatas, kuris gali sukelti katastrofišką gedimą ir paslėptą žalą. Jis gali atsirasti dėl įvairių priežasčių, įskaitant didelį srovės tankį, padidėjusį elektrinio lauko gradientą ir lokalizuotą šilumos susidarymą. Atsiradusią žalą sunku aptikti, todėl ji gali būti didelių gaminio gedimų priežastis. PCB mazgai yra jautriausi ESD, kai jie liečiasi su kitais krūvį pernešančiais objektais.