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铜PCB–如何影响PCB板制造

  • 发表时间:2021-07-07 08:20:45
  • 来源:PCB
  • 人气:90

在铜制PCB上,PCB可能会出现几种可能的问题,但您可以说导致PCB故障的常见原因只有四种:

   1. 烧毁的组件。
   2. 制造不良的组件。
   3. 环境因素。
   4. 年龄。

大多数使用PCB的原因是它解决或减少了这些故障的规律性,对于木材和玻璃 PCB,您必须确保烙铁温度或多或少是完美的,因为任何更高的温度都会导致烧毁组件.

铜 PCB 是最容易制造的 PCB 之一,因为所需的材料以及 组装服务 使其随时可用。我们 润泽五洲 可以尽可能减少 PCB 问题,消除诸如烧毁组件、制造不良的  组件和老化等问题。 

那么,如何从各个方面确保或如何做到完美,让我们看看本指南是否向我们展示了该怎么做。

1. PCB上的铜

基于它的导电性和耐热性,铜 PCB 是其中最常用的。在增强材料顶部具有铜结构(覆铜或箔)的 PCB。

或者以铜为主要材料,因为它具有导电性。铜PCB因其适应性而受到工程师的青睐。 

人们选择铜 PCB 是因为以下几个因素: 

1. 它增加了导热性,从而将热量散布到整个板上,显着降低了烧毁组件的机会 

2. 增加电导率 

3. 充分利用材料的潜力(您可以在不考虑热和电影响的情况下使用每个空间) 

4. 进一步镀铜的可能性。

你不摘铜PCB时,需要考虑很多,你可以在电视上使用铜PCB从说话的泰迪熊玩具遥控只要你有深入的电气工程方面的知识。

根据 PCB 的类型(单层、双层、多层、刚性、挠性或刚挠性),厚度和重量会发生变化,但有一系列电子产品的标准尺寸。

如前所述,PCB 的目的是确保电路中有稳定的流动,因此重量和厚度等因素是主要因素,因为它们在技术上改变了 PCB 的整个处理,从焊料类型到烙铁、焊接技术和您需要的温度。

铜板.jpg

铜PCB的成分主要由:

1. 丝印:

这也称为丝网印刷,一种印刷技术,用于在基板上添加墨水(主要是绿色)作为绘画,就 PCB 而言。

它用于在板上显示诸如字母、数字、符号和图像(电源入口和出口、潜在的微芯片放置、变压器位置、加号+和负号-)之类的东西。通常只使用一种颜色,可见度通常比较低。

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2. 阻焊:

这是 PCB 上的第二层。它是位于电路板铜迹线上的聚合物伪闪亮饰面层。

它的工作是防止氧化和灰尘或碎屑等环境因素聚集在焊盘之间。一个阻焊层也有助于防止我们所说的焊桥。当使用烙铁时出现滑动时会发生焊桥,导致两个导体接触。 

铜板.jpg

3. 铜:

铜使 PCB 具有极高的性能,它使 PCB 材料具有表面粗糙度,并且当铜与介电材料结合时。

两者协同工作,为 PCB 提供出色的性能输出,尤其是在射频和微波频率等领域。 

铜是PCB上信号通路的显示,你看到的电路图形是用高精度制作的,只有高质量的铜;当与 PCB 的基板材料结合良好时可以生产它。

铜的热膨胀系数 (CTE) 约为 17ppm/°C,这是电子设备开始工作时材料所经历的膨胀和收缩量。

4. 基材:

底层的基板,板基板通常是介电复合材料,主要由环氧树脂和增强材料(玻璃纤维,有时有编织或无纺布甚至纸)的组合组成。

对于树脂,已知使用陶瓷等填料。最常见的基材类型是 FR -4(其中 FR 代表阻燃剂),您可以说 FR -4 铜是最好的,因为它具有出色的导电特性,使其即使在玻璃纤维基材。

FR -4 铜的另一个特点是其高强度和介电性能,以及明显的耐热性。铜和基板的融合对于 PCB 的性能和可靠性至关重要。

2.铜PCB厚度

如前所述,您需要在使用前始终考虑 PCB 的厚度和重量。

是的,铜制 PCB 可以承受更多的热阻和导电性,这并不意味着您在超级计算机上使用了专用于蜂鸣器的 PCB,这就像尝试只用线而不用钩子或诱饵钓鱼一样;一定的失败。

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2.1 铜厚单位

其厚度的标准铜测量单位是盎司。(盎司)但是,可以以英寸为单位进行测量。大多数时候,在 1 盎司铜被压平并均匀分布在 1 平方英尺的区域后,人们不会考虑 PCB 上的铜的厚度,而是考虑整个 PCB 的厚度。 

几乎所有印刷 PCB 都采用 1 盎司铜厚制成。PCB 制造方面,制造商假设 1 盎司。除非客户提供特定规格,否则他们正在引用和构建设计。 

客户决定设计需要超过 1 盎司的额外电流。可以携带,那么增加铜宽或走线宽度会更好。在极少数情况下,成品铜是一盎司。

在外层上比起始铜更重要,但当涉及到内层时,成品铜就等于起始铜。

1 盎司铜厚度无疑是最熟悉和标准的铜重量,因为它经常达到既不过分也不过少的程度。通常,2 盎司。铜厚度过大且成本更高,而 0.5 铜可能不够,特别是对于需要承受更高电流的接地层。 

因此,1 盎司铜厚度通常是最适合您的设计和财务需求的选择。  

如果您需要更紧密的跟踪和空间,这通常是您应该做的;复制需要重铜的层,并确保将铜切成两半。假设您需要 8 百万线加 4 盎司铜,最好的选择是复制该层并使用 2 盎司。铜。

用于起始重量为 5 盎司的铜砝码。或者更多,还建议加倍一层,而不是使用更厚的铜。当考虑到较厚铜的加工复杂性时,增加层比使用厚铜更便宜。 

换句话说,2 层 6 盎司铜板通常比 4 层 3 盎司铜板贵。

2.2 铜厚FAQ

大多数客户问的第一个问题是基于PCB 制造商的 BAC-Final-Web-107Minimun 线宽能力然而,在大多数情况下,铜的重量很少是答案。 

铜板.jpg

上表显示了铜厚度与宽度的关系。

3. 铜板重量

我们已经谈到了铜PCB厚度的重要性,现在我们将深入了解为什么铜PCB的重量与厚度一样重要。

默认情况下,PCB 的重量始终约为 1.2 盎司。铜制,带 1 0z。镀通孔中的铜厚度和 1 mil 铜。

盎司

美光

130035
260070
3900105
铜板.jpg

当然,基础范围从 0.5 盎司。到 3.0 盎司。而镀铜的范围从 0.7 盎司。到 2.0 盎司。铜的重量越高,电气性能越好,并且在板上的蚀刻过程越困难。

您应该知道重量很重要,因为它会影响 PCB 的许多方面,例如:

1.可实现的走线和空间宽度尺寸

2. 圆环建议的最小宽度 

3. 底铜决定线路上需要减少的量,所以底铜越多,线路减少的越多。

在 PCB 设计阶段给予了很多关注,这可能会导致或破坏 PCB,特别是当您想要的铜的重量没有说明时:

1.内层没有功能的垫子

2. 边缘有容差可避免短路

3.瞄准小孔的负公差 

4. 始终考虑铜的厚度。大多数时候只有 1 盎司。铜。
 

铜板.jpg

3.1 重铜先进PCB的发展

厚铜高级PCB开发中,多层PCB是通过使用不同级别的2至5层铜的铜层来开发的。哪个通过使用类似的铜层互连?

额外的铜层增强了电路板的功能,额外的过孔通过保持焊盘的良好连接来帮助传递更多的电流。通过将所需的电缆固定到位,它有助于增强垫的强度以固定螺栓。 

还开发了新的低成本制造。通过更换从表面突出达 20 密耳的重铜,为组装提供必要的帮助。

重型 PCB 中使用的埋入技术可以在板的表面上方或下方具有任意数量的铜。

3.2 组装大电流 PCB 和厚铜基板

当我们组装更高电流的 PCB和厚铜板时,开发可能具有挑战性,但并非不可能,因为它需要额外的时间和精力。

为了开发这样的电路板,工程师需要格外小心地通过观察热传递形式的热传递来设计和开发电路板。

带有重铜的 PCB 需要使用足够高的温度进行焊接,并正确焊接以获得更好的效果。强烈建议使用更高温度的无铅制造 PCB。

将它正确层压以帮助保持垫与所有保留的热量相连。

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4. 铜包

关于覆铜板 PCB 还没有说什么?你需要问一个工程师,看着他继续谈论非常明显但同样重要的优势,以及经济上的便宜;覆铜板是大多数工程师在创建 PCB 时选择的电路板。 

由于 PCB 的创建方式,覆铜 PCB 使您可以轻松地在电路上焊接组件;它非常适合设计电路。

与其他板相比,覆铜板材料的竞争性使得定制板的尺寸和形状变得容易,这也是由于其可用材料,与其他 PCB 的成本相比,它导致电子设备的下降. 

在覆铜板 PCB 的众多应用中,其中一些已被提及。覆铜板 PCB 通常用于武器控制系统、雷达系统的电源、大功率平面变压器的初级和次级绕组、配电板以及电池充电器和监控系统。

4.1 覆铜板:

       简称CCL( Copper Clad Laminate ),是指以木浆纸或玻璃纤维浸渍树脂和增强材料制成的基材。

CCL可分为:

  • 1.基于机械刚性的覆铜板——这种覆铜板是刚性的

  • 2.CCL 以有机树脂绝缘为基础。

  • 3.CCL 基于厚度通常约为 0.55 毫米

  • 4.绝缘树脂覆铜板。

铜pcb8.jpg

有不同类型的 CCL

它们根据不同的分类标准进行分类,或者基于机械刚度、绝缘材料、厚度和增强材料类型

  • 1.机械刚性:您有刚性 CCL(G10、FR-4、CEM -1)和柔性 CCL,刚性 PCB 取决于刚性 CCL,而柔性 PCB取决于柔性 CCL。

  • 2.绝缘材料:有机树脂覆铜板、金属基覆铜板、陶瓷基覆铜板等

  • 3.按厚度:您有标准的厚覆铜板和薄覆铜板,对于厚覆铜板,我们需要> 0.5mm 的厚度,对于薄覆铜板,我们需要< 0.5mm 的厚度

  • 4.增强材料:我们有玻璃纤维基(FR -4)、纸基(XPC)、复合覆铜板(CEM -1、CEM -3)。

  • 5.按应用绝缘树脂:我们有环氧树脂覆铜板(FR -4,CEM -3)和酚醛覆铜板(FR -1,XPC)。 

4.2 快速问题:什么是优秀的 CCL?

很简单,一个优秀的CCL需要满足特定的要求才能被称为EXCELLENT;包括 

   ♦ 外观:

你喜欢车上的凹痕和划痕吗?猜不,CCL 也一样;凹痕、划痕、皱纹或针孔会导致 CCL 性能降低并转动 PCB。因此,工作越顺畅、越干净,性能就越好。

   ♦ 尺寸:

您的 CCL 是 PCB 的基础材料;它需要符合PCB的尺寸要求。

   ♦ 电气性能:

这是CCL的主要任务,这意味着它是PCB的主要任务,必须对体积电阻、绝缘电阻、介电常数、电弧电阻等进行具体的细节处理。

   ♦ 身体表现:

在物理性能的情况下,值得注意的是始终考虑弯曲强度、热应力、耐热性和冲压质量。

   ♦ 化学性能:

CCL 需要满足的要求是可燃性、尺寸稳定性。

   ♦ 环境性能:

覆铜板应符合吸水标准

现在在 CCL 中是我们所说的预浸料,它是增强材料,它是 CCL 中使用的增强材料。它由纤维制成,称为粘合片。它主要由纤维布、环氧树脂、丙酮等多种材料制成。

使用优质预浸料可产生优质 CCL,从而提高 PCB 的质量。所用预浸料的质量取决于树脂含量、树脂流动性以及双氰胺结晶。因此,您应该根据质量和成本选择树脂。 

成本应该与纤维布的厚度有关。建议使用更薄的预浸料,即使它可能有点贵。

为了能够满足有害物质限制规定,建议您查看 CCl 的可靠性和耐热性。最新的 CCL 已通过修改它们得到增强,以便它们:

包括无卤覆铜板——指溴、氯含量控制在900ppm以内的覆铜板。应注意使含量不超过 1500ppm。

无铅覆铜板——是指在没有使用无铅焊料的情况下进行表面贴装的铜层压板。可以使用环氧树脂,但必须遵守 RoHS 规定。请注意,RoHS 禁止使用 PBDE 和 PBBD 物质等物质。

4.3 树脂分类

CCl 中使用的树脂可分为:

  • 环氧树脂

  • 酚醛树脂

  • 聚酰胺树脂

  • 双马来酰亚胺三嗪

  • 酚醛树脂

如果您使用的是纤维,则应考虑以下质量方面:

  • 耐湿性

  • 强度

  • 绝缘能力

  • 耐热、耐火

4.4 铜层压板

这是位于介电层和基板(树脂复合材料)上的使用过的包层。

铜作为复合绝缘体材料同时是良导体,还请记住,您可以使用刚性或柔性基材,但铜层压板的主要目的是作为针脚的机械支撑,即坚固的底座保持电子元件并同时连接它们。

用于 PCB 的最流行的铜层压板类型是:

♦聚酰亚胺:

这是一种用于高温 PCB 应用的基材;它具有出色的玻璃化转变 (Tg = 220 °C),使其在高温下具有出色的性能。它允许焊接和拆焊组件,为您提供更多出错的空间。

♦酚醛树脂:

这种基础材料用于 FR-2、CEM-1 或 CEM-3 品牌的低成本应用。它最广泛用于小型家用电器的单层PCB。它有点脆,但很难弯曲。

♦阿龙:

迄今为止,它是仅次于 FR -4 的具有不同应用的最具设计感的基材之一,它是多层 PCB 的首选基材,您可以在军事、无线和通信系统中找到它们。

♦FR-4:

这是一种玻璃纤维基材,经久耐用,不易弯曲和切割,具有阻燃特性,Tg = 160°C。由于所有这些品质,单、双和多层 PCB 中的各种应用被用于电源、混合信号和数字应用。

其他使用的铜层压板是四官能环氧树脂、Thermount 和氰酸酯。

为了电气互连组件,层压板可以由镍、不锈钢、和铜制成。然而,用于层压目的最广泛使用的材料是铜。铝最近发现了商业应用,并在低成本家用电器中受到赞赏。

导电覆层非常薄,位于树脂复合材料的一侧或两侧。包覆材料的厚度取决于沉积了多少材料的重量。

这是一个简单的过程,但需要您采取一些预防措施。首先,您需要在将板和薄膜送入机器之前打开覆膜机。应将多余边框的一侧送入层压机。

在大多数情况下,如果您想提高复合板的质量,则需要第二次将板放入机器中。这意味着在完成第一次运行后,应立即将电路板放回覆膜机。

如果您在双面板上工作,则应使用相同的程序。

5. 铜层设计

在设计铜 PCB 时,设计师会保持敏锐的眼光;设计师必须在反面厚。一块板从实心铜开始,然后你移除你不想要的部分。

当铜与电路板尺寸相同时,构建速度更快、成本更低且消耗更少。有些技巧可以从令人沮丧的体验到流畅的体验产生很大的不同。

最大化铜的最常见方式有两种:

铜板.jpg

   • 手动:

通过指定您的 PCB 的规格(形状和尺寸),这种方法更快但马虎,因为铜可以作为一个对象放置,并且在分配到网络时检查这些对象是否存在小错误。这种方法主要用于快速转弯或原型构建。

   • 自动地:

然而,与手动方法相比,这种方法更耗时;但浇注方法有助于最大限度地利用铜。通过在电路板区域周围绘制边界并将铜倒入,布置电路板,然后返回并放置铜形状以填充它,将留下铜。

需要知道的是,当使用铜浇注时,在自动连接的情况下执行浇注操作时,您可以定义边界和内部的所有内容。

这种方法通常有利于大面积、几个形状不规则的物体或不寻常的形状。发生的情况是浇筑操作会自动填充不寻常的形状,同时另外隔离该区域中的其他痕迹。 

铜浇注可以自动处理的对象是走线、网、贴花和焊盘。如果使用得当,你不需要太多;铜浇注将进行正确的移动和连接,您可以使用连续性检查工具进行双重检查。

现在我们已经讨论了手动和自动方法,您可能认为手动方法是最好的,特别是对于短时间的冲刺,但从长远来看,自动方法可以更好,即使它是前期工作。

在三种情况下,使用铜浇注可能是您设计的更好选择。 

   1. 多边形管理

手动 – 当您处理常见的多边形时,这种方法可能既费时又麻烦,快速解决方法是将重叠的形状放在彼此的顶部以构建所需的形状。

它很快,但它是一个短期解决方案,因为最终您需要进行顶点编辑来清理设计。  

自动——这里的铜浇注方法在这里是“不费吹灰之力”的,因为我们正在处理复杂的形状,这个过程是通过定义边界和浇铜自动完成的,您可以省去以后重新编辑的繁琐工作。

   2. 平面管理

手动 – 平面是大面积的铜线,其中所有连接都是一个网络。如果您打算在经常更换零件的同时构建具有单独平面的电路板,建议您点对点布线。 

自动 – 避免多条走线都到达同一点的好方法是在接地平面上使用覆铜法设计。这将自动连接一个网络上的所有连接。

   3. 热管理

手动 - 如果您有一个空间很大的热板,最好的冷却方法是添加一个铜方块来帮助散热。情况并非总是如此?

自动 - 当您定义电路板关键部分周围的区域时,给予它们优先权;您可以最大限度地减少热应力。当重视最大化铜表面积时使用此方法。

6、PCB镀铜及清洗

6.1 电镀

电镀对于一块PCB板来说非常重要,因为如果外层的所有走线都没有得到保护;铜PCB会氧化变质,使板子不稳定。你怎么知道你的铜被腐蚀了?它会变成绿色。电镀的两个主要原因也称为镀铜和表面光洁度:

   1.保护裸露的铜线

   2. 在将元件组装到 PCB 时提供足够好的焊接表面

您有多种 PCB 镀铜选项可供选择,每种选项都有其优点和缺点。你可以在这里找到它们

表面电镀IPC标准,如下所示:

铜板.jpg

6.2 复合板清洗

获得最佳效果对于您使用细羊毛清洁电路板至关重要。您也可以选择在用水冲洗之前使用研磨垫。它有助于去除污垢和任何其他污染物。

或者,您可以先将干板加热约 5 分钟来清洁它。这样,它可以确保电路板清洁并准备好用于胶片。

结论

但我可以用一句话来回答你“铜PCB 是最可靠、最有效的 PCB,用于大多数电子设备”,你不需要相信我的话,只需看看你的手机。

我们润泽五洲 随时准备满足您的需求。