Hvad er et stift printkort, og hvordan fremstilles et stift printkort?

Hvad er en Stiv printplade og hvordan fremstilles det?

Stift printkort (PCB) er et printkort baseret på et stift substrat med en stabil mekanisk struktur og fremragende elektriske egenskaber. Det bruges i vid udstrækning i computere, kommunikationsudstyr, industriel styring og forbrugerelektronik, hvor det sikrer pålidelige elektriske forbindelser og fysisk støtte til elektroniske komponenter.

1. Egenskaber og fordele ved stive printkort

Stive printkort bruges primært til glasforstærket epoxylaminat (såsom FR-4, CEM-3) som grundmateriale, fremstillet gennem processer som laminering, mønsteroverførsel og ætsning. Deres vigtigste egenskaber omfatter:

• Høj mekanisk styrke: Det stive underlag har høj modstandsdygtighed over for bøjning og vibrationer og er velegnet til faste installationer.
• Fremragende elektrisk ydeevne: Stabil dielektrisk konstant og lavt signaltab, understøtter højfrekvente og højhastighedsapplikationer.
• God termisk stabilitet: Heat-resistant with a glass transition temperature (Tg) typically above 140°C.
• Høj ledningstæthed: Supports multi-layer designs (usually 4–12 layers), enabling complex circuit layouts.

Sammenlignet med fleksible printkort (Flex PCB) er stive printkort billigere og har mere modne fremstillingsprocesser, men de er mindre fleksible og lette. Tabellen nedenfor sammenligner de to typer hovedegenskaber:

2. Fremstillingsproces for stive printkort

Fremstillingen af stive printkort er en flerstrenget proces, der kræver stor præcision og primært består af følgende trin:

• Produktion af indre lagskredsløb

• Skæring: Copper-clad laminate is cut to design dimensions with ±0.1mm accuracy.
• Filmlaminering og eksponering: Der påføres lysfølsom tørfilm, og kredsløbsmønstre overføres via UV-eksponering.
• Udvikling og ætsning: Ueksponeret tør film og kobber fjernes for at danne ledende kredsløb.
• AOI-inspektion: Automatiseret optisk inspektion kontrollerer parametre som linjebredde og afstand.

• Laminering og presning

• Brun oxidation: Forbedrer vedhæftningen mellem de indre kobberlag og prepreg.
• Lagstabling og presning: Multiple layers are pressed together under high temperature (180–200°C) and pressure (300–400 psi).

• Boring og metallisering

• Mekanisk/laserboring: Opretter gennemgående huller, blinde vias eller nedgravede vias.
• Kobberaflejring og plettering: Kemisk aflejret og galvaniseret kobber metalliserer hulvæggene til forbindelser mellem lagene.

• Ydre lagkredsløb og overfladebehandling

• Overførsel af mønstre: Laser Direct Imaging (LDI)-teknologi skaber kredsløb i det ydre lag.
• Loddemaske og silketryk: Der påføres loddemodstandsblæk, og komponentmærkninger trykkes.
• Overfladefinish: Processer som HASL, ENIG eller OSP vælges ud fra anvendelsesbehovene.

• Test og inspektion

• Elektrisk testning: Kontinuitet testet via flyvende probe eller søm-test.
• Validering af pålidelighed: Omfatter termisk cykling, test ved høje temperaturer/høj luftfugtighed, impedanstest osv.

3. Hvordan forbedres pålideligheden af stive printkort?

For at øge pålideligheden af stive printkort i barske miljøer er det nødvendigt med en systematisk optimering af materialer, design, fremstilling og testprocesser:

• Valg af materiale

• Til højfrekvente applikationer skal du bruge PTFE-substrater (Dk≈3.0, Df<0.005).
• I miljøer med høje temperaturer (f.eks. bilelektronik) skal du bruge høj-Tg FR-4 (Tg≥170°C).
• Til varmeafledning skal du bruge metal-core-substrater (aluminum core thermal conductivity 1–3 W/m·K).

• Optimering af design

• Design af jordforbindelse: Brug flerpunktsforankring til højfrekvente kredsløb og enkeltpunktsforankring til lavfrekvente kredsløb.
• Termisk styring: Add thermal vias, use thick copper foil (≥2 oz).
• Signalintegritet: Control impedance deviation within ±10%, line width tolerance ±0.05mm.

• Processtyring

• Lamineringsproces: Vakuumpresning reducerer bobler mellem lagene.
• Borepræcision: Hole position error ≤50μm, aspect ratio ≤8:1.
• Loddeproces: Use SAC305 lead-free solder, reflow peak temperature 245°C±5°C.

• Teststandarder

• Følg branchestandarder som IPC-6012 og IPC-A-600.
• Implement Environmental Stress Screening (ESS), e.g., 1000 thermal cycles (-40°C to 125°C).

4. Stiv PCB vs. fleksibel PCB: Hvordan vælger man?

5. Anvendelsesscenarier og anbefalinger til valg

• Forbrugerelektronik (bundkort, apparater): FR-4 foretrækkes på grund af lave omkostninger og moden proces.
• Industriel kontrol (PLC'er, sensorer): Høj pålidelighed kræves; FR-4 med høj Tg eller flerlagsplader anbefales.
• Elektronik til biler (ECU'er, radar): Kræver modstandsdygtighed over for høje temperaturer og vibrationer; et metalunderlag eller et keramisk underlag er valgfrit.
• Kommunikationsudstyr (5G-basestationer, RF-moduler): Højfrekvente applikationer kræver PTFE- eller Rogers-materialer.