Guida completa sui PCB multistrato
Il PCB multistrato è un tipo di circuito stampato che contiene tre o più strati di materiale conduttivo. Queste schede aumentano l'area disponibile per il cablaggio. Quando parliamo di più strati, intendiamo considerare diversi schemi conduttivi sulla scheda. I PCB multistrato sono normalmente PCB rigidoPerché è molto difficile crearlo in un formato flessibile.
Il numero di strati dipende dalle vostre esigenze. Quindi, il numero di strati potrebbe arrivare fino a 100. Tuttavia, i PCB da 4 a 8 strati sono comunemente utilizzati in varie applicazioni. I circuiti diventano più complessi con l'aumentare del numero di strati. Quindi, potete personalizzare il numero di strati in base alle vostre esigenze.
Diversi componenti essenziali del PCB multistrato
I componenti principali di un PCB multistrato sono 4:
- Substrato: È la parte più importante, solitamente realizzata in fibra di vetro. La fibra di vetro fornisce la resistenza del nucleo del PCB e resiste alla rottura. Il substrato può essere considerato come lo scheletro del PCB.
- Strato di rame: Dipende dal tipo di scheda. Quindi questo strato può essere interamente in rame o in lamina di rame. Indipendentemente dal tipo di scheda, lo strato di rame è sempre lo stesso. Quindi il rame trasporta i segnali elettrici da e verso i PCB. Si può considerare questo strato come un sistema nervoso che trasporta i segnali dal cervello ai muscoli e viceversa.
- Maschera per saldatura: Si tratta di uno strato di polimero che protegge lo strato di rame. In pratica, previene i cortocircuiti quando il rame entra in contatto con l'ambiente. Si può quindi considerare la maschera di saldatura come la pellicola protettiva del PCB.
- Serigrafia: È la parte finale del PCB. La serigrafia mostra essenzialmente il codice articolo, i simboli e i loghi dei diversi componenti sulla scheda. Inoltre, fornisce anche informazioni come le impostazioni degli interruttori dei simboli, i punti di test e i riferimenti dei componenti.
Come realizzare un PCB multistrato?
Ecco la guida completa passo passo per la produzione di PCB multistrato:
Progettazione
Il primo e più importante passo per progettazione PCB e prepararli per la produzione. Ogni produttore ha il proprio approccio a questo processo. Generalmente, il progettista definisce un progetto per il circuito e soddisfa tutti i requisiti delineati. Sono disponibili diversi tipi di software per la progettazione, come Extended Gerber.
Puoi quindi utilizzare Extended Gerber o qualsiasi altro strumento per progettare il tuo circuito. Una volta progettato il circuito, controlla attentamente l'intero progetto. Assicurati che non ci siano errori nell'intero progetto. Dopo la progettazione, puoi inviare il progetto al laboratorio di produzione per iniziare a costruire il circuito.
Tracciamento di foto
In questa fase, è possibile utilizzare un fotoplotter laser per tracciare una pellicola per ogni singolo strato. Un fotoplotter laser è uno strumento utilizzato per creare fotoutensili per la maschera di saldatura e la serigrafia. Lo spessore della pellicola è di circa 7 mil.
Molti produttori utilizzano speciali apparecchiature di imaging laser diretto che proiettano l'immagine direttamente sul Dry Film. Questa tecnica riduce i costi. Inoltre, il processo è più preciso ed efficace. È quindi possibile produrre strati sia interni che esterni utilizzando l'imaging laser diretto (LSI).
Imaging e sviluppo o incisione
Questo processo applica le immagini primarie, come pad e tracce, al circuito stampato. Inoltre, il processo DES crea il pattern in rame per la placcatura. Ecco cosa fare in questa fase:
- Applicare l'immagine fotografica ai pannelli di rame.
- Inoltre, creare immagini dei pannelli utilizzando LSI.
- Rimuovere con l'incisione l'intera superficie in rame esposta del pannello.
- Rimuovere la pellicola secca rimanente e lasciare solo il motivo in rame rimanente per gli strati interni.
Ispezione ottica automatizzata
L'AOI ispeziona sostanzialmente i diversi strati di un PCB multistrato prima di laminarli tutti insieme. L'ottica confronta i dati di progettazione del PCB con l'immagine effettiva sul pannello. Eventuali differenze, come rame mancante o in eccesso, possono causare circuiti aperti o cortocircuiti. Questo processo, quindi, aiuta i produttori a individuare eventuali difetti nei circuiti.
Ossido
L'ossido è un trattamento chimico applicato agli strati interni prima della laminazione per PCB multistrato. Inoltre, il colore dell'ossido può essere marrone o nero a seconda del processo. È un passaggio importante per aumentare la rugosità del rame e migliorare la resistenza dell'adesione del laminato. Inoltre, questo processo impedisce la separazione tra i diversi strati del materiale di base.
Plastificazioni
Per produrre un PCB multistrato, diversi strati di fibra di vetro infusa con resina epossidica vengono laminati insieme. Per la laminazione, i produttori applicano alte temperature e pressione utilizzando una pressa idraulica. La pressa e il calore fanno sì che la lastra di fibra di vetro si fonda e unisca saldamente gli strati. Dopo il raffreddamento, il materiale segue lo stesso processo di produzione di un PCB a doppia faccia.
Perforazione
Tutti i PCB necessitano di fori per collegare gli strati di rame, fissare i componenti e montare il PCB. È quindi possibile praticare fori utilizzando sistemi di foratura avanzati. Questi sistemi utilizzano utensili da taglio in metallo duro integrale. Inoltre, sono progettati per la rapida rimozione dei trucioli dai materiali abrasivi.
Un trapano pre-programmato esegue fori di dimensioni specifiche nel punto esatto. Il trapano lavora quindi in base ai dati forniti dal progettista, che fornisce queste informazioni sotto forma di file di foratura a controllo numerico.
Inoltre, un sottile foglio di alluminio funge da materiale di ingresso. Inoltre, un cartone rigido funge da materiale di uscita. Questa tecnica mantiene la foratura liscia ed evita la formazione di fibre diverse.
Deposizione di rame chimico
Dopo la foratura, i produttori depositano chimicamente un sottile strato di rame sulle superfici esposte dei pannelli. Inoltre, depositano uno strato di rame sulle pareti dei fori mediante placcatura chimica.
Strato esterno del film secco
Dopo la deposizione del rame, è necessario applicare le immagini dello strato esterno per preparare il pannello alla galvanoplastica. È quindi possibile utilizzare una macchina laminatrice per rivestire gli strati esterni con il film secco. Il film secco è un materiale fotosensibile. Inoltre, questo processo è quasi simile a quello per l'imaging degli strati interni di un PCB multistrato.
Piatti
Il processo di galvanizzazione prevede la placcatura in rame sul modello conduttivo e anche sulle pareti dei fori del PCB. Lo spessore della placcatura è di circa 1 mil. Dopo la placcatura in rame, è necessario depositare un sottile strato di stagno. Lo strato di stagno funge da barriera contro l'incisione.
Striping e incisione
Dopo aver completato il processo di placcatura sul pannello, la pellicola secca rimane. Ma è necessario rimuovere il rame sottostante. Ora il pannello verrà sottoposto al processo SES. SES sta per String Etch Strip.
In questo processo, è necessario incidere il rame esposto. Ciò significa che si rimuoverà l'area di rame scoperta con lo stagno. In questo modo, le tracce e le piazzole attorno ai fori e i pattern in rame rimarranno al loro posto. Infine, si rimuoverà chimicamente lo stagno rimanente che copre fori e tracce. Quindi, dopo aver completato questo passaggio, rimarranno esposti solo il laminato e il rame del PCB.
A questo punto, lo scheletro del PCB è completo. Ora tutti i passaggi successivi riguardano la protezione del PCB.
Maschera di saldatura e legenda
La maggior parte dei produttori utilizza una maschera di saldatura fotosensibile (LPI) per proteggere la superficie del rame. Protegge inoltre i ponti di saldatura tra i diversi componenti durante l'assemblaggio.
La maschera di saldatura LPI è fondamentalmente un resist fotosensibile a base di resina epossidica. È possibile ricoprire l'intero pannello utilizzando il processo di serigrafia. Esistono altri metodi alternativi alla tradizionale placcatura serigrafica. È quindi possibile utilizzare questa alternativa per la mascheratura di saldatura.
Dopo la maschera di saldatura, è possibile applicare la legenda. Questa stampa diversi simboli e lettere sul PCB come riferimento durante l'assemblaggio.
Finitura di superficie
È l'ultimo e definitivo processo chimico per realizzare un multistrato circuito stampatoLa maschera di saldatura copre quasi tutti i circuiti. Pertanto, la finitura superficiale previene l'ossidazione della restante area di rame esposta.
Questo è un passaggio importante perché non è possibile saldare il rame ossidato. Inoltre, è possibile utilizzare diversi tipi di finitura superficiale per questa fase, come ad esempio la saldatura ad aria calda (HASL).
Il vantaggio del PCB multistrato
Ecco alcuni vantaggi dei PCB multistrato rispetto ad altri tipi:
- Presenta una densità di assemblaggio più elevata rispetto ai PCB a strato singolo e doppio.
- Non sono necessari cavi per collegare i diversi componenti. È quindi la scelta ideale per PCB leggeri.
- Questi PCB sono disponibili in dimensioni più piccole, con conseguente riduzione dello spazio richiesto.
- La schermatura EMI è semplice e flessibile.
- La flessibilità è un altro fattore che distingue i PCB multistrato da tutti gli altri circuiti stampati.
Diverse applicazioni del PCB multistrato
Molti componenti elettronici utilizzano un PCB multistrato. Inoltre, questi circuiti comprendono una gamma di strutture circuitali da intermedie a complesse. Ecco alcune applicazioni significative del PCB multistrato:
- Cardiofrequenzimetri
- Trasmissione e ripetitori di telefonia cellulare
- Acceleratori atomici
- Sonda spaziale e apparecchiature a raggi X
- Analisi meteorologica e tecnologia GPS
- Archiviazione dati e file server
- Recettori in fibra ottica e tecnologia TAC
Come identificare un PCB multistrato
Se hai dei PCB e vuoi controllare il numero totale di strati, puoi seguire questi passaggi.
Esponete il bordo del circuito stampato alla luce per vedere i piani in rame. In questo modo, potrete osservare le transizioni più da vicino. Anche se i PCB multistrato non contengono vie cieche, potete comunque utilizzare una luce intensa per analizzare gli strati interni.
Il punto migliore per individuare gli strati interni è dove non ci sono percorsi o linee visibili sugli strati esterni. Inoltre, la maggior parte dei produttori stampa l'etichetta per identificare il numero totale di strati sul circuito stampato. Quindi, osservando semplicemente i bordi, è possibile identificare il numero totale di strati.
