REALIZACIJA ELEKTRONSKIH SKLOPOVlpvo.fe.uni-lj.si/fileadmin/files/Izobrazevanje/SEM/03...Elektronska vezja pred izumom PCB Tehnologije tiskanih vezij 24.10.2012 S E M I N A R Prvi

SEMINAR Tehnologije tiskanih vezij

24.10.2012 Tehnologije tiskanih vezij

S E M I N A R

Tiskano vezje (Printed Circuit Board)


S E M I N A R

Elektronska vezja pred izumom PCB


S E M I N A R

Prvi patent za PCB


S E M I N A R

Prvi primerki PCB


S E M I N A R

Razvoj PCB

24.10.2012

1950 ..

• Enostranska

• THT

1970 ..

• Metalizacija lukenj

• Dvostranska

1980 ..

• Večplastna

• Microvia

• SMT

Tehnologije tiskanih vezij

S E M I N A R

FR-1 in FR-2 (Pertinax)

• Papir + fenol formaldehid

• Rumeno-rjave barve

• Namenjen enostranskim, nizkocenovnim vezjem

• Za nizkofrekvenčne signale

• Dielektričnost 4.5 pri 1 MHz

• Izgubni faktor 0,024-0,26 pri 1 MHz

• Električno poljska trdnost 740V/mil

• Maksimalna temperatura 100 °C


S E M I N A R

FR-4 (Vitroplast, Lamitex, Paxoline) • 8 plasti steklenih vlaken + epoksi

smola

• Dielektričnost 4,7 pri 1 MHz

• Dielektričnost 4,34 pri 1 GHz

• Izgubni faktor 0,02 pri 1 MHz

• Izgubni faktor 0,01 pri 1 GHz

• Električno poljska trdnost 500 V/mil

• Maksimalna temperatura 120 °C


S E M I N A R

CEM-1

• Papir + 1 plast steklenih vlaken v sredini

• Svetle, skoraj bele barve

• Namenjen enostranskim, nizkocenovnim vezjem

• Za nizkofrekvenčne signale

• Dielektričnost 5,2 pri 1 MHz

• Izgubni faktor 0,045 pri 1 MHz


S E M I N A R

Laminati z aluminijevo osnovo

24.10.2012

Aluminij

Lepilo

Baker • Za aplikacije s potrebami

po učinkovitem odvajanju toplote


S E M I N A R

Laminati na osnovi teflona(PTFE)

24.10.2012

• Polytetrafluoroethylen

• Majhna gostota – 1.37 g/cm3

• Nizka teža vezij ▫ Sateliti

▫ Letalstvo

• Odlične VF lastnosti ▫ Dielektričnost 1.96 pri 10 GHz

▫ Primerno za mikrovalovna vezja


S E M I N A R

Dimenzije plasti pri substratih

Debeline bakrenih plasti:

• 17,5 μm

• 25 μm

• 35 μm

• 70 μm

• 105 μm

Debeline laminatov:

• 0,8 mm

• 1,2 mm

• 1,6 mm

• 2 mm

• 2,4 mm

• 3 mm

• 4 mm

• 5 mm

• 6 mm


S E M I N A R

Fleksibilni laminati

24.10.2012

• Materiali ▫ PET – polyetilenthereptalat

▫ PC – polycarbonat

▫ PI - Polyimide

• Debeline ▫ 50, 75, 125 μm

▫ Do 8 plasti

• Aplikacije ▫ Mobilna elektronika

▫ Povezovalni kabli

▫ Avtomobilska elektronika


S E M I N A R

Delno fleksibilna vezja

24.10.2012

• Kombinacija klasičnega tiskanega vezja in fleksibilne povezave/priključka


S E M I N A R

Lastnosti gibljivih TIV


S E M I N A R

Preprosta tehnologija PCB • Osnova je laminat, kjer debelina bakra ustreza končni

debelini bakra izdelanega tiskanega vezja


S E M I N A R

Preprosta tehnologija PCB

24.10.2012

Osvetlitev z UV

Odstranitev fotorezista (NaOH)


S E M I N A R


• Jedkanje (HCl + H202 ali FeCl3 ali Na2S2O8 )

• Vrtanje


S E M I N A R



S E M I N A R

Mehanski postopek PCB - rezkanje

• Osnova je laminat, kjer debelina bakra ustreza končni debelini bakra izdelanega tiskanega vezja

• Odvečni baker se mehansko odstranjuje s CNC rezkarjem


S E M I N A R

Rezkanje


S E M I N A R

Tehnični podatki rezkalnika


S E M I N A R

Lasersko rezkanje

24.10.2012

• Osnova je laminat, kjer debelina bakra ustreza končni debelini bakra izdelanega tiskanega vezja

• Odvečni baker se odstranjuje z laserjem


S E M I N A R

Tehnični podatki laserskega rezkalnika


S E M I N A R

Industrijsko izdelovanje večplastnih PCB


S E M I N A R

Prešanje plasti

24.10.2012

tlak 3000 kg/m2 temperatura 175 °C trajanje 2h


S E M I N A R

Vrtanje lukenj


S E M I N A R

Black-hole • Čiščenje • nanos katalizatorja (PdCl2) • depozicija atomarnega bakra (3-5

μm)


S E M I N A R

Fotopostopek

• Nanos, zaščita, osvetlitev in razvijanje fotorezista

• Tam, kjer so povezave ali luknje, fotorezist odstranimo


S E M I N A R

Galvanizacija

• Galvanski nanos ustrezne končne debeline bakra • Zaščita s SnPb ali Ni, ki služi kot maska za jedkanje

preostalega bakra.


S E M I N A R

Odstranitev fotoresista


S E M I N A R

Jedkanje in odstranitev kositra

Postopek se lahko zaključi s potopitvijo celotne tiskanine v kopel s spajko, ki služi kot zaščita.


S E M I N A R

Maska za spajkanje (stop maska)

• S fotopostopkom se skozi masko odpre oprtine tam, kjer se spajka


S E M I N A R

Vroče kositranje


S E M I N A R

Priprava za galvanizacijo kontaktov


S E M I N A R

Odstranitev kositra s prstov kontaktov


S E M I N A R

Galvanski nanos niklja


S E M I N A R

Galvanski nanos zlata


S E M I N A R

Tiskanje oznak komponent (Silk screening)


S E M I N A R

Mehanska obdelava plošče (robovi, izrezi, ...)


S E M I N A R

Metalizirani prehod (via)


S E M I N A R

Posebni prehodi – special vias

24.10.2012

Slepi prehod Pokopani prehod


S E M I N A R

Microvia

24.10.2012

• Izdelava ▫ Lasersko vrtanje z IR ali z UV-laserjem

▫ Plazemsko jedkanje

▫ Mehansko vrtanje

• Premer vie pod 150 μm

• Laserski žarek ima večji premer

• Baker predstavlja masko za ▫ Premer vie

▫ Globino vie


S E M I N A R

Microvia

24.10.2012


S E M I N A R

Termični raztezki


S E M I N A R

Vkopane pasivne komponente


S E M I N A R

Primer izdelave upora

24.10.2012

Material za uporovno plasti: NiCr, NiCrAlSi Toleranca upornosti +- 10%, lasersko trimanje +- 1% Debelina plasti 18 ali 35 μm Upornosti kvadratka površine (sheet resistance) 25-250 Ohm Minimalne dimenzije 5 mils


S E M I N A R

Primer izdelave kondenzatorja


S E M I N A R

Primer izdelave induktivnosti


S E M I N A R

Primer redukcije površine vezja


S E M I N A R

Primer vkopanih elementov na fleksibilnem substratu


S E M I N A R

Tipični podatki proizvodnje Proizvodnja [m2/mesec] 55.000

Minimalna dimenzija 75 µm

min izdelane luknje 125 µm

Microvia da (50 µm)

Polna microvia 125 µm

Pokopana via da

Slepa via da

Maksimalno razmerje H/d 14:1

Nastavitev impedance 5%

Vkopane pasivne komp. R, C

Maksimalno št. plasti 16


S E M I N A R

Proizvajalci PCB

24.10.2012

• Prototipne količine ▫ FE, LPVO: rezkar ▫ AX elektronika:rezkar, metalizacija http://www.svet-el.si/

• Tudi večje količine ▫ www.ltek.si ▫ www.lingva.si ▫ www.luznar.com ▫ www.aka.si ▫ www.hobotnica.si ▫ http://www.tiskanavezja-grohar.si/ ▫ http://www.elgoline.si/

• Internetni ponudniki prototipnih količin ▫ www.pcbexpress.com ▫ www.eurocircuits.com ▫ www.pcbcart.com ▫ www.olimex.com


http://www.svet-el.si/



http://www.ltek.si/

http://www.lingva.si/

http://www.luznar.com/

http://www.aka.si/

http://www.hobotnica.si/

http://www.tiskanavezja-grohar.si/



http://www.elgoline.si/

http://www.pcbcart.com/

http://www.olimex.com/

Documents

REALIZACIJA ELEKTRONSKIH SKLOPOVlpvo.fe.uni-lj.si/fileadmin/files/Izobrazevanje/SEM/03...Elektronska vezja pred izumom PCB Tehnologije tiskanih vezij 24.10.2012 S E M I N A R Prvi