تصنيف ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وخصائص المواد

الخلاصة

تشرح هذه الورقة التصنيف واختيار المواد واتجاهات التكنولوجيا وقواعد التصميم ومعايير المعالجة للوحات الدارات المطبوعة (PCBs) المستخدمة في منتجات الاتصالات. وهي مخصصة لمصممي لوحات الدارات المطبوعة ومهندسي المعالجة لاستخدامها.

الغرض من لوحات الدوائر المطبوعة ووظيفتها

تستخدم أنظمة الاتصالات الإلكترونية العديد من لوحات الدوائر المطبوعة. هذه اللوحات هي الأجزاء الوظيفية للأجهزة. إنها مثل الأعضاء في الجسم. تحمل اللوحات الموجودة على نظام أو محطة طرفية دارات كهربائية. فهي تشكل الهيكل العظمي والأسلاك ومسارات الطاقة والإشارات.

أنواع لوحات الدوائر المطبوعة

تصنيف مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور حسب الاستخدام وحسب التقنية. حسب الهيكل وحسب الوظيفة، فهناك ألواح أحادية الجانب، وألواح مزدوجة الجانب، و ألواح متعددة الطبقات.

أنواع مواد ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وخصائصها

تنقسم مواد الركيزة إلى ركائز صلبة وركائز مرنة. وتشمل مركبات ثنائي الفينول متعدد الكلور الصلبة رقائق الورق الفينولي المكسوة بالنحاس، ورقائق ورق الإيبوكسي المكسوة بالنحاس، ورقائق الألياف الزجاجية الإيبوكسية المكسوة بالنحاس. وتستخدم هذه الرقائق راتينج الفينول أو راتينج الإيبوكسي كمادة رابطة. وتستخدم الورق أو القماش الزجاجي الخالي من القلويات كتقوية. بعد تغليف جانب أو جانبين برقائق النحاس، تصبح شرائح عازلة للكهرباء.

يجب أن تفي خصائص مواد الركيزة هذه بالمعايير الدولية المعترف بها على نطاق واسع مثل IPC-4101 (مواصفات المواد الأساسية للألواح المطبوعة الصلبة ومتعددة الطبقات) وما يتصل بها IEC المنشورات؛ يتم التحقق من مقاومة اللهب عادةً عن طريق UL 94 معدلات الاحتراق الرأسي، و نيما لي -1 / فر-4 تُستخدم التسمية دوليًا لتحديد شرائح الزجاج والأيبوكسي. عند تحديد مواصفات المواد للتصنيع العالمي، يرجى الرجوع إلى “الصفائح المقطوعة” من IPC (تركيبات الراتنج/القماش/النحاس الدقيقة) أو معرّفات IEC حتى يتمكن الموردون والمصنعون في جميع أنحاء العالم من تحديد المنتجات المخزنة المكافئة وضمان اتساق الأداء.

3.1 صفائح الإيبوكسي الإيبوكسي المصنوعة من الألياف الزجاجية النحاسية

تستخدم هذه الصفيحة راتنجات الإيبوكسي كمادة رابطة وقماش الألياف الزجاجية كتقوية. وتتمتع بقوة ميكانيكية وثبات أبعاد ومقاومة للصدمات أفضل من الرقائق الورقية. ثابت العزل الكهربائي ε لـ FR4 وFR5 بين 4.3 و4.9. خصائصها الكهربائية جيدة. يمكن أن تعمل في درجات حرارة أعلى. تعمل FR4 حتى 130 درجة مئوية، وFR5 حتى 170 درجة مئوية. وهي أقل تأثراً بالرطوبة. ولهذا السبب تُستخدم على نطاق واسع في معدات الاتصالات.

3.2 صفائح الربط بالألياف الزجاجية الإيبوكسية للألواح متعددة الطبقات (Prepreg)

هذه مواد قماشية زجاجية مشبعة مسبقًا براتنج الإيبوكسي من المرحلة B. تُستخدم لصنع ألواح متعددة الطبقات. فهي تربط منفصلة طبقة واحدة أو ألواح الأنماط الموصلة مزدوجة الطبقات معًا. بعد التصفيح، تعمل هذه الألواح كطبقات عازلة عازلة. ويتم تصنيعها عن طريق التشريب المسبق للقماش الزجاجي الخالي من القلويات بالإيبوكسي. يتم معالجة الراتنج إلى المرحلة B. بعد الضغط والتشكيل النهائي، يعالج الإيبوكسي بالكامل. والنتيجة هي عبارة عن ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات صلب.

3.3 صفائح النحاس المكسوة بالنحاس ذاتية الإطفاء (مقاومة للهب)

تتمتع هذه المواد بالخصائص الأساسية نفسها التي تتمتع بها الرقائق المكسوة بالنحاس. كما أنها تقاوم الحريق. فهي تقلل من خطر الاشتعال الناتج عن ارتفاع درجة حرارة المكونات. كما أنها تحد من انتشار الحرائق الصغيرة. استخدمها عند الحاجة إلى السلامة من الحرائق.

3.4 ألواح الألياف الزجاجية النحاسية المكسوة بالنحاس PTFE (تفلون)

وتستخدم ألواح PTFE المكسوة بالنحاس PTFE (تفلون) كمادة رابطة وألياف زجاجية كتقوية. خصائصها العازلة ممتازة. فهي تتميز بفقدان عازل كهربائي منخفض وفقدان الظل (tgδ) في حدود 10³. نطاق ثابت العزل الكهربائي الخاص بها واسع. يمكنك اختيار مجموعة متنوعة من المواد الأساسية لتلبية الاحتياجات. تقاوم درجات الحرارة العالية والرطوبة. تتمتع بثبات كيميائي جيد. تعمل عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. هذه الميزات تجعلها مثالية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للاتصالات عالية التردد والموجات الدقيقة.

لكن ألواح PTFE تكلف أكثر. فهي أقل صلابة. قوة التصاق رقائق النحاس أقل. وهذا يجعل من الصعب بناء ألواح متعددة الطبقات عالية العدد. تأتي المواد الأساسية الشائعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور PTFE من روجرز وتاكونيك وأرلون وميتكلاد وGIL.

3.5 مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسية النحاسية

وتسمى أيضًا مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات النواة المعدنية، وهي تستخدم ألواحًا معدنية بسماكات مختلفة، عادةً ما تكون من الألومنيوم، بدلاً من المواد المقواة بالألياف الزجاجية. وبعد معالجة خاصة، يتم تغطية السطح المعدني بطبقة عازلة. ويتميز العازل بمقاومة حرارية منخفضة وعزل عالٍ وترابط قوي. ثم يتم لصق رقائق النحاس بالسماكة المطلوبة على السطح العازل.

تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات النواة المعدنية للتجميع عالي الكثافة وكثافة الطاقة العالية. تستخدم لدوائر الطاقة ذات التبديد العالي للطاقة. وتتمثل مزاياها في تبديد الحرارة الجيد وثبات الأبعاد الجيد. وتوفر القاعدة المعدنية أيضاً تدريعاً. وتستخدم المنتجات الحالية مواد من موردين مثل بيرجكويست ومعاهد البحوث مثل معهد 51 التابع لوزارة صناعة المعلومات.

3.6 مواد ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة

ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن تُصنع الركائز عن طريق ربط رقائق النحاس بغشاء بلاستيكي رقيق. والمواد الأساسية الشائعة للأفلام البلاستيكية هي:

(1) فيلم بوليستر. درجة حرارة العمل 80 ℃ إلى 130 ℃. لديها نقطة انصهار منخفضة. يلين ويتشوه عند درجات حرارة اللحام.

(2) فيلم بوليميد. يتمتع بمرونة جيدة. إزالة الرطوبة الممتصة عن طريق المعالجة الحرارية قبل اللحام. بعد التجفيف، يمكن لحامها بأمان. يمكن أن يعمل فيلم البوليميد من النوع اللاصق العام بشكل مستمر عند 150 ℃. يمكن أن تعمل مادة البوليميد التي تستخدم FEP كفيلم وسيط ومادة لاصقة اندماج خاصة عند 250 ℃.

(3) فيلم بروبيلين الإيثيلين المفلور (FEP). غالباً ما يستخدم مع البوليميد والقماش الزجاجي. يتمتع بمرونة جيدة. لديه مقاومة أعلى للرطوبة والأحماض والمذيبات.

الاتجاهات الرئيسية في تطوير تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يتمثل الاتجاه الرئيسي لتطوير ثنائي الفينيل متعدد الكلور في زيادة الكثافة. وتتمثل طرق الوصول إلى الكثافة العالية في الخطوط الدقيقة، والثقوب الصغيرة عبر الثقوب، والمزيد من الطبقات، والفيّات العمياء، والفيّات المدفونة. وتتمثل العملية الشائعة للكثافة العالية (HDI) في تقنية التراكم متعدد الطبقات (BUM).

مؤشرات الأداء الرئيسية واختيار سُمك رقائق النحاس لصفائح الإيبوكسي الإيبوكسي المصنوعة من الألياف الزجاجية النحاسية

وإلى جانب السُمك وسُمك رقائق النحاس، تتميز الشرائح بخصائص أخرى. وتشمل هذه الخصائص قوة التقشير، والالتواء، وقوة العزل الكهربائي، ومقاومة العزل، وثابت العزل الكهربائي، وظل فقدان العزل الكهربائي، ومقاومة الصدمات الحرارية، وامتصاص الرطوبة، ومقاومة اللهب. يجب أن تتوافق المتطلبات الفنية لرقائق الألياف الزجاجية الإيبوكسية المكسوة بالنحاس مع GB/T4725.

سمك رقائق النحاس له تأثير كبير على دقة الموصلات المطبوعة والحد الأدنى لعرض الموصل في التصنيع. والقاعدة العامة هي: كلما كان النحاس أكثر سمكًا، كلما كان القطع السفلي للحفر أكبر. يضيق الموصل المطبوع أكثر. عندما يصبح عرض الموصل صغيرًا جدًا، لا يمكن إنتاجه. لذلك عندما تقوم بتعيين الحد الأدنى لعرض موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ضع في اعتبارك سمك النحاس إلى جانب التيار وكثافة التوجيه والقواعد الأخرى.

تشير البيانات إلى أنه بالنسبة للرقائق النحاسية مقاس 35 ميكرومتر، يجب أن يكون عرض الموصل أكبر من 0.15 مم. وبالنسبة للرقائق النحاسية مقاس 18 ميكرومتر، يجب أن يكون عرض الموصل أكبر من 0.1 مم.

اختيار مخطط ثنائي الفينيل متعدد الكلور وسماكته وحجم اللوحة الواحدة

6.1 اختيار المخطط التفصيلي للوحة واحدة

عادةً ما تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مستطيلاً بنفس الطول والعرض. تجنب الألواح غريبة الشكل. لسهولة نقل الخط وإدخاله في الرفوف، قد تستخدم الزوايا أقواسًا دائرية صغيرة أو شطبًا.

يجب تجميع الألواح الصغيرة جدًا (على سبيل المثال، الألواح الأصغر من 100 مم × 100 مم) في لوحة واحدة. عندما يكون للعديد من أنواع الألواح لمنتج واحد نفس عدد الطبقات، ونفس السُمك والطبقات العازلة، ونفس سُمك النحاس، ونفس الكمية، اجمعها في لوحة واحدة.

6.2 سمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور

اختر سماكة اللوحة حسب الوظيفة وكتلة المكونات ومواصفات الموصلات المطابقة وحجم اللوحة والحمل الميكانيكي. بالنسبة للألواح الكبيرة التي تتشوه بسهولة، أضف أضلاع أو إطارات لتقويتها.

بالنسبة للألواح التي يقل سمكها عن 300 مم × 250 مم، يكون السمك العام 1.6 مم شائعًا. يجب أن تكون الألواح الخلفية والألواح المفردة الأكبر حجمًا أكثر سمكًا من 2 مم. ولكن قدرة الضغط تحد من المعالجة. يجب أن تكون السماكة عمومًا أقل من 4 مم.

6.3 سلسلة الأبعاد الخارجية لثنائي الفينيل متعدد الكلور

بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير الموضوعة في رف، ارجع إلى GB9315 لمعرفة سلسلة أبعاد اللوحة. في الخزانات، تكون مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الموصولة بموصلات الحافة شائعة.

ملاحظات ونصائح بسيطة

• اختر المواد التي تلبي المعايير والتي يمكن للصانع تخزينها. وهذا يقلل من التأخير.
• بالنسبة للألواح عالية التردد، استخدم المواد القائمة على PTFE عندما تحتاج إلى فقدان منخفض وثابت عازل ثابت. تحقق من التكلفة وحدود البناء.
• بالنسبة لألواح الطاقة الحرجة الحرارية، ضع في اعتبارك الألواح ذات النواة المعدنية لتحسين انتشار الحرارة.
• بالنسبة للدوائر المرنة، اختر أنواع البوليميد أو FEP حسب الحاجة للحام ودرجة الحرارة. جفف المواد إذا كانت تمتص الرطوبة.
• بالنسبة لتصميمات HDI، قم بتخطيط الشقوق وبناء الطبقات مبكرًا. استخدم طرق البناء عندما تحتاج إلى العديد من الشقوق العمياء أو المدفونة.
• بالنسبة للتصنيع، قم بإدراج العناصر الحرجة في الرسومات: السماكة النهائية، وسمك قلب زوج الطبقات، ووزن النحاس لكل طبقة عند الحاجة، وأي الطبقات هي طبقات الإشارة وأيها المستويات، والمقاومة المستهدفة للشبكات الحرجة. أضف ملاحظة أنه سيتم تحديد موضع ما قبل التركيب من قبل الشركة المصنعة لتلبية المعاوقة والسُمك الكلي، ما لم تكن هناك حاجة إلى صفائح ما قبل التركيب الدقيقة ويمكن للمصمم تحديدها بثقة.