Предполагаемое время чтения: 5 минут
Выбор материала для прототипа печатной платы определяет качество конечного продукта, его долговечность и стоимость. На этапе прототипирования необходимо найти баланс между быстрым производством, контролем затрат и требованиями к конечному продукту.
Расширенные возможности сборки печатных плат: Обеспечиваем SMT, BGA и смешанную сборку с точным соблюдением стандартов IPC-A-610.
Быстрое внедрение и цепочка поставок: Управляйте поставками компонентов и логистикой, предлагая готовую сборку печатных плат со стандартным сроком выполнения (5 дней) и быстрым запуском (24 часа).
Прозрачное ценообразование и контроль качества: Для соответствия стандартам качества они предоставляют бесплатное функциональное тестирование, рентгеновский контроль, сертифицированный IPC контроль качества и прямые цены производителя без минимального объема заказа (MOQ).
Общие базовые материалы (материалы подложки)
Базовый слой (Core) является основной структурой печатной платы. Он обеспечивает механическую прочность и изолирует питание.
FR-4 (стандартный выбор)
| Особенность | Описание | Варианты использования |
|---|---|---|
| Полное имя | Уровень огнестойкости 4. Это стекловолоконная ткань с эпоксидной смолой. | Он работает практически со всеми недорогими, общими цифровыми и аналоговыми схемами. |
| Диэлектрическая проницаемость | Около 4,2 – 4,7 (изменяется в зависимости от скорости сигнала) | Хорошо, но будьте осторожны при использовании на высоких скоростях. |
| Температура стеклования | От 130 °C до 180 °C (стандартное значение часто составляет 140 °C) | Это устанавливает верхний предел для пайки и рабочей температуры. |
| Плюсы | Низкая стоимость, простота изготовления, высокая механическая прочность. | |
| Минусы | Высокая потеря сигнала при высоких скоростях. . |
Высокая Tg FR-4
В этом случае используется более качественная эпоксидная смола. Она повышает температуру стеклования до 170 °C и более.
- Варианты использования: Питающие платы или многослойные платы, которые сильно нагреваются. Они должны выдерживать многократную пайку при высоких температурах.
Полиимид и гибкие материалы
- Особенности: Эти материалы очень термостойкие и легко гнутся.
- Варианты использования: Гибкие печатные платы (FPC) и изгибаемые платы. Используются, когда необходимо проложить провода в небольших или ограниченных пространствах.
Выбирайте материалы в зависимости от того, как будет использоваться доска
При выборе материала не стоит ориентироваться только на стоимость. Необходимо учитывать конечное назначение платы и условия, в которых она будет эксплуатироваться.
Быстрый сигнал и высокочастотный дизайн (высокая скорость/РЧ)
Если плата работает на частоте более 500 МГц или если цифровые сигналы включаются очень быстро, необходимо использовать материалы с низкими потерями сигнала.
- Ключевой фактор: Коэффициент рассеяния. Низкий Df означает меньшую потерю мощности сигнала.
- Хорошие материалы:
- PTFE (тефлон): Как материалы бренда Rogers. Используйте их для микроволновых и радиочастотных (РЧ) цепей.
- Эпоксидная смола с низкими потерями: Это имеет более низкий Df чем стандартный FR-4. Используйте его для быстрых цифровых плат с частотой около 1 ГГц.
Использование тепла и энергии (терморегулирование)
Мощные светодиоды, силовые детали или плотные микросхемы выделяют много тепла. Необходимы материалы, которые хорошо проводят тепло.
- Ключевой фактор: Теплопроводность. Чем выше число, тем быстрее материал проводит тепло.
- Хорошие материалы:
- Печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB): Используйте алюминиевый сердечник вместо FR-4. Это очень хорошо отводит тепло. Оно направляет тепло прямо к внешнему радиатору.
- Полимер/керамическая основа, устойчивая к высоким температурам: Используйте их для плат, которые требуют как очень хорошей теплопередачи, так и очень хорошей теплоизоляции.
Варианты проводников и изоляторов
| Часть | Общие материалы | Особенности и что нужно проверить |
|---|---|---|
| Проводник (следы) | Электроосажденная (ED) медная фольга | Толщина меди: В прототипных платах часто используется медь толщиной 1 унция/кв. фут (35 мкм). Для цепей с высоким током используйте более толстую медь. |
| Изолятор (пленка) | Препрег | Он используется для соединения слоев в многослойной плате. Его толщина контролирует степень согласования сигнала между слоями. Точное согласование может быть достигнуто с помощью Толщиномеры. |
| Отделка поверхности | ENIG, HASL, OSP | Смотрите следующую часть. |
Отделка поверхности: ключ к защите и пайке
Поверхностная отделка представляет собой слой металла или полимера, нанесенный на медные контакты. Он предотвращает ржавчину меди. Кроме того, он облегчает пайку контактов.
Типы отделки и соотношение стоимости и производительности
| Тип | Полное имя | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|---|
| HASL | Выравнивание паяльной пульпой горячим воздухом | Низкая стоимость, прочность и долговечность. | Неровная поверхность. Не подходит для деталей с очень мелким шагом (например, BGA). |
| ENIG | Безтоковое никелевое покрытие с погружением в золото | Очень ровная поверхность. Подходит для мелких шагов и BGA. Не подвержен ржавчине. | Более высокая стоимость. Может возникнуть проблема “черной подушки”. |
| OSP | Органический консервант для паяемости | Очень низкая стоимость. Хорошо для планеты. | Короткий срок хранения. Не работает хорошо после многократной пайки. |
| EAG | Бесконтактное золото | Используйте его для кнопочных контактов и других надежных точек контакта. | Очень дорого. |
Простой совет по прототипу: Для общих прототипов, HASL (бессвинцовый) дает наилучший результат. Если в вашем проекте используются BGA или мелкие детали, ENIG является лучшим выбором.
Окружающая среда и экологические правила
Производители печатных плат должны соблюдать строгие экологические нормы. При создании прототипа конструкторы должны учитывать экологические аспекты.
Материалы, не содержащие галогенов
- Что это такое: Материалы, в которых не используются антипирены с галогенами (такими как бром или хлор).
- Преимущество: При нагревании или сжигании они не выделяют токсичных газов (таких как диоксины).
- Тенденция: Многие компании сейчас запрашивают материалы, не содержащие галогенов. Их следует использовать при изготовлении прототипов, даже если их стоимость немного выше.
Соответствие требованиям RoHS/REACH
- Что нужно проверить: Убедитесь, что ваши материалы (такие как припой и отделочные материалы) соответствуют правилам RoHS и REACH. Это очень важно, если вы планируете продавать конечный продукт в таких регионах, как Европа.
Баланс между стоимостью и производительностью на этапе прототипирования
При выборе материалов для прототипа необходимо найти баланс между четырьмя ключевыми требованиями:
- Требования к производительности: Вам нужен низкий Df, высокая Tg или быстрая теплопередача? (Лучшее качество означает более высокую стоимость.)
- Создание совета директоров: Специальные материалы (такие как Rogers) требуют больше времени и сложнее в использовании, чем стандартный FR-4.
- Стоимость: FR-4 всегда самый дешевый. Высокоэффективные материалы могут стоить в 5–20 раз дороже.
- Оставайся таким же: Материал прототипа должен быть таким же, как и конечный материал. Это помогает обеспечить одинаковую работу конечного продукта.
Резюме: Лучший прототипный материал удовлетворяет самые базовые потребности в мощности. Он позволяет сэкономить место для последующих обновлений до окончательного материала. Кроме того, он снижает затраты и сокращает время производства.
