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PCB ultrasottile: la guida definitiva alle domande frequenti

Questa guida ha tutto ciò che cerchi sui PCB ultrasottili come classificazione, standard di qualità, coefficiente di espansione termica e applicazioni, tra gli altri.

Quindi, se vuoi essere un esperto di PCB ultrasottili, leggi questa guida.

Cos'è il PCB ultrasottile?

Come suggerisce il nome, extra sottile PCB è un tipo di circuito stampato con uno spessore inferiore al PCB standard.

È più leggero e compatto poiché ha una riduzione dei materiali della scheda e del volume delle caratteristiche del rame.

Il PCB ultrasottile è l'ideale per le applicazioni PCB in cui la miniaturizzazione e l'alto livello di affidabilità svolgono un ruolo chiave.

Facilita la miniaturizzazione con prestazioni migliorate grazie a design PCB a densità più elevata.

PCB ultra sottile
PCB ultra sottile

Quali sono i vantaggi del PCB ultrasottile?

I seguenti sono i principali vantaggi del PCB Extra-Thin:

· Tempi di montaggio ridotti

Tutte le linee di PCB ultrasottili sono configurate, il che consente di risparmiare tempo durante il collegamento di linee in eccesso.

· Più piccolo e compatto

Questo tipo di PCB può ridurre efficacemente il volume del prodotto finale, rendendolo comodamente portatile.

· Peso più leggero

I materiali PCB più sottili si traducono in vias più piccoli, meno placcatura in rame, spazi e linee più piccoli e proporzioni ridotte dei vias. Ciò porta a un prodotto PCB più compatto e leggero.

· Spessore ridotto

La miniaturizzazione negli assi X e Y può ridurre notevolmente l'ingombro dei PCB ultrasottili. Tuttavia, la miniaturizzazione della direzione Z consente più spazio per i componenti supplementari e riduce al minimo lo spessore generale del circuito stampato.

Altri vantaggi del PCB ultrasottile includono un facile assemblaggio, una buona saldabilità, un basso costo generale e una buona dissipazione del calore, tra gli altri fattori.

Anche il design del PCB extra sottile compensa l'inadeguatezza del substrato del PCB in relazione alla capacità di carico dei componenti.

Quali sono i tipi di PCB ultrasottili?

Esistono tre tipi principali di PCB extra sottili, tra cui:

· PCB rigido ultrasottile

Ci sono ultrasottili PCB rigido materiali per applicazioni che richiedono un circuito stampato 2D.

Di solito vengono applicati come substrati di imballaggio per circuiti integrati, in cui aiutano a rendere l'intero componente estremamente sottile.

È possibile ottenere spazi o linee ampi di 25 micron, passi inferiori a 175 micron e 50 e 100 micron vias rispettivamente il diametro delle pastiglie.

· PCB ultrasottile flessibile

Denominato anche flex ultrasottile PCB, questo è un tipo di PCB extrasottile prodotto con laminati flessibili.

Ciò consente il ripiegamento del PCB, che riduce il volume e la superficie necessari per alloggiare la scheda, aumentando così la densità di integrazione.

Inoltre, il PCB extrasottile facilita ugualmente una migliore piegatura.

Ciò implica che è pratico piegare il circuito stampato attraverso raggi di curvatura più piccoli, consentendo di ottenere volumi ancora più metallici.

Una delle principali applicazioni degli ultrasottili PCB flessibile grazie alla loro capacità di curvatura avanzata è la produzione di cavi che richiedono una curvatura dinamica.

· PCB ultrasottile rigido-flessibile

Questi tipi di PCB extra sottili sono dotati di conduttori sugli strati rigidi e flessibili del circuito stampato.

I fori passanti placcati si estendono tra i segmenti rigidi e flessibili e collegano elettricamente più strati di conduttore.

Attraverso l'integrazione di sezioni rigide ai componenti flessibili, ti consente di migliorare le capacità di progettazione del tuo PCB ultrasottile.

I segmenti rigidi offrono posizioni di montaggio rigide perfette per componenti, chassis e connettori.

D'altra parte, i segmenti flessibili forniscono zone di flessione dinamica, flex-to-fit e resistenza alle vibrazioni.

Tale combinazione offre molteplici scelte per ottenere soluzioni innovative per i più esigenti PCB flessibile rigido applicazioni.

Quali sono le applicazioni dei PCB ultrasottili?

Ecco alcuni degli usi del PCB ultrasottile:

  • Carta TF/SIM
  • Dispositivi medici come impianti attivi e apparecchi acustici
  • Monete della metropolitana
  • Dispositivo con tecnologia NFC
  • Comandi motore automobilistici
  • Attrezzatura per codici a barre
  • Indossabile
  • Sistema GPS
  • Stampatori di qualsiasi marca
  • Modulo di ricarica per telefoni cellulari

Che cos'è il PCB HDI ultrasottile?

Il PCB di interconnessione ad alta densità è semplicemente un PCB ultrasottile con più conteggi di interconnessioni, che copre uno spazio minimo, portando alla miniaturizzazione del circuito.

I componenti di PCB HDI sono posizionati più vicini, riducendo notevolmente lo spazio sulla scheda ma senza comprometterne le prestazioni.

PCB HDI
PCB HDI

HDI è tra le tecnologie PCB in più rapida evoluzione, in grado di integrare pad e via di acquisizione più piccoli e densità di connessione più elevate.

I PCB HDI hanno vie sepolte e cieche e di solito comprendono microvie con diametro di 0.006 o inferiore.

I PCB HDI extra sottili offrono migliori scelte di costruzione, layout e design integrando caratteristiche eccezionali come i microvia.

Offrono un fattore di forma più piccolo, una maggiore funzionalità e circuiti flessibili ultrasottili ad alta densità.

Inoltre, sebbene utilizzino materiali PCB più sottili, le schede HDI offrono prestazioni elettriche migliorate, maggiore affidabilità e PCB avanzati extra sottili.

Applicando la tecnologia HDI, è possibile montare più componenti su entrambe le superfici del PCB ultrasottile, se necessario.

Inoltre, con l'avanzamento di blind via e via nella tecnologia pad, è possibile posizionare i componenti più piccoli più vicini l'uno all'altro.

Ciò significa una trasmissione del segnale più rapida e una sostanziale riduzione dei ritardi di attraversamento e della perdita di segnale.

Le applicazioni comuni del PCB HDI ultrasottile includono l'uso in:

  • Cellulari
  • Fotocamere digitali
  • Dispositivi medici
  • Computer portatili
  • Dispositivi touch-screen
  • Comunicazioni di rete 4G

Come vengono perforate le microvie in PCB ultrasottili?

Esistono tre diverse tecniche di perforazione di microvie in PCB ultrasottili:

1. Tecnica di incisione al plasma

Questo metodo di perforazione microvia incide il materiale PCB per la formazione di fori utilizzando il plasma.

Con questa tecnica, è possibile ottenere un diametro del foro passante di 75 µm su un materiale spesso 25 µm.

Tuttavia, insieme ai costi delle macchine speciali per il vuoto, l'incisione al plasma è la tecnica meno promettente per la perforazione tramite foro.

2. Foto via tecnica di perforazione

La tecnologia Photo-via utilizza modelli litografici e materiale dielettrico fotoimmaginabile.

Il metodo ha promosso il progresso del PCB HDI ultrasottile.

Presenta una dimensione del foro di circa 25 µm sia per la profondità che per il diametro.

Tuttavia, è un metodo costoso per perforare microvia PCB ultrasottili a causa del materiale dielettrico unico.

3. Tecnica di perforazione laser

Questa è la tecnologia di perforazione microvia più promettente.

Attraverso la perforazione laser, è possibile ottenere un diametro del foro fino a 5 µm su un materiale dielettrico con uno spessore di 5 µm.

I principali fattori che controllano questa tecnica di perforazione microvia sono la densità di energia, il materiale del substrato, la lunghezza d'onda e lo spessore del materiale del substrato.

È il metodo di perforazione più preferito per le microvie, che prevede la focalizzazione di un raggio laser su un'area estremamente piccola.

Le vie create tendono ad essere pulite come quelle sviluppate attraverso la perforazione meccanica.

Ciò garantisce una deposizione uniforme della placcatura all'interno delle vie.

Il laser tramite perforazione presenta una velocità di perforazione ridotta rispetto alla perforazione meccanica.

La tecnica può essere applicata per forare senza sforzo microvie dense in un PCB ultrasottile, applicando lunghezze d'onda che vanno dall'ultravioletto all'infrarosso profondo.

Tuttavia, lo svantaggio principale del laser tramite perforazione è la limitata profondità del raggio laser che è possibile perforare in modo affidabile e riproducibile.

Quando viene utilizzata una lente per la concentrazione del raggio, la profondità perforabile dal laser è limitata a causa della ridotta profondità di messa a fuoco.

Tuttavia, un raggio laser collimato consente il laser tramite perforazione a una profondità più profonda.

Tuttavia, la sfida con esso è la dimensione del via estremamente piccola, che causa la diffrazione di Fresnel nel raggio.

Questo a sua volta può influire sull'intensità del raggio in fori microvia eccezionalmente profondi.

Tipi di via
Tipi di via

In che modo l'umidità influisce sul preimpregnato utilizzato nei PCB ultrasottili?

I poliimmidesprepreg sono più sensibili all'umidità rispetto alle resine epossidiche poiché tendono ad assorbire l'umidità dall'aria più velocemente.

Umidità all'interno delpreimpregnato fa poco male, anche se può portare a delaminazione, vuoti e altri difetti nei PCB laminati ultrasottili.

Un perfetto indicatore di umidità nel preimpregnato PCB è il flusso schiumoso, che è comune con la poliimmide perché assorbono l'umidità più velocemente.

L'essiccazione sottovuoto o la conservazione di qualsiasi preimpregnato con essiccante a bassa umidità ridurrà questo effetto.

L'umidità può causare ulteriori problemi nel PCB ultrasottile finito.

Un'umidità eccessiva può compromettere l'integrità di un PCB a più strati in ambienti sottoposti a sollecitazioni ad alta temperatura.

Pertanto, è fondamentale regolare l'umidità anche nei circuiti completamente nudi prima del riflusso della saldatura o del processo di assemblaggio del PCB.

Inoltre, il controllo dell'umidità è altrettanto essenziale nei PCB ultrasottili finiti nel caso in cui vengano eventualmente sottoposti a temperature elevate.

Si consiglia di aspirare i preimpregnati asciutti a 29″ di vuoto per diverse ore.

L'essiccazione sotto vuoto a temperatura ambiente è la più preferita rispetto a qualsiasi forma di essiccazione in forno per il normale preimpregnato di poliimmide o PCB epossidico.

È il metodo migliore per essiccare il preimpregnato PCB ultrasottile anche se il processo di essiccazione in forno è soggetto a condizioni controllate.

L'essiccazione in forno può tendere a migliorare il preimpregnato e potrebbe portare a legami o flussi marginali o inadeguati.

Ciò può causare delaminazione o ulteriori guasti al successivo trattamento termico.

Tuttavia, la poliimmide aramidica non tessuta è l'unica eccezione.

Qui, una temperatura del forno non superiore a 32 gradi Celsius a 29 pollici di Hg per 4-5 ore può aiutare ad eliminare l'umidità in eccesso.

Quali sono gli standard di qualità per PCB ultrasottili?

Alcuni degli importanti standard di qualità per PCB ultrasottili includono:

  • Standard REACH
  • Standard IPC
  • Standard RoHS
  • Standard UL
  • Norme ISO
  • Norme CE
  • Norme ITAR

In che modo Microvias aiuta con l'instradamento delle tracce in PCB ultrasottili?

Ultra pensa PCB
Ultra pensa PCB

L'obiettivo principale nella fabbricazione di PCB ultrasottili è avere più tracciati verso sezioni più piccole man mano che la densità dei PCB aumenta con la tecnologia.

Ciò ha portato all'uso di via di incorporamento, nonché di vie sepolte e cieche in cuscinetti montati in superficie.

Tuttavia, le vie interrate e cieche sono più difficili da fabbricare a causa delle procedure di perforazione aggiuntive coinvolte.

Inoltre, la perforazione può lasciare detriti nei fori portando a difetti di fabbricazione.

I vias ordinari sono ugualmente spesso troppo ampi per essere integrati nei minuscoli pad a montaggio superficiale che si trovano nei moderni PCB ad alta densità.

Tuttavia, microvia può aiutare con tutte queste sfide:

  • La produzione di microvie è più facile rispetto alle vie interrate e cieche.
  • Le microvie in PCB ultrasottili si fisseranno in cuscinetti a montaggio superficiale più stagnanti. Questo li rende strumentali per gadget ad alto numero di pin come i ball grid array (BGA).
  • Faciliteranno più percorsi di traccia su di loro a causa delle loro dimensioni ridotte.
  • Microvie PCB extra sottili possono ugualmente aiutare a ridurre le EMI e aumentare altri problemi di integrità del segnale a causa delle loro dimensioni.

Quali sono gli svantaggi dei PCB ultrasottili?

Ecco alcune delle principali carenze del PCB ultrasottile:

Costo iniziale elevato

I circuiti stampati ultrasottili sono progettati e costruiti per applicazioni distinte.

Ciò comporta un costo iniziale elevato per la progettazione, il layout e la placcatura fotografica dei PCB.

Pertanto, si consiglia di non utilizzarli in piccole quantità.

Modifiche e riparazioni difficili

Una volta fabbricato, il PCB extra sottile deve essere modificato dal programma di litografia configurato o dalla mappa di base, rendendo difficile la modifica.

Inoltre, ha uno strato protettivo sulla superficie, che deve essere rimosso prima delle riparazioni. La rimozione e il ripristino del rivestimento superficiale è un'operazione abbastanza impegnativa.

Dimensioni limitate

I PCB ultrasottili sono spesso fabbricati attraverso un processo batch.

Pertanto, non possono essere di dimensioni molto lunghe e larghe a causa della restrizione delle dimensioni delle apparecchiature di produzione.

Facilmente danneggiato

Questo tipo di PCB viene facilmente distrutto da una manipolazione inappropriata. La rilavorazione e la saldatura di PCB ultrasottili devono essere gestite da personale qualificato.

Esistono PCB ultrasottili multistrato?

Sì, puoi trovare PCB multistrato, che di solito sono il 50% più sottili dei tradizionali PCB multistrato.

Un tipico PCB extra sottile a 6 strati ha uno spessore di 260 micron, con strati costituiti da protezione superficiale, nucleo, pre-preg e rame conduttivo.

Attualmente, lo strato esterno di un PCB ultrasottile a più strati ha uno spessore di 12 µm per la poliimmide e l'adesivo.

Quali sono i materiali dielettrici comuni per PCB ultrasottili?

Esiste un'ampia varietà di materiali utilizzati nei PCB extra sottili.

Materiali come la poliimmide e il poliestere sono standard del settore da diversi anni.

I substrati a base epossidica, sia non rinforzati che rinforzati, vengono ugualmente utilizzati laddove il costo è una considerazione.

Altri materiali PCB come aramide, vetro e compositi vengono applicati per applicazioni particolari in cui sono necessarie caratteristiche prestazionali specifiche.

Per stabilire il miglior materiale PCB ultrasottile per un'applicazione specifica, è necessario comprendere le principali proprietà prestazionali di ogni materiale.

Conoscere le caratteristiche chimiche, elettriche, meccaniche e termiche del materiale vi permetterà di fare la scelta giusta del materiale di base.

Alcune delle caratteristiche meccaniche da cercare includono stabilità dimensionale, resistenza alla propagazione della lacerazione, resistenza alla trazione e flessibilità.

Allo stesso modo, le caratteristiche elettriche includono resistività volumetrica, costante dielettrica e rigidità dielettrica.

Le caratteristiche termiche da considerare includono il coefficiente di dilatazione termica, l'intervallo di temperatura di servizio e la temperatura di transizione vetrosa.

Inoltre, è necessario garantire che la resistenza agli alcali o agli acidi e l'assorbimento dell'umidità siano bilanciati per soddisfare le caratteristiche di progettazione desiderate.

Qual è il significato di impedenza controllata in PCB ultrasottili?

Il controllo dell'impedenza coordina le posizioni e le dimensioni delle tracce PCB con il materiale del substrato.

Questo viene fatto per garantire che la potenza del segnale che viaggia attraverso una traccia non superi un intervallo richiesto.

È importante se i segnali ad alta frequenza viaggiano sulle linee di trasmissione del PCB ultrasottile.

Impedenza controllata è fondamentale per l'integrità del segnale: si riferisce alla propagazione del segnale senza distorsioni.

Poiché antenne complesse, processori e altri componenti sono montati direttamente sulla superficie del PCB, la velocità di commutazione del segnale sulla scheda aumenta.

Ciò rende le proprietà elettriche delle tracce di trasmissione del segnale molto cruciali.

Pertanto, la maggior parte dei progetti di PCB ultrasottili richiede il controllo dell'impedenza.

Perché il coefficiente di espansione termica nel PCB rigido ultrasottile?

Il CTE del laminato rigido è tra le caratteristiche più essenziali dei materiali per substrati PCB ultrasottili.

Un abbinamento scadente con il die in silicio può causare crepe, che influiscono notevolmente sulla produzione di PCB e sull'assemblaggio dei componenti sul substrato.

Inoltre, i problemi con l'espansione termica possono anche causare guasti durante l'utilizzo del PCB.

I materiali di substrato per PCB ultrasottili dovrebbero ugualmente avere eccellenti caratteristiche ad alta frequenza per soddisfare le esigenze delle moderne applicazioni PCB ad alta velocità.

Qual è lo scopo della schermatura in PCB ultrasottili?

La schermatura del PCB richiede che sia racchiusa su entrambi i lati utilizzando uno strato di materiale che funge da barriera alle radiazioni EMI o all'assorbimento.

Gli strati sono collegati a terra per garantire una dissipazione innocua di qualsiasi EMI.

La maggior parte degli assiemi elettronici che utilizzano PCB ultrasottili sono reattivi all'emissione o all'assorbimento di interferenze elettromagnetiche.

Quando l'EMI non è regolamentato, può influire negativamente sul funzionamento della scheda e nei casi più gravi impedirne totalmente il funzionamento.

Per la maggior parte dei tipi di PCB ultrasottili, la schermatura EMI è un parametro strumentale che garantisce le prestazioni generali del prodotto finale.

Sono disponibili vari tipi di tecniche di schermatura che consentono di soddisfare tutti i requisiti meccanici ed elettrici del PCB.

Qual è la differenza tra PCB ultrasottile a lato singolo e PCB ultrasottile a doppia faccia?

Il PCB ultrasottile a lato singolo ha i componenti e il rame conduttivo montati fissati su un bordo della scheda, con cablaggio conduttivo sull'altra superficie.

Sono i tipi comunemente fabbricati di PCB ultrasottili grazie alla loro semplicità e natura di base.

Alcune delle applicazioni comuni dei PCB extra sottili su un lato includono l'uso in calcolatrici, stampanti, sistemi di telecamere e apparecchiature radio, tra gli altri.

Al contrario, il PCB ultrasottile a doppia faccia ha tracce su due lati con uno strato inferiore e uno superiore.

Possono adattarsi ai componenti e al rame conduttivo su entrambe le superfici della scheda, il che consente alle tracce di passare l'una sull'altra.

Ciò porta a un circuito ad alta densità senza la necessità di saldature punto a punto.

Poiché questi tipi di PCB ultrasottili sono più sofisticati rispetto alle versioni a lato singolo, possono essere più difficili da fabbricare.

Tuttavia, i vantaggi dei PCB a doppia faccia superano di gran lunga gli svantaggi.

Le schede double-face sono tra i tipi più comuni di PCB ultrasottili, poiché facilitano la produzione di schede più sofisticate.

Ciò avvantaggia le applicazioni nell'elettronica di alta tecnologia e negli usi dei PCB.

Le applicazioni comuni dei PCB ultrasottili a doppia faccia consistono nell'uso in distributori automatici, cruscotti di automobili, sistemi di illuminazione e amplificatori, tra le altre applicazioni.

Quali sono le considerazioni importanti durante la costruzione di PCB ultrasottili?

Diamo un'occhiata ad alcuni dei fattori importanti da considerare durante la produzione di PCB ultrasottili:

· Utilizzare un produttore esperto

È importante cercare i servizi di un produttore di PCB esperto con competenze ingegneristiche avanzate.

Ciò è dovuto al fatto che i materiali PCB ultrasottili richiedono una tecnologia di fabbricazione unica, approcci di progettazione, tra le altre considerazioni.

· Procedure di registrazione precise

È possibile utilizzare metodi avanzati come l'imaging diretto laser con materiali PCB extra sottili.

Tuttavia, sono necessari processi di registrazione estremamente accurati poiché le caratteristiche sono generalmente più stagnanti quando si utilizza un materiale PCB più sottile.

· Gestione corretta

La corretta manipolazione durante l'assemblaggio di PCB ultrasottili è più cruciale che con i materiali ordinari.

Questo perché i materiali del substrato più sottili possono causare deformazioni e una maggiore flessibilità.

Le pastiglie più piccole e le dimensioni ridotte richiedono una maggiore precisione durante il montaggio.

Inoltre, con materiali PCB ultrasottili, può essere più difficile montare circuiti finalizzati sulla scheda senza danneggiarli.

Pertanto, è fondamentale discutere in anticipo con il produttore del PCB in merito ai requisiti di gestione e alla quantità di unità in un pannello di consegna.

· Costo di produzione

I dispositivi aggiuntivi e la manipolazione richiesti con materiali PCB ultrasottili aumentano i costi di manipolazione e assemblaggio.

Tuttavia, costi di materiale e di processo inferiori possono aiutare a bilanciarli.

È possibile ridurre il costo dei materiali utilizzando meno rame.

Consultare il team di ingegneri durante la progettazione può aiutare a garantire una soluzione efficiente in termini di costi che soddisfi i requisiti di prestazione.

A seconda delle tue esigenze specifiche, Venture Electronics offre PCB ultrasottili personalizzati.

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