High Density PCB

Helstu áskoranir sem PCB standa frammi fyrir í erfiðu umhverfi má draga saman sem hér segir:
Raki, ryk og óhreinindi:Til að vinna gegn þessum umhverfisþáttum er oft nauðsynlegt að meðhöndla PCB með sérstöku ferli sem kallast samræmd húðun. Með því er PCB þakið eftir samsetningarferlið með þunnu lagi af óleiðandi hlífðarefni eins og sílikoni, akrýl, úretani eða p-xýleni. Húðin gerir kleift að lengja endingu rafrásarinnar með því að vernda hana fyrir utanaðkomandi mengun.

Hár hiti:Ef PCB þarf að starfa stöðugt við hitastig yfir venjulegu, er betra að nota lög með þykkari kopar (þungur kopar). Koparþykkt sem er meiri en 3 aura á ferfet er venjulega sameinuð með notkun á samhæfðri húðun til að veita plötunni mikla vernd ef óslitið er í notkun við háan hita. Notkun laga með hærra glerbreytingshitastig (Tg), eins og FR-4 TG140 eða TG170), veitir PCB viðbótarvörn gegn hitastigi

Jónandi geislun:PCB-efni til notkunar í geimferðum eru sprengd með ögnum af ýmsum gerðum, auk rafsegulgeislunar sem myndast af sólinni og öðrum himintunglum. Þessi geislun getur valdið tímabundnum truflunum (svo sem bitafleti eða minniseyðingu) eða varanlegum íhlutaskemmdum áföllum og titringi, sérstaklega í bíla- og geimferðum.

Tæring:Það er ein helsta pytturinn fyrir hvaða málmhluta sem er. Tæring á sér stað þegar súrefni og málmur tengjast hvert öðru með ferli sem kallast oxun. Þetta framleiðir ryð og veldur því að málmurinn missir efnafræðilega eiginleika sína og brotnar niður með tímanum. Þar sem PCB innihalda mikið magn af málmi verða þau fyrir tæringu ef þau verða fyrir súrefni.

Til að koma í veg fyrir skemmdir af völdum andrúmsloftsefna er óleiðandi hlífðarhúð, þekkt sem samræmd húðun, sett á PCB eftir samsetningu (Mynd 1). Þetta er almennt notað um PCB fyrir neytendur, tæki og farsíma, þar sem algengt er að starfa í návist raka, ryks eða annarra erfiðra umhverfisþátta. Hlífðarlagið sem er sett á PCB gerir raka sem er til staðar í PCB lögum að flæða út á við, en kemur í veg fyrir að utanaðkomandi efni berist til borðsins og íhluta þess, sem kemur í veg fyrir virkni þeirra. Auk þess að auka áreiðanleika, lengir samræmda húðun líftíma hringrásarinnar.

Algengustu tegundir samræmdrar húðunar eru kísill, akrýlplastefni, pólýúretan og p-xýlen, sem hver um sig getur veitt ákveðna vernd. Kísill, til dæmis, getur náð yfir breiðasta hitastigið og er því besti kosturinn fyrir notkun með miklum hita. Á hinn bóginn hefur kísill lélegan límkraft á sumum tegundum undirlags og lægri efnaþol en akrýlplastefni. Hið síðarnefnda, vegna stífrar uppbyggingar, er ekki sérstaklega hentugur fyrir högg og titring. Pólýúretan veita mikla viðnám gegn raka, núningi og titringi, standast lágt hitastig vel en ekki háan hita. Þar af leiðandi eru þau aðallega notuð í forritum með hitastig frá -40 gráðu til +120 gráðu. P-xýlen er samkvæmt efni sem veitir mikla vörn en er dýrt og er viðkvæmt fyrir aðskotaefnum verður að nota í lofttæmi.

Varðandi beitingu PCB-samræmdu húðunarinnar er hægt að nota fjórar aðferðir: dýfingu, sjálfvirka sértæka húðun, úða og bursta. Hver af þessum valkostum nær sama markmiði: að hylja PCB alveg, þar með talið skarpar brúnir og allar brúnir borðsins. Eftir ásetningu er samræmda húðin hert með loftþurrkun, ofnþurrkun eða með UV ljósi.

Aukinn þéttleiki íhlutanna á PCB leiðir til óumflýjanlegrar hækkunar á rekstrarhitastigi, ástandi sem til lengri tíma litið getur skaðað heilleika suðunna eða laganna sjálfra vegna þenslu og samdráttar efna með mismunandi eðliseiginleika. Við háhita PCB ætti því að nota dielectric efni með glerbreytingarhitastig (Tg) sem er að minnsta kosti 170 gráður. Regla sem venjulega er notuð er að leyfa vinnuhitastig allt að um 25 gráðum lægra en Tg gildi þess efnis sem notað er. Auk efnisvals er hægt að stjórna háum hitastigi PCB með því að fjarlægja hitann sem myndast og flytja hann á önnur svæði PCB. Ef heiti íhluturinn er settur upp á efri hlið PCB og hefur nægilega stórt yfirborð má setja á hann hitaupptöku sem getur fjarlægt hitann fyrst með leiðslu (frá íhlutnum að hitakössunni) og síðan með konvection (frá kl. yfirborð kælivökvans til nærliggjandi, kaldara lofts).

Ef heiti íhluturinn er festur á neðri hluta PCB og það er ekki hægt að setja upp hitaskáp, þá er tæknin sem hönnuðir nota venjulega að setja mikinn fjölda varmaleiða á PCB til að flytja varma frá heita íhlutnum til lag. kopar ofan á PCB, þaðan sem hægt er að flytja það frekar yfir í viðeigandi hitaupptöku. Venjulega eru PCB festir hitavaskar stórir, með finndu eða bylgjupappa yfirborði til að auka dreifingarsvæðið. Hægt er að bæta viftum við til að bæta þvingaða convection kælingu, samanborið við náttúrulega convection kælingu.

Fyrir langtíma geimferðir er eini möguleikinn í boði að nota „rad-hard“ íhluti. Þessir íhlutir eru mun sjaldgæfari og þar af leiðandi dýrari en venjulegir íhlutir. Fyrir skammtíma geimferðalög (allt að eitt ár) má leyfa notkun staðlaðra íhluta í verslunum, með fyrirvara um greiningu og sannprófun á getu þeirra til að standast geislun. Þetta gerir þér kleift að draga úr hönnunarkostnaði geimbúnaðar og auka úrval af íhlutum sem eru í boði fyrir hönnun. Með því að beita mismunandi vélbúnaðarhönnunartækni er hægt að vinna gegn áhrifum geislunar. Á PCB hönnunarstigi, til dæmis, er mikilvægt að tryggja fullnægjandi jarðtengingu allra málmhluta.

Til að veita vörn gegn höggi og titringi er hægt að setja PCB í ílát sem plastefni er hellt í til að hylja það að fullu. Því hærra sem plastefnislagið er, því betri er vörnin. Nema allir íhlutir á PCB hafi jafna hæð, mun þykkt plastefnislagsins hins vegar vera mismunandi yfir borðið, sem veitir aðeins mismunandi vernd fyrir hvern íhlut. Þynnasta plastefnislagið samsvarar því í versta falli þeirri vernd sem er í boði á öllu borðinu. Áður en íhugað er að hlífa plastefni verður að þrífa PCB vandlega. Yfirborðsmengun getur haft neikvæð áhrif á það verndarstig sem hjúpun býður upp á, sérstaklega þegar um er að ræða efnaþol (þar sem það veitir efnum auðveldari leið inn).