Esta guía tiene todo lo que busca sobre PCB ultradelgadas, como clasificación, estándares de calidad, coeficiente de expansión térmica y aplicaciones, entre otros.
Entonces, si quieres ser un experto en PCB ultradelgadas, lee esta guía.
- ¿Qué es un PCB ultrafino?
- ¿Cuáles son las ventajas de la PCB ultrafina?
- ¿Cuáles son los tipos de PCB ultrafinas?
- ¿Cuáles son las aplicaciones de PCB ultradelgadas?
- ¿Qué es la placa de circuito impreso HDI ultradelgada?
- ¿Cómo se perforan las microvías en PCB ultradelgadas?
- ¿Cómo afecta la humedad al preimpregnado utilizado en la PCB ultradelgada?
- ¿Cuáles son los estándares de calidad para PCB ultradelgados?
- ¿Cómo ayuda Microvias con el enrutamiento de seguimiento en PCB ultradelgadas?
- ¿Cuáles son las desventajas de la PCB ultrafina?
- ¿Hay PCB ultrafinos multicapa?
- ¿Cuáles son los materiales dieléctricos comunes para PCB ultrafinas?
- ¿Cuál es el significado de impedancia controlada en PCB ultradelgada?
- ¿Por qué es el coeficiente de expansión térmica en PCB rígido ultrafino?
- ¿Cuál es el propósito del blindaje en PCB ultradelgadas?
- ¿Cuál es la diferencia entre la placa de circuito impreso ultrafina de una cara y la placa de circuito impreso ultrafina de doble cara?
- ¿Cuáles son las consideraciones importantes durante la construcción de PCB ultrafinas?
¿Qué es un PCB ultrafino?
Como su nombre indica, extrafino PCB es un tipo de placa de circuito impreso con un grosor menor que el PCB estándar.
Es más liviano y compacto ya que tiene materiales de placa reducidos y volumen de elementos de cobre.
El PCB ultradelgado es ideal para aplicaciones de PCB donde la miniaturización y el alto nivel de confiabilidad desempeñan un papel clave.
Facilita la miniaturización con un rendimiento mejorado a través de diseños de PCB de mayor densidad.
¿Cuáles son las ventajas de la PCB ultrafina?
Los siguientes son los principales beneficios de PCB extrafino:
· Corto tiempo de montaje
Todas las líneas de PCB ultradelgadas están configuradas, lo que ahorra tiempo durante la conexión de las líneas sobrantes.
· Más pequeño y compacto
Este tipo de PCB puede minimizar efectivamente el volumen del producto final, haciéndolo convenientemente portátil.
· Peso más ligero
Los materiales de PCB más delgados dan como resultado vías más pequeñas, menos revestimiento de cobre, espacios y líneas más pequeños y una relación de aspecto reducida de las vías. Esto conduce a un producto de PCB más compacto y liviano.
· Espesor Reducido
La miniaturización en los ejes X e Y puede minimizar considerablemente la huella de las PCB ultrafinas. Sin embargo, la miniaturización en dirección Z permite más espacio para componentes adicionales y minimiza el grosor general de la placa de circuito.
Otros beneficios de la placa de circuito impreso ultradelgada incluyen el fácil ensamblaje, la buena soldabilidad, el bajo costo general y la buena disipación del calor, entre otros factores.
El diseño de la placa de circuito impreso extrafina también compensa la insuficiencia del sustrato de la placa de circuito impreso en relación con la capacidad de carga del componente.
¿Cuáles son los tipos de PCB ultrafinas?
Hay tres tipos principales de PCB extra delgadas que incluyen:
· PCB rígido ultrafino
Los hay ultrafinos PCB rígido materiales para aplicaciones que requieren una placa de circuito impreso 2D.
Por lo general, se aplican como sustratos de empaque para circuitos integrados, en los que ayudan a hacer que todo el componente sea extremadamente delgado.
Puede lograr espacios o líneas de 25 micras de ancho, pasos por debajo de 175 micras y 50 y 100 micras Vias y diámetros de las almohadillas respectivamente.
· PCB flexible ultradelgada
También conocido como PCB flexible ultrafino, este es un tipo de PCB extrafino fabricado con laminados flexibles.
Esto permite el plegado de la PCB, lo que reduce el volumen y el área de superficie necesaria para alojar la placa, lo que aumenta la densidad de integración.
Además, la placa de circuito impreso extrafina también facilita un mejor doblado.
Esto implica que es práctico doblar la placa de circuito a través de radios de curvatura más pequeños, lo que hace posible lograr volúmenes aún más pequeños.
Una de las principales aplicaciones del ultrafino PCB flexible debido a su avanzada capacidad de flexión es la fabricación de cables que requieren flexión dinámica.
· PCB rígido-flexible ultrafino
Estos tipos de PCB extra delgados cuentan con conductores en las capas rígidas y flexibles de la placa de circuito impreso.
Los orificios pasantes enchapados se extienden entre los segmentos rígido y flexible y conectan eléctricamente múltiples capas de conductor.
A través de la integración de secciones rígidas a los componentes flexibles, le permite mejorar las capacidades de diseño de su PCB ultradelgada.
Los segmentos rígidos ofrecen lugares de montaje duro perfectos para componentes, chasis y conectores.
Por otro lado, los segmentos flexibles proporcionan zonas dinámicas de flexión, flex-to-fit y resistencia a la vibración.
Tal combinación le brinda múltiples opciones para lograr soluciones innovadoras para los más exigentes PCB flexible rígido aplicaciones.
¿Cuáles son las aplicaciones de PCB ultradelgadas?
Estos son algunos de los usos de la PCB ultrafina:
- Tarjeta TF/tarjeta SIM
- Dispositivos médicos como implantes activos y audífonos
- monedas metro
- Dispositivo con tecnología NFC
- Controles de motores de automóviles
- equipo de código de barras
- Wearable
- Sistema GPS
- Impresoras
- Módulo de carga de teléfono móvil
¿Qué es la placa de circuito impreso HDI ultradelgada?
La placa de circuito impreso de interconexión de alta densidad es simplemente una placa de circuito impreso ultradelgada que tiene más interconexiones y cubre un espacio mínimo, lo que lleva a la miniaturización de la placa de circuito.
los componentes de HDI PCB se colocan más cerca, lo que reduce significativamente el espacio de la placa pero no compromete su rendimiento.
HDI se encuentra entre las tecnologías de PCB de más rápido avance, capaz de integrar almohadillas de captura y vías más pequeñas y densidades más altas de almohadilla de conexión.
Los PCB HDI tienen vías enterradas y ciegas y, por lo general, se componen de microvías con un diámetro de 0.006 o inferior.
Los PCB HDI extradelgados brindan mejores opciones de construcción, distribución y diseño al integrar características sobresalientes como microvías.
Brindan un factor de forma más pequeño, mayor funcionalidad y circuitos flexibles ultradelgados altamente densos.
Además, aunque emplean materiales de PCB más delgados, las placas HDI ofrecen un rendimiento eléctrico mejorado, una mayor confiabilidad y una PCB extra delgada avanzada.
Al aplicar la tecnología HDI, es posible montar más componentes en cualquiera de las superficies de la PCB ultrafina si es necesario.
Además, con el avance de la tecnología de vía ciega y vía en almohadilla, puede colocar los componentes más pequeños más cerca unos de otros.
Esto significa una transmisión de señal más rápida y una reducción sustancial de los retrasos en el cruce y la pérdida de señal.
Las aplicaciones comunes de PCB HDI ultradelgadas incluyen el uso en:
- Teléfonos móviles
- Cámaras digitales
- Dispositivos Médicos
- Computadoras portatiles
- Dispositivos de pantalla táctil
- Comunicaciones de red 4G
¿Cómo se perforan las microvías en PCB ultradelgadas?
Existen tres técnicas diferentes de perforación de microvías en PCB ultrafinas:
1. Técnica de grabado con plasma
Este método de perforación de microvías graba material de PCB para la formación de orificios utilizando plasma.
Con esta técnica, puede lograr un diámetro de orificio pasante de 75 µm en un material de 25 µm de espesor.
Sin embargo, junto con los costos de la maquinaria especial de vacío, el grabado con plasma es la técnica menos prometedora para la perforación de orificios de paso.
2. Técnica de perforación de vía fotográfica
La tecnología Photo-via emplea patrones de litografía y material dieléctrico fotoimaginable.
El método ha promovido el avance de la PCB HDI ultradelgada.
Cuenta con un tamaño de orificio de aproximadamente 25 µm tanto para la profundidad como para el diámetro.
Sin embargo, es un método costoso para perforar microvías de PCB ultradelgadas debido al material dieléctrico único.
3. Técnica de perforación con láser
Esta es la tecnología de perforación de microvías más prometedora.
A través de la perforación con láser, puede lograr un diámetro de orificio pasante de hasta 5 µm en un material dieléctrico con un grosor de 5 µm.
Los principales factores que controlan esta técnica de perforación de microvías son la densidad de energía, el material del sustrato, la longitud de onda y el grosor del material del sustrato.
Es el método de perforación más preferido para microvías, que consiste en enfocar un rayo láser en un área extremadamente pequeña.
Las vías creadas tienden a ser tan limpias como las desarrolladas a través de la perforación mecánica.
Esto asegura una deposición uniforme del revestimiento en el interior de las vías.
La perforación mediante láser presenta una velocidad de perforación reducida en comparación con la perforación mecánica.
La técnica se puede aplicar para perforar microvías densas sin esfuerzo en una PCB ultradelgada, aplicando longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo profundo.
Sin embargo, la principal desventaja del láser a través de la perforación es la profundidad limitada del rayo láser que puede perforar de manera confiable y reproducible.
Cuando se utiliza una lente para concentrar el haz, la profundidad que puede perforar el láser está limitada debido a la profundidad de foco restringida.
Pero, un rayo láser colimado permite que el láser perfore a una profundidad más profunda.
Sin embargo, el desafío con él es el tamaño de vía extremadamente pequeño, lo que provoca la difracción de Fresnel en el haz.
Esto, a su vez, puede afectar la intensidad del haz en orificios de microvías excepcionalmente profundos.
¿Cómo afecta la humedad al preimpregnado utilizado en la PCB ultradelgada?
Los preimpregnados de poliimidas son más sensibles a la humedad que los epoxis por el hecho de que tienden a absorber la humedad del aire más rápidamente.
humedad dentro de lapreimpregnado hace poco daño, aunque puede provocar delaminación, huecos y otros defectos en las PCB ultradelgadas laminadas.
Un indicador perfecto de la humedad en el preimpregnado de PCB es el flujo espumoso, que es común con la poliimida porque absorben la humedad más rápido.
El secado al vacío o el almacenamiento de cualquier preimpregnado con desecante a baja humedad reducirá este efecto.
La humedad puede generar problemas adicionales en la PCB ultradelgada terminada.
La humedad excesiva puede comprometer la integridad de una placa de circuito impreso de varias capas en entornos sometidos a altas temperaturas.
Por lo tanto, es crucial regular la humedad incluso en las placas de circuito completamente desnudas antes del reflujo de soldadura o del proceso de ensamblaje de PCB.
Además, el control de la humedad es igualmente esencial en las PCB ultrafinas acabadas, en caso de que eventualmente se sometan a altas temperaturas.
Es recomendable secar al vacío los preimpregnados a 29″ de vacío durante varias horas.
La desecación al vacío a temperatura ambiente es la más preferida sobre cualquier forma de secado en horno para preimpregnados de PCB de poliimida o epoxi ordinarios.
Es el mejor método para secar preimpregnados de PCB ultradelgados, incluso si el proceso de secado en horno se somete a condiciones controladas.
El secado en horno puede inclinarse a mejorar el preimpregnado y puede dar lugar a uniones o fluidez marginales o inadecuadas.
Esto puede causar delaminación o fallas adicionales en el procesamiento térmico posterior.
No obstante, la poliimida de aramida no tejida es la única excepción.
Aquí, la temperatura del horno que no exceda los 32 grados centígrados a 29'' de Hg durante 4 a 5 horas puede ayudar a eliminar el exceso de humedad.
¿Cuáles son los estándares de calidad para PCB ultradelgados?
Algunos de los estándares de calidad importantes para PCB ultrafinos incluyen:
- Normas REACH
- Estándares IPC
- Normas RoHS
- Estándares UL
- Normas ISO
- Normas CE
- Normas ITAR
¿Cómo ayuda Microvias con el enrutamiento de seguimiento en PCB ultradelgadas?
El objetivo principal en la fabricación de PCB ultradelgadas es tener más enrutamiento de trazas a secciones más pequeñas a medida que aumenta la densidad de PCB con la tecnología.
Esto ha resultado en el uso de vías empotradas, así como vías enterradas y ciegas en plataformas montadas en la superficie.
Sin embargo, las vías enterradas y ciegas son más difíciles de fabricar debido a los procedimientos de perforación adicionales involucrados.
Además, la perforación puede dejar residuos en los orificios que provoquen defectos de fabricación.
Las vías ordinarias son igualmente a menudo demasiado anchas para integrarse en las diminutas almohadillas de montaje en superficie que se encuentran en las PCB modernas de alta densidad.
Sin embargo, microvia puede ayudar con todos estos desafíos:
- La fabricación de microvías es más fácil en comparación con las vías enterradas y ciegas.
- Las microvías en PCB ultradelgadas se fijarán en almohadillas de montaje en superficie más pequeñas. Esto los hace fundamentales para dispositivos con un alto número de pines, como los arreglos de cuadrícula de bolas (BGA).
- Facilitarán más enrutamiento de rastreo sobre ellos debido a su tamaño más pequeño.
- Las microvías de PCB extrafinas pueden ayudar igualmente a reducir la EMI y aumentar otros problemas de integridad de la señal debido a su tamaño.
¿Cuáles son las desventajas de la PCB ultrafina?
Estas son algunas de las deficiencias clave de la PCB ultrafina:
Alto costo inicial
Las placas de circuito impreso ultradelgadas están diseñadas y construidas para distintas aplicaciones.
Esto conduce a un alto costo inicial de diseño de PCB, diseño y placas fotográficas.
Por lo tanto, es recomendable no usarlos en pequeñas cantidades.
Cambios y reparaciones difíciles
Una vez fabricado, el PCB extra delgado debe modificarse desde el programa de litografía configurado o el mapa base, lo que dificulta el cambio.
Además, tiene una capa protectora en la superficie, que debe eliminarse antes de las reparaciones. Quitar y restaurar el revestimiento de la superficie es una tarea bastante desafiante.
Tamaño limitado
Los PCB ultradelgados a menudo se fabrican mediante un proceso por lotes.
Por lo tanto, no pueden ser de tamaño muy largo y ancho debido a la restricción del tamaño del equipo de producción.
Fácilmente dañado
Este tipo de PCB se destruye fácilmente con una manipulación inadecuada. La reelaboración y soldadura de PCB ultrafinas necesita ser manipulada por personal capacitado.
¿Hay PCB ultrafinos multicapa?
Si, puedes encontrar PCB multicapa, que suelen ser un 50 por ciento más delgados que los PCB multicapa tradicionales.
Una placa de circuito impreso extrafina típica de 6 capas tiene un grosor de 260 micrones, y las capas consisten en protección de la superficie, núcleo, preimpregnado y cobre conductor.
Actualmente, la capa exterior de una placa de circuito impreso ultrafina de varias capas tiene un grosor de 12 µm para la poliimida y el adhesivo.
¿Cuáles son los materiales dieléctricos comunes para PCB ultrafinas?
Existe una amplia variedad de materiales utilizados en las PCB extrafinas.
Materiales como la poliimida y el poliéster han sido estándares para la industria durante varios años.
Los sustratos a base de epoxi, tanto reforzados como no reforzados, se utilizan igualmente cuando el costo es una consideración.
Otros materiales de PCB, como la aramida, el vidrio y los compuestos, se utilizan para aplicaciones particulares en las que se necesitan características de rendimiento específicas.
Para establecer el mejor material de PCB ultrafino para una aplicación específica, debe comprender las principales propiedades de rendimiento de cada material.
Conocer las características químicas, eléctricas, mecánicas y térmicas del material le permitirá hacer la elección correcta del material base.
Algunas de las características mecánicas que se deben buscar incluyen la estabilidad dimensional, la resistencia a la propagación del desgarro, la resistencia a la tracción y la flexibilidad.
De manera similar, las características eléctricas incluyen la resistividad volumétrica, la constante dieléctrica y la rigidez dieléctrica.
Las características térmicas a considerar incluyen el coeficiente de expansión térmica, el rango de temperatura de servicio y la temperatura de transición vítrea.
Además, debe asegurarse de que la resistencia a los alcalinos o ácidos y la absorción de humedad estén equilibradas para cumplir con las características de diseño deseadas.
¿Cuál es el significado de impedancia controlada en PCB ultradelgada?
El control de impedancia coordina las ubicaciones y dimensiones de las trazas de PCB con el material del sustrato.
Esto se hace para garantizar que la intensidad de la señal que viaja a través de una traza no exceda el rango requerido.
Es importante si las señales de alta frecuencia viajan por las líneas de transmisión de la PCB ultrafina.
Impedancia controlada es crucial para la integridad de la señal: se refiere a la propagación de la señal sin distorsión.
Dado que las antenas complejas, los procesadores y otros componentes se montan directamente en la superficie de la PCB, la velocidad de la señal cambia en la placa.
Esto hace que las propiedades eléctricas de las pistas que transmiten la señal sean muy cruciales.
Por lo tanto, la mayoría de los diseños de PCB ultrafinos requieren control de impedancia.
¿Por qué es el coeficiente de expansión térmica en PCB rígido ultrafino?
El CTE del laminado rígido se encuentra entre las características más esenciales de los materiales de sustrato de PCB ultrafinos.
Una combinación deficiente con la matriz de silicio puede provocar grietas, lo que afecta en gran medida la fabricación de PCB y el ensamblaje de componentes en el sustrato.
Además, los problemas con la expansión térmica también pueden provocar fallas al usar la PCB.
Los materiales de sustrato de PCB ultrafinos también deben tener excelentes características de alta frecuencia para satisfacer las necesidades de las aplicaciones modernas de PCB de alta velocidad.
¿Cuál es el propósito del blindaje en PCB ultradelgadas?
El blindaje de PCB requiere que esté encerrado en ambos lados usando una capa de material que funcione como barrera para la radiación o absorción EMI.
Las capas están conectadas a tierra para garantizar la disipación inofensiva de cualquier EMI.
La mayoría de los ensamblajes electrónicos que emplean PCB ultrafinos son reactivos a la emisión o absorción de interferencias electromagnéticas.
Cuando el EMI no está regulado, puede afectar negativamente el funcionamiento de la placa y, en casos graves, dificultar totalmente su funcionamiento.
Para la mayoría de los tipos de PCB ultrafinos, el blindaje EMI es un parámetro fundamental que garantiza el rendimiento general del producto final.
Hay varios tipos de técnicas de blindaje disponibles que le permiten lograr todos los requisitos mecánicos y eléctricos de la PCB.
¿Cuál es la diferencia entre la placa de circuito impreso ultrafina de una cara y la placa de circuito impreso ultrafina de doble cara?
La placa de circuito impreso ultradelgada de un solo lado tiene los componentes y el cobre conductor montados fijos en un borde de la placa, con cableado conductor en la otra superficie.
Son los tipos comúnmente fabricados de PCB ultradelgadas debido a su simplicidad y naturaleza básica.
Algunas de las aplicaciones comunes de PCB extra delgadas de un solo lado incluyen el uso en calculadoras, impresoras, sistemas de cámaras y equipos de radio, entre otros.
Por el contrario, la placa de circuito impreso ultradelgada de doble cara tiene trazas de dos caras que tienen una capa superior e inferior.
Pueden encajar los componentes y el cobre conductor en cualquiera de las superficies de la placa, lo que permite que las trazas se crucen entre sí.
Esto conduce a un circuito de alta densidad sin necesidad de soldadura punto a punto.
Dado que estos tipos de PCB ultradelgados son más sofisticados en comparación con las versiones de un solo lado, pueden ser más difíciles de fabricar.
Sin embargo, las ventajas de las PCB de doble cara superan con creces las desventajas.
Las placas de doble cara se encuentran entre los tipos más comunes de PCB ultradelgadas, ya que facilitan la producción de placas más sofisticadas.
Esto beneficia las aplicaciones en electrónica de alta tecnología y usos de PCB.
Las aplicaciones comunes de PCB ultradelgadas de doble cara consisten en su uso en máquinas expendedoras, tableros de automóviles, sistemas de iluminación y amplificadores, entre otras aplicaciones.
¿Cuáles son las consideraciones importantes durante la construcción de PCB ultrafinas?
Veamos algunos de los factores importantes que se deben tener en cuenta durante la fabricación de PCB ultrafinas:
· Utilizar fabricante experimentado
Es importante buscar los servicios de un fabricante de PCB experimentado que tenga habilidades de ingeniería avanzadas.
Esto se debe al hecho de que los materiales de PCB ultradelgados necesitan una tecnología de fabricación única, enfoques de diseño, entre otras consideraciones.
· Procedimientos de registro precisos
Puede utilizar métodos avanzados como la creación de imágenes directas por láser con materiales de PCB extrafinos.
Sin embargo, se necesitan procesos de registro de alta precisión, ya que las características suelen ser más pequeñas cuando se utiliza un material de PCB más delgado.
· Manejo adecuado
El manejo correcto durante el ensamblaje de PCB ultradelgadas es más crucial que con materiales ordinarios.
Esto se debe a que los materiales de sustrato más delgados pueden provocar deformaciones y una mayor flexibilidad.
Las pastillas más pequeñas y de dimensiones reducidas necesitan una mayor precisión durante el montaje.
Además, con materiales de PCB ultradelgados, puede ser más difícil montar circuitos finalizados en la placa sin dañarlos.
Por lo tanto, es vital hablar temprano con su fabricante de PCB sobre los requisitos de manejo y la cantidad de unidades en un panel de entrega.
· Costo de Fabricación
Los accesorios y la manipulación adicionales necesarios con los materiales de PCB ultrafinos aumentan los costes de manipulación y montaje.
No obstante, los costos más bajos de materiales y procesos pueden ayudar a equilibrarlos.
Puede reducir el costo de los materiales usando menos cobre.
Consultar al equipo de ingeniería durante el diseño puede ayudar a garantizar una solución rentable que satisfaga sus requisitos de rendimiento.
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