Что такое стеклянная печатная плата?

По мере того, как в наши дни технологии совершенствуются, мы видим новые инновации по всему миру. Одним из таких достижений, которое вы можете видеть сегодня, является использование стеклянных печатных плат в схемотехнической промышленности. Теперь вы, должно быть, задаетесь вопросом, зачем было разрабатывать новую печатную плату, когда предыдущая работала просто отлично? Ну, это потому, что стеклянные печатные платы имеют многочисленные преимущества по сравнению с обычными. Во-первых, традиционные печатные платы изготавливаются из таких материалов, как стекловолокно и эпоксидная смола. С другой стороны, стеклянные печатные платы используют тонкие листы стекла материал в качестве субстрата. Более того, он обладает некоторыми удивительными свойствами, такими как:

●  Высокая термостойкость

●  Высокая электрическая изоляция

●  Высокая прозрачность

Все эти характеристики в совокупности дают нам наилучший результат, который отличает его от его аналога прозрачной печатной платы. Однако, если вы все еще не уверены в его превосходстве над конкурентами, перейдите к разделам ниже, чтобы узнать больше о прозрачной печатной плате.

Обзор стеклянных печатных плат

Стеклянные печатные платы, также называемые прозрачными или чистыми печатными платами, представляют собой значительную инновацию в индустрии печатных плат. Как уже было сказано ранее, при создании новых устройств нам в PCBasic требовалось что-то с более отличительными свойствами, включая превосходную электроизоляцию, высокое тепловое сопротивление и размерную стабильность. Вот где в игру вступают стеклянные печатные платы.

При дальнейшем изучении мы увидели, что он может удовлетворить конкретные требования в различных отраслях, включая:

●  Аэрокосмическая индустрия

●  Телекоммуникации

●  Медицинское оборудование

●  Фотоника

●  Оптические приборы

●  Датчики

Почему стеклянные печатные платы имеют столь обширное применение? Именно из-за своей точности, надежности и прозрачности они оптимальны для использования в нишевых отраслях. Более того, вы можете видеть, что прозрачные печатные платы чрезвычайно совместимы с технологиями следующего поколения, такими как высоко-частотные схемы и миниатюрная электроника, где обычные материалы могут выйти из строя.

Типы стеклянных печатных плат

Стеклянные печатные платы бывают разных размеров и видов, каждая из которых имеет свой собственный набор свойств стеклянной подложки и структурную особенность. Более того, они также используются для различных типов приложений в зависимости от того, как они подготовлены и какими качествами обладают. Итак, давайте рассмотрим различные стеклянные печатные платы, которые вы можете увидеть на рынке.

1. Печатные платы из стеклоэпоксидной смолы (FR-4)

В первом типе стеклянной печатной платы используется FR-4 — композитный материал, сочетающий в себе тканую ткань и связующее вещество на основе эпоксидной смолы. Здесь для вашего удобства FR-4 означает «Огнестойкий класс 4», что указывает на его огнестойкие свойства, которые защищают схемы от нагрева и поражения электрическим током. Почему он используется? Потому что он может выдерживать температуру до 130 °C. На этом картина не заканчивается; как мы тестировали, некоторые из его сортов могут выдерживать температуру до 180 °C. Если вы используете его, вы можете быть спокойны относительно контроля влажности, поскольку его скорость водопоглощения обычно ниже 0.2%.

2. Стеклокерамические печатные платы

Стеклокерамические печатные платы, как можно понять из названия, представляют собой гибридную модель между стеклянными печатными платами и керамика. В последнее время они используются в новых технологиях, в том числе:

●  5G-телекоммуникации

●  Спутниковая связь

●  Радиолокационные системы

Они имеют низкую диэлектрическую постоянную от 2.5 до 4.0, что обеспечивает быстрое распространение сигнала и минимальные потери сигнала, что особенно важно в высокочастотных приложениях. Однако они имеют высокую стоимость производства по сравнению с FR-4 и становятся хрупкими, требуя осторожного обращения во время изготовления. Но, с преимуществами, которые они предоставляют в новой отрасли, они стоят своей цены.

3. Печатные платы из кварцевого стекла (плавленый кварц)

Печатные платы из кварцевого стекла используют в качестве подложки плавленый кварц высокой чистоты. Плавленый кварц известен своим сверхнизким тепловым расширением и превосходной оптической прозрачностью, что делает его идеальным для специализированных высокоточных приложений. По сравнению с FR-4 они имеют преимущество в работе при высоких температурах и могут выдерживать температуру до 1000°C без потери своих свойств. Отлично, не правда ли? Но поскольку он может выдерживать такие высокие температуры, его производство обходится дорого, к тому же они хрупкие.

4. Печатные платы на стеклянной подложке (тонкое стекло)

Эти печатные платы построены на тонких листах стекла, часто менее 0.2 мм толщиной. Эта тонкость позволяет использовать их в гибких или сверхкомпактных устройствах, при этом сохраняя присущие стеклу преимущества. Они идеально подходят для компактных конструкций, включая:

●  Смартфоны

●  Таблеты

●  Гибкие OLED-дисплеи

●  Носимые устройства

Стеклянные печатные платы по характеристикам

Прозрачные печатные платы (ПП) отличаются от более традиционных ПП своими особыми свойствами. Их исключительная производительность и надежность делают их идеальными для нишевых приложений. Полное описание стеклянных ПП выглядит следующим образом:

1. Отличная термическая стабильность

Стекло превосходит другие виды по устойчивости к высоким температурам и стеклянной подложке. Они удерживают воздух даже при высоких колебаниях температуры. Это делает их пригодными для применения при колебаниях или при высоких и низких температурах.

2. Превосходная электрическая изоляция.

Стекло имеет низкую диэлектрическую постоянную, поэтому потери сигнала и помехи минимальны. Оно также является отличным изолятором, что делает его идеальным для высокочастотных и высоковольтных приложений.

3. прозрачность

Стеклянные печатные платы прозрачны, что позволяет визуально осматривать компоненты и схемы. Это характерная черта оптоэлектронных приложений, а также декоративного дизайна.

4. Высокая размерная стабильность

Стекло обычно не коробится и не деформируется. Они обеспечивают точность и надежность даже в самых требовательных условиях.

5. Химическая стойкость

Стекло не реагирует на многие химикаты, что делает его очень подходящим для использования в агрессивных средах, где могут происходить химические атаки. Эта особенность увеличивает срок службы стеклянных печатных плат в таких областях, как промышленность или медицина.

Применение стеклянных печатных плат

Вот некоторые из областей применения стеклянных печатных плат.

1. Аэрокосмос и Оборона

Стеклянная печатная плата — широко используемый электронный материал для создания электромагнитной связи. устройств (устройств радиолокационной связи и спутниковых устройств) из-за его высокой диэлектрической проницаемости. Кроме того, они обладают экстремальной температурной и химической стойкостью, что делает их надежными для использования в сложных условиях.

2. Медицинские устройства

Носимые технологии и диагностические устройства нового поколения извлекают выгоду из стеклянных печатных плат. Будучи тонкими и ясно, что их можно использовать по-новому для создания носимых медицинских устройств, а их способность манипулировать высокочастотными сигналами помогает технологиям визуализации, таким как МРТ и ультразвуковые системы, работать более точно.

3. Фотоника и оптоэлектроника

Стеклянные печатные платы улучшают оптические свойства, повышая эффективность, прозрачность и долговечность. Таким образом, они стали незаменимым компонентом современных фотонных приложений. Стеклянные печатные платы становятся незаменимыми в высокотехнологичных прорывах в различных отраслях и приложениях благодаря своей универсальности и расширенным функциональным возможностям.

Как сделать стеклянную печатную плату

Различные электронные приложения требуют использования стеклянных печатных плат из-за их высокой термостойкости, низкого влагопоглощение и долговечность. Вот краткое описание того, как выглядит этот процесс:

1. Выбор и подготовка материала

Первый шаг — выбрать тип стеклянной печатной платы и материал. соответственно. В зависимости от типа печатной платы вы можете выбрать:

●  Кварцевое стекло (плавленый кварц)

●  Стекловолокно (FR-4)

●  Стеклокерамическая

●  Листовое стекло

После этого приступайте к выбору толщины медной фольги, которая варьируется от 18 мкм до 70 мкм в зависимости от области применения.

2. Обработка поверхности стеклянной подложки

Перед нанесением токопроводящих слоев убедитесь, что стеклянная подложка прошла поверхностную обработку. подготовка для обеспечения надлежащего прилипания. Вы можете обработать их двумя способами:

●  Ультразвуковая очистка: Удаляет любой мусор, пыль и масла.

●  Химическая очистка: Использует растворители, такие как ацетон или изопропиловый спирт, для устранения поверхностных загрязнений.

3. Создание схемы

Затем рисунок схемы наносится на медный слой с помощью фотолитографии. Теперь вы, должно быть, запутались: что такое фотолитография? Тогда давайте упростим это для вас. По сути, это нанесение фоторезиста. При этом вставляется слой фоторезиста (светочувствительного материала). Существует две категории этого: сухой пленочный фоторезист и жидкий фоторезист. Затем покрытая фоторезистом печатная плата подвергается воздействию ультрафиолетового света через фотошаблон, содержащий желаемый рисунок схемы.

4. Нанесение токопроводящего слоя

На стеклянную подложку наносится тонкий слой проводящего материала, обычно меди. Это может быть делается с использованием таких методов, как:

● Напыление или осаждение из паровой фазы (равномерный слой меди толщиной 300 нм наносится методом вакуумной обработки).

● Химическое покрытие: химическое осаждение слоя меди на печатную плату устраняет необходимость в электричестве.

5. Удаление фоторезиста

Химический раствор удаляет затвердевший фоторезист после этапа травления, оставляя только окончательный медный контур на стеклянной подложке.

6. Сверление и отделка

Если конструкция печатной платы определяет взаимосвязи между слоями стопок пластин, то мы обычно выполняем точное сверление. Например, лазерное сверление, из-за его точности, обычно используется для стеклянных подложек. Затем слой химического покрытия металлизирует переходные отверстия. Затем мы можем покрыть полученную прозрачную печатную плату слоем защитного покрытия, например паяльной маской или конформным покрытием, чтобы защитить схему от окружающей среды. Вы также можете применять другие виды отделки поверхности, такие как ENIG (химическое никелирование иммерсионным золотом), чтобы улучшить паяемость и защитить медь.

Основные проблемы производства стеклянных печатных плат

Производство стеклянных печатных плат связано с рядом технических и логистических препятствий из-за уникальности Свойства стекла и требуемые специализированные процессы. Ниже приведены основные проблемы, с которыми сталкиваются производители при производстве стеклянных печатных плат:

● Стеклянные печатные платы по своей природе хрупкие; они могут легко сломаться или расколоться при обращении, сборке или производстве.

● Сверление, резка или ламинирование представляют большую опасность поломки. Поэтому необходимо использовать специальное оборудование, например, сверла с алмазным покрытием или точные режущие станки.

● Стекло тверже и хрупкее, чем обычные материалы, что затрудняет сверление отверстий или обработку переходных отверстий в стеклянных подложках.

● Благодаря гладкой, непористой поверхности стекла достигается прочное сцепление между стеклянная подложка и токопроводящие слои могут быть сложными.

Стеклянная печатная плата против прозрачной печатной платы

Хотя люди часто используют термины «стеклянная печатная плата» и «прозрачная печатная плата» как взаимозаменяемые, они различаются по материалам, свойствам и применению. Вот подробное сравнение, чтобы подчеркнуть их различия и сходства:

Заключение

Стеклянные печатные платы представляют собой значительный технологический скачок в электронной промышленности. Их исключительные свойства, такие как высокая термостойкость, превосходная электроизоляция и прозрачность, делают их незаменимыми для передовых приложений в аэрокосмической отрасли, медицинских приборах и оптоэлектронике. Итак, вы тоже переходите на стеклянные печатные платы или придерживаетесь тех же традиционных?