Shengyi S1000-2M deska plošných spojů pro spolehlivost a bezolovnaté technologie s vysokým počtem vrstev

Shengyi S1000-2M je laminát FR-4.0 s vysokým součinitelem tepelné roztažnosti (Tg) a nízkým součinitelem tepelné roztažnosti (CTE) určený pro desky s vysokým počtem vrstev, které musí odolat bezolovnatému zpracování a zachovat si spolehlivost pokovení skrz otvory. Shengyi vyniká vysokou tepelnou odolností, nízkou roztažností v ose z, odolností proti CAF, nízkou absorpcí vody, mechanickou zpracovatelností a vhodností pro počítačové, komunikační, automobilové a vícevrstvé aplikace.

Materiál by se neměl prodávat jako laminát s ultranízkými ztrátami. Jeho oficiální datový list uvádí typickou hodnotu Dk 4.6 a tangens ztrát 0.018 při 1 GHz pro daný referenční vzorek. Správnou hodnotou je mechanická a tepelná spolehlivost: 180 °C Tg dle DSC, 185 °C dle DMA, 355 °C Td, T288 po dobu 30 minut, 41 ppm/°C CTE osy z pod Tg, 208 ppm/°C nad Tg a celková roztažnost osy z 2.4 % od 50 do 260 °C.

Tyto vlastnosti jsou užitečné pro silné vícevrstvé materiály, ale spolehlivé otvory stále vyžadují konzervativní poměr stran, kontrolované vrtání a odstraňování šmouh, rovnoměrné pokovování, vyvážení mědi a definovanou tepelnou historii sestavy.

Proč S1000-2M vyhovuje požadavkům na vysokou spolehlivost

Počet vrstev zvětšuje každou rozměrovou a tepelnou proměnnou. Více vrstev znamená více registračních rozhraní, více možností nerovnováhy mědi, silnější hotové desky, delší válce s průchozími otvory a často menší kontaktní a protilehlé kontaktní plochy. Během bezolovnatého přetavování se pryskyřice roztahuje podél osy z, zatímco měděný válec tomuto pohybu klade odpor. Opakované namáhání může způsobit únavové trhliny.

S1000-2M řeší tento mechanismus nižším koeficientem tepelné roztažnosti (CTE) v ose z a silným zrychlením oddělování vrstev. Shengyi také uvádí vynikající spolehlivost při průchodu otvorem a odolnost proti CAF jako klíčové vlastnosti.

Kde je materiál nejužitečnější

S1000-2M je silným kandidátem pro:

• silné průmyslové a telekomunikační vícevrstvé materiály;
• řídicí desky serverů, úložišť a komunikace, u kterých nejsou vyžadovány ultranízké ztráty;
• automobilová elektronika s opakovaným tepelným vystavením;
• desky s mnoha pokovenými průchozími otvory a konektory;
• bezolovnaté sestavy s několika cykly přetavování;
• produkty s vysokou vrstvou vyžadující široce zpracovatelný systém FR-4.0.

Materiál by měl být vybrán jako součást vícevrstvé kontroly spolehlivosti, nikoli jako upgrade jedné nemovitosti.

Proč vyšší Tg nestačí

Vysoká hodnota Tg oddaluje bod, ve kterém se roztažnost pryskyřice prudce mění, ale absolutní hodnoty CTE, celková roztažnost, stav vytvrzení, vlhkost a chování při lomu jsou stejně důležité. Geometrie hotové desky může převážit nad materiálovou výhodou. Velmi silná deska s malými otvory a nedostatkem mědi v válcovém tělese může i po přetavení selhat.

Snímek materiálu pro vydání Stackup

Níže uvedené hodnoty pocházejí z oficiálního datového listu Shengyi S1000-2M a jsou typickými referenčními hodnotami založenými na vzorku 8×7628 o rozměrech 1.6 mm.

Jádro a prepreg musí být považovány za jeden systém

Název materiálové řady nedefinuje konečnou dielektrickou tloušťku. Zveřejněný souhrn by měl uvádět tloušťky jádra, typy prepregů, obsah pryskyřice, hmotnosti mědi, hotovou měď a cílovou lisovanou tloušťku. Pokud je požadována řízená impedance, měl by výrobce uvést konstrukční Dk použitou pro každou konstrukci.

Nepoužívejte znovu generický Dk

Publikovaná hodnota Dk pro 1 GHz je srovnávací hodnota materiálů založená na referenčním vzorku. Skutečná jádra a prepregy mají různé poměry skla a pryskyřice. Model impedance pro výrobu by měl používat konstrukční data a měl by být ověřen pomocí vzorků.

Nízká CTE osy Z a spolehlivost otvoru

Měděný válec a dielektrikum se roztahují různou rychlostí. Pod Tg je nesoulad mírný; nad Tg se roztažnost pryskyřice zvyšuje. Nižší součinitel tepelné roztažnosti a nižší celková roztažnost snižují napětí přenášené na válec, ale geometrie otvoru a kvalita mědi zůstávají rozhodující.

Poměr stran a konečná velikost otvoru

Poměr stran by měl být vypočítán z tloušťky hotové desky a průměru vyvrtaného otvoru, nikoli pouze z konečného průměru pokoveného materiálu. S rostoucím poměrem stran je obtížnější vyčistit stěnu otvoru a rovnoměrně nanést měď středem válce.

Přezkoumání návrhu by mělo zahrnovat:

• tloušťka a tolerance tloušťky hotové desky;
• průměr vrtáku a průměr hotového otvoru;
• minimální tolerance mezikruží po registraci;
• specifikovaná minimální a průměrná měď ve stěně otvoru;
• počet cyklů přetavení a přepracování;
• síly potřebné k zalisování nebo zasunutí konektoru;
• rozsah tepelných cyklů.

Kvalita vrtání a spojení vnitřních vrstev

Opotřebení nástroje může způsobit rozmazání, vytrhávání vláken, drsné stěny a chyby v poloze. Limit zásahu vrtáku by měl být kvalifikován pro S1000-2M, tloušťku desky, hmotnost mědi a typy skla. Materiály pro vstup a výstup, otáčky vřetena, přísuv, odjezd, výška stohu a odvádění třísek - to vše ovlivňuje stěnu díry.

Mikroskopické řezy by měly kontrolovat odstranění šmouh, recesi pryskyřice, skleněná vlákna, integritu vnitřní vrstvy mědi, tloušťku pokovení a kvalitu rohů. U vysoce spolehlivých výrobků kontrolujte vzorky po simulovaném přetavení, nikoli pouze ve stavu po výrobě.

CAF a rozteče izolace

Výkonnost proti CAF snižuje riziko migrace, ale selhání v důsledku zkreslení vlhkosti závisí také na rozteči a kontaminaci prvků. Udržujte vhodné rozteče mezi otvory a mezi otvory a mědí, kontrolujte iontovou čistotu a vyhýbejte se oblastem s nedostatkem pryskyřice v okolí hustých vyvrtaných prvků.

Důkazy o výrobě mohou zahrnovat výrobní zkoušky a důkazy o spolehlivosti, ale standardní testování kontinuity nenahrazuje CAF ani kvalifikaci propojení.

Kontrola laminace a vrtání

S1000-2M je popisován jako materiál s vynikající mechanickou zpracovatelností, ale desky s vysokým počtem vrstev stále vyžadují kvalifikovanou lisovací a vrtací trasu.

Plánování výplně pryskyřicí

Hustota měděného vzoru mění objem, který musí prepreg vyplnit. Silná měď, velká vůle a lokální oblasti bez mědi mohou způsobit nedostatek pryskyřice nebo nadměrné kolísání tloušťky. Výrobce by měl provést kontrolu potřeby pryskyřice a může použít prepreg s vyšším obsahem pryskyřice, více vrstev nebo „krádež“ mědi, kde je to povoleno.

Symetrické uspořádání a vyvážené rozložení mědi snižují prohýbání a kroucení. Pokud elektrické provedení vyžaduje asymetrii, mělo by se před obráběním vyhodnotit očekávané zkreslení panelu.

Parametry laminace

Lisovací cyklus musí zajistit úplné vytvrzení a předvídatelnou tloušťku lisovaného materiálu. Kontrolujte vakuum, rychlost ohřevu, časování tlaku, maximální teplotu, dobu vytvrzení, zatížení panelu a chlazení. U silných obalů by měla být vyhodnocena teplota uprostřed. Samotný záznam teploty desky nedokazuje, že střed knihy dosáhl požadovaného stavu vytvrzení.

Registrace a sekvenční laminace

Desky s vysokou vrstvou shromažďují grafické návrhy a pohyb lisu. Výrobce by měl definovat škálování, nástroje a možnosti registrace pro danou velikost panelu. Slepé/zakopané průchozí nebo HDI struktury mohou vyžadovat postupnou laminaci, což přidává další tepelnou historii a riziko registrace.

Odstraňování škrábanců a pokovování

Proces odstraňování nátěrů musí vyčistit stěnu bez nadměrného úniku pryskyřice. Bezproudové mědění a elektrolytické pokovování by měly být rovnoměrné v celém otvoru. U silných desek je důležitá vrhací schopnost a výměna roztoku. Průřezy by měly být odebírány z reprezentativních poloh panelu, nejen v blízkosti okraje.

Srovnání s jinými rodinami bezolovnatých FR-4

S1000-2M patří do vysoce spolehlivé třídy FR-4. Měl by být porovnáván s materiály jako Ventec VT-481, materiály Shengyi s vyšším Tg a dalšími bezolovnatými systémy s nízkým CTE na základě skutečného rizika pro desku.

Kdy zvolit stupeň s vyšší Tg nebo nižšími ztrátami

Pokud montáž nebo provozní expozice překročí kvalifikační mez S1000-2M, přejděte na materiál s vyššími ztrátami. Pokud simulace kanálu selže po optimalizaci topologie a drsnosti mědi, přejděte na materiál s nižšími ztrátami. Ponechte S1000-2M, pokud je dominantním rizikem spolehlivost propojení vysokých vrstev a jeho elektrická úroveň je dostatečná.

RFQ a FAQ

Uveďte přesný popis laminátu S1000-2M a odpovídajícího prepregu, počet vrstev, tloušťku desky, složení jádra/prepregu, hmotnost mědi, minimální rozteč a rozteč otvorů, poměr stran, pokovenou měď, počet přetavení bez olova, provozní teplotu, požadavky CAF/IST/tepelné cykly, třídu IPC, tabulku impedance, kupóny, povrchovou úpravu, velikost desky a roční objem. Zeptejte se, zda je přesná konstrukce již ve vybrané továrně kvalifikována.

Je S1000-2M nízkoztrátový vysokorychlostní materiál?

Ne. Jedná se o vysoce spolehlivý materiál FR-4. Oficiální list uvádí pro referenční vzorek Df 0.018 při 1 GHz.

Co ho činí vhodným pro desky s vysokými vrstvami?

Vysoká Tg, nízká CTE v ose z, celková expanze Z 2.4 %, silné hodnoty T260/T288/T300, polohování anti-CAF a spolehlivost při průchozích otvorech.

Zaručuje vysoká teplota tepelné izolace (Tg) spolehlivé pokovené otvory?

Ne. Geometrie otvoru, vrtání, odstraňování skvrn, pokovování, tloušťka desky a tepelná historie zůstávají kritické.

Lze jej použít pro automobilovou elektroniku?

Shengyi uvádí automobilovou elektroniku jako aplikaci, ale hotová deska plošných spojů a sestava musí splňovat požadavky zákazníka na kvalifikaci a sledovatelnost.

Lze bez testování nahradit jiný FR-4 s vysokým Tg?

Ne. Porovnejte konstrukce prepregů, tloušťku lisování, součinitel tepelné roztažnosti (CTE), dobu do delaminace, vlhkost, Dk/Df, nastavení procesu a předchozí kvalifikaci výrobce.

Reference výrobce

• Produktová stránka Shengyi S1000-2M
• Oficiální datový list Shengyi S1000-2M