Produzione di PCB senza piombo ad alto numero di strati con Shengyi S1000-2

Shengyi S1000-2 è un alto-TgIl sistema FR-4.0 a basso coefficiente di dilatazione termica (CTE) viene utilizzato quando una scheda multistrato necessita di una maggiore affidabilità termica e dei fori metallizzati rispetto al FR-4 per uso generale. Highleap Electronics produce PCB S1000-2 per applicazioni informatiche, di comunicazione, di strumentazione e altri prodotti in cui il numero di strati, lo spessore della scheda e i cicli di assemblaggio giustificano l'aggiornamento.

Il materiale non dovrebbe essere venduto come una soluzione a tutti i problemi relativi ai fori passanti. La sua bassa espansione migliora il margine di profitto, ma la qualità della foratura, la rimozione delle sbavature, lo spessore della placcatura, il rapporto d'aspetto e la storia delle rilavorazioni determinano comunque l'affidabilità del circuito stampato finito.

Quando la norma S1000-2 è giustificata

S1000-2 è utile quando il rischio di affidabilità deriva dall'espansione lungo l'asse Z e dall'esposizione termica. Può supportare prodotti multistrato densi e con un elevato numero di strati, ma la struttura finale deve comunque rimanere producibile.

Highleap's Guida ai materiali per PCB ad alto numero di strati Spiega perché il materiale, la registrazione degli strati, la struttura dei via e la distribuzione del rame devono essere valutati congiuntamente.

Proprietà pubblicate e significato del design

Shengyi pubblica i valori tipici S1000-2 di Tg 180 °C tramite DSC, 185 °C tramite DMA, Td 345 °C, espansione totale dell'asse Z del 2.8% da 50 a 260 °C, T260 di 60 minuti, T288 di 20 minuti e T300 di 5 minuti. Il materiale è posizionato per compatibilità senza piombo, elevata resistenza al calore, basso CTE sull'asse Z, affidabilità dei fori passanti, prestazioni anti-CAF e basso assorbimento d'acqua.

I dati tipici non rappresentano limiti di fabbricazione.

Shengyi precisa che i valori sono tipici e indicativi. Il cliente non deve convertirli in criteri di accettazione garantiti a livello di scheda senza previo accordo. Le prove relative alla scheda finita provengono dallo stackup rilasciato, dai campioni, dalle microsezioni e dalla validazione del prodotto.

S1000-2 e S1000-2M non sono identici

S1000-2M ha una diversa serie di proprietà pubblicate e un posizionamento più forte per materiali ad alto numero di strati. Se il disegno richiede S1000-2, il produttore non deve sostituirlo con S1000-2M, o viceversa, senza approvazione, anche se i materiali sembrano simili.

Struttura ad alto numero di strati e progettazione di via

Congela lo stackup prima che il routing sia completato

I prodotti ad alto numero di strati spesso richiedono impedenza controllata, dielettrici sottili e piani di alimentazione multipli. Highleap sviluppa una configurazione producibile basata su nuclei/prepreg disponibili, bilanciamento del rame, spessore target, impedenza e capacità di pressatura. Un layout costruito attorno a un dielettrico non disponibile può richiedere importanti modifiche al percorso.

Rapporto d'aspetto e distanza tra trapano e rame

Un laminato ad alta Tg non elimina il limite geometrico. I piccoli fori in una scheda spessa aumentano l'usura degli utensili, la difficoltà di rimozione delle sbavature e la variabilità della placcatura. Highleap potrebbe raccomandare via di dimensioni maggiori, uno spessore ridotto della scheda, via cieche sfalsate o la laminazione sequenziale a seconda delle esigenze di densità e affidabilità.

La laminazione sequenziale richiede una revisione separata.

Se il progetto include vie cieche/nascoste o cicli di pressatura multipli, la costruzione deve essere valutata come una costruzione HDI/a laminazione sequenziale. Vedi il guida alla laminazione sequenziale per le implicazioni in termini di costi e affidabilità.

Controllo della fabbricazione e dei fori placcati

Il processo di fabbricazione S1000-2 di Highleap può includere identificazione del materiale, rilascio dello stackup, AOI dello strato interno, scalatura di registrazione, laminazione controllata, monitoraggio della foratura, rimozione delle sbavature, ramatura chimica, placcatura del modello, microsezione, finitura superficiale, fresatura e test elettrico.

La microsezione dovrebbe mirare al rischio reale

I campioni rappresentativi dovrebbero includere i fori finiti più piccoli, le regioni di rame più spesse o le strutture di via critiche. Una microsezione può verificare lo spessore del rame, le condizioni della resina, la rimozione delle sbavature e l'allineamento degli strati, ma da sola non dimostra l'intera durata di vita sul campo.

La resistenza alla CAF dipende ancora dalla progettazione e dal processo

Pubblicato il prestazioni anti-CAF supporta la selezione del materiale. La resistenza finale dipende dalla spaziatura dei conduttori, dall'umidità, dalla polarizzazione, dalla pulizia, dai danni ai fori e dalle condizioni di qualificazione. Un test CAF formale dovrebbe specificare tensione, umidità, temperatura, durata, campioni e criterio di guasto.

Documentazione relativa all'assemblaggio, al collaudo e al rilascio

Il margine termico dell'S1000-2 è prezioso per l'assemblaggio senza piombo, ma è necessario monitorare l'intera storia termica. BGA di grandi dimensioni, connettori a pressione, saldatura selettiva e rilavorazione possono creare stress localizzati. Il profilo deve essere sviluppato per la massa di rame effettiva e il set di componenti.

Per assemblaggi ad alta affidabilità, Highleap può fornire preventivi per ispezione ottica automatizzata (AOI), radiografia (ove necessario), programmazione, sviluppo di attrezzature e test funzionali. L'ambito esatto del servizio deve essere definito nella richiesta di offerta (RFQ).

Il costo di un elevato numero di strati è determinato dal numero di processi

L'aggiunta di strati non comporta solo un aumento del consumo di laminato. Aumenta anche i costi di stampa, AOI, registrazione, complessità della laminazione, profondità di foratura, test e potenziale perdita di resa. La laminazione sequenziale richiede cicli ripetuti di pressatura e foratura. Un preventivo che si limiti a moltiplicare l'area del circuito stampato per un fattore di stratificazione non sarà affidabile per una struttura S1000-2 così esigente.

Esempio: scheda di controllo server a 16 strati

Una scheda a 16 strati da 2.4 mm con via finite da 0.25 mm presenta un rischio diverso rispetto a una scheda a 16 strati da 1.6 mm con fori da 0.35 mm. La prima ha un rapporto d'aspetto maggiore e potrebbe richiedere controlli più rigorosi per la foratura, la rimozione delle sbavature e la placcatura. S1000-2 migliora il margine termico, ma Highleap deve ancora valutare se la geometria delle via debba essere modificata o se una struttura a via cieche sia più appropriata.

Trasferimento di prototipi e volumi

I lotti di prototipi spesso utilizzano pannelli più piccoli e un maggior numero di ispezioni manuali, mentre la produzione in serie si avvale di una pannellizzazione ottimizzata e di attrezzature stabili. Il piano di trasferimento deve preservare la fonte del materiale, la stratificazione, la geometria dell'impedenza, i requisiti dei fori e i criteri di ispezione. Una produzione pilota può confermare che il pannello di produzione in serie non introduca nuove variazioni di registro o di placcatura.

Cosa può restituire Highleap con il preventivo

La risposta tecnica può includere una valutazione preliminare, tramite analisi del rapporto d'aspetto, confronto tra materiali, proposta di ispezione, note sui rischi di assemblaggio e un elenco delle informazioni necessarie per la determinazione del prezzo finale. Gli acquirenti possono quindi decidere se modificare il progetto, accettare le prove proposte o confrontare un altro materiale.

Opportunità di riduzione dei costi che non compromettono l'affidabilità

• Standardizzare le dimensioni delle punte da trapano e ridurre i microfori non necessari.
• Migliora l'utilizzo del pannello regolando le guide o il metodo di rottura.
• Utilizzare la misurazione dell'impedenza solo su geometrie critiche.
• Separare la documentazione obbligatoria dai report facoltativi.
• Verifica se ogni strato necessita dello stesso peso di rame.
• Approvare un materiale tecnicamente equivalente tramite la procedura di controllo delle modifiche quando il rischio di fornitura lo giustifica.

Alternative, costi e preparazione della richiesta di offerta (RFQ).

Il materiale S1000-2 ha un costo superiore rispetto al FR-4 standard e potrebbe richiedere un approvvigionamento specifico o un utilizzo minimo di materiale. La convenienza economica è maggiore quando previene rischi per l'affidabilità o consente una costruzione che i materiali ordinari non possono supportare.

Decisioni alternative

• Per circuiti stampati più semplici con esposizione termica moderata, utilizzare S1141 o un altro tipo di lega comune.
• Utilizzare S1000-2M o un'altra piattaforma con un elevato numero di strati quando il progetto rilasciato richiede un set di proprietà specifico.
• Utilizzare un materiale a bassa perdita quando l'attenuazione del canale è il vincolo principale.
• Utilizzare una famiglia di componenti omologata per il settore automobilistico quando le specifiche del cliente e il profilo di missione lo richiedono.

Input di quotazione

• Dimensioni e quantità della tavola
• Numero di strati e spessore
• Rame a strati
• Foro finito più piccolo
• Cieco/sepolto tramite struttura
• Requisiti di impedenza
• Storia termica dell'assemblaggio
• Classe IPC/cliente
• Prove di validazione
• ambito PCBA

Priorità della revisione del progetto prima della realizzazione degli stampi

Prima che Highleap rilasci gli stampi, i controlli più importanti riguardano solitamente il rapporto d'aspetto, l'anello anulare, la distanza tra foro e rame, il bilanciamento del rame, la disponibilità del dielettrico, la geometria dell'impedenza e la sequenza termica di assemblaggio. Correggere questi elementi prima della fabbricazione è meno costoso che affidarsi a un laminato di alta qualità per assorbire rischi di processo evitabili.

Per i circuiti stampati ad alto numero di strati, il preventivo dovrebbe anche specificare se il primo articolo include dati di impedenza, sezioni micrometriche e un rapporto dimensionale. Questi documenti costituiscono una fase di approvazione misurabile prima che il cliente si impegni a ordinare grandi volumi.

Domande frequenti per gli acquirenti del modello S1000-2

Il modello S1000-2 è destinato a schede con un elevato numero di strati?

Si tratta di un materiale ad alta Tg e basso CTE, spesso valutato per applicazioni multistrato complesse. L'idoneità dipende comunque dallo spessore esatto, dalla presenza di fori, dal rame e dalla struttura della pressa.

Il materiale S1000-2 previene le fessurazioni da via?

Nessun materiale da solo previene il cedimento. Un basso coefficiente di dilatazione termica (CTE) migliora il margine di sicurezza, mentre la qualità della foratura, la placcatura e la storia termica rimangono fattori critici.

Il materiale S1000-2 è a bassa perdita?

Shengyi lo colloca in un'ottica di affidabilità termica piuttosto che in una categoria ad alta velocità a basso Df. Per i canali ad alta velocità, si utilizza un'analisi del bilancio delle perdite.

Highleap è in grado di fornire un preventivo anche con file parziali?

Sì. Geometria di base, strati, spessore, fori, rame, quantità e ambito di servizio sono sufficienti per una prima valutazione.

Riferimento al materiale primario: Dati tecnici del prodotto Shengyi S1000-2. I valori riportati dal produttore sono valori di riferimento tipici; per le specifiche di produzione, fare riferimento alla scheda tecnica aggiornata e al progetto approvato.