Scheda PCB Shengyi S1000-2M per un'affidabilità multistrato di grande spessore

Shengyi S1000-2M è un laminato FR-4.0 ad alta Tg e basso CTE per schede ad alto numero di strati che devono resistere ai processi senza piombo e mantenere l'affidabilità dei fori metallizzati e dell'isolamento. Shengyi evidenzia una Tg di 180 °C tramite DSC, 185 °C tramite DMA, una Td di 355 °C, un CTE sull'asse z di 41 ppm/°C al di sotto della Tg, 208 ppm/°C al di sopra della Tg, un'espansione totale sull'asse z del 2.4% da 50 a 260 °C, una T260 superiore a 60 minuti, una T288 di 30 minuti, prestazioni anti-CAF, basso assorbimento d'acqua e idoneità per prodotti informatici, di comunicazione, automobilistici e ad alto numero di strati.

Il materiale non dovrebbe essere posizionato come un laminato a bassissima perdita. I dati pubblici di Shengyi riportano un valore tipico di Dk pari a 4.6 e una tangente di perdita di 0.018 a 1 GHz sul campione di riferimento indicato. Il valore principale risiede nell'affidabilità termomeccanica in multistrati spessi. Una scheda S1000-2M affidabile richiede comunque una geometria dei fori conservativa, foratura e rimozione delle sbavature controllate, placcatura uniforme, bilanciamento del rame, registrazione, gestione dell'umidità e una cronologia di assemblaggio definita.

Perché un elevato numero di strati amplifica ogni rischio termomeccanico

Ogni strato aggiuntivo introduce interfacce, distribuzione del rame, opportunità di allineamento, tolleranze di spessore del dielettrico e storia di laminazione. I circuiti stampati multistrato sono spesso anche fisicamente più grandi e spessi, con un maggior numero di connettori e fori passanti. Ciò significa che la stessa variazione delle proprietà del materiale crea un effetto assoluto maggiore.

S1000-2M riduce diversi rischi legati al materiale, in particolare quelli relativi all'espansione e alla resistenza termica. Non semplifica la geometria. Un rilascio a strati elevati dovrebbe iniziare dalle strutture più critiche del circuito stampato: foro finito più piccolo, rame locale più spesso, foro posteriore più profondo, campo di via più denso, transizione di densità del rame più ampia e esposizione di assemblaggio più critica.

Perché l'affidabilità del foro può essere più importante della perdita di corrente elettrica

In molte schede per telecomunicazioni, applicazioni industriali, sistemi di controllo per autoveicoli e computer, i percorsi del segnale sono sufficientemente moderati da non rappresentare il fattore limitante per Df. Il rischio sul campo è rappresentato da un foro metallizzato aperto , un connettore intermittente, perdite di CAF o delaminazione dopo cicli termici. La scelta di una resina a bassa perdita, lasciando inalterato un sistema di fori aggressivo, può comportare una spesa eccessiva senza ridurre la probabilità di guasto principale.

Le metriche di affidabilità richiedono la geometria della scheda

Il valore T288 su un campione di laminato di riferimento non indica come si comporta una scheda da 4 mm con un foro finito da 0.25 mm dopo tre rifusioni e rilavorazioni. Si tratta di un riferimento per la valutazione del materiale. La decisione finale deve tenere conto dell'espansione totale sull'asse z, della deformazione del foro, della placcatura, dello stato della resina, dell'umidità e del profilo termico effettivo.

Tavola spessa, foro piccolo e rifusione multipla: il rischio combinato

La combinazione di spessore, fori di piccole dimensioni e riscaldamento ripetuto è più importante di qualsiasi singolo fattore. Durante la rifusione, la resina si espande lungo l'asse z, mentre il cilindro di rame si espande in misura minore. Il cilindro sopporta sollecitazioni cicliche, spesso concentrate in prossimità della giunzione o del punto di flesso dello strato interno. Diametri più piccoli e una placcatura più sottile riducono la sezione trasversale disponibile per la resistenza alla fatica.

Il disegno tecnico deve indicare il diametro finale del foro, non solo la dimensione della punta. Deve inoltre specificare la placcatura e le tolleranze di finitura, poiché la compatibilità dei connettori a pressione o saldati dipende dal diametro finale, mentre l'affidabilità della placcatura dipende dal processo di realizzazione.

Pianificazione del bilanciamento, della registrazione e del riempimento con resina dello stack.

La struttura multistrato S1000-2M deve essere progettata per garantire l'equilibrio. La simmetria nella costruzione del dielettrico e nella distribuzione del rame riduce la deformazione e uniforma la pressione/il calore di laminazione. I requisiti elettrici possono impedire una simmetria perfetta, ma le deviazioni devono essere intenzionali e verificate.

• Se possibile, disponi o bilancia i pesi di rame attorno al centro della tavola.
• Utilizzare il furto di rame nelle regioni a bassa densità per ridurre le grandi variazioni locali di densità del rame.
• Adattare il volume della resina preimpregnata alla topografia effettiva del rame e alle distanze tra i piani.
• Esaminate separatamente i campi dei connettori densi e dei via dalle regioni di routing aperte.
• Utilizzare gli strumenti di lavorazione dei pannelli e la compensazione della grafica in base alle variazioni dimensionali misurate dal produttore.
• Posizionare i campioni di registrazione e di spessore in punti del pannello che evidenzino le variazioni dal centro al bordo.
• Controllo della storia termica della laminazione sequenziale e del movimento cumulativo quando si utilizzano vie interrate o cieche.

Carenza di resina e deriva dello spessore

Una quantità insufficiente di resina può lasciare vuoti, scarsa adesione o interfacce ricche di vetro. Un eccesso di resina può aumentare la variazione di spessore e il movimento. Il fabbricante dovrebbe stimare il fabbisogno di resina in base alla percentuale di rame, allo spessore del rame, al tipo di vetro e al dielettrico desiderato. Le sezioni trasversali del primo campione dovrebbero confrontare le regioni con densità di rame elevata e bassa, anziché utilizzare semplicemente un campione di riferimento.

La registrazione è collegata all'affidabilità della buca

Una registrazione imprecisa può ridurre l'anello anulare e alterare la cattura del rame nello strato interno. Ciò crea rischi sia elettrici che meccanici. La capacità di registrazione deve essere valutata in base alle dimensioni effettive del pannello e al numero di strati; un piccolo pannello di prova potrebbe non rappresentare le variazioni di allungamento e contrazione tipiche della produzione.

Controlli di foratura, rimozione delle sbavature e placcatura

La foratura e la placcatura dei PCB sono le fasi in cui le proprietà del materiale si traducono in un'interconnessione affidabile. Un'elevata resistenza al calore non è sufficiente a riparare una parete del foro sbavata o danneggiata. Il processo deve creare un'interfaccia pulita e ben attivata e un canale di rame uniforme.

Il rame minimo deve essere un requisito per il circuito stampato finito

Specificare il minimo IPC/cliente applicabile ed eventuali requisiti superiori specifici del prodotto. Il primo articolo dovrebbe misurare più di una posizione e più di una dimensione del foro, poiché la distribuzione della placcatura dipende dalla posizione e dalla geometria del pannello. Un singolo valore medio può nascondere una sezione sottile che controlla la durata a fatica.

Progettazione anti-CAF per schede ad alta densità per telecomunicazioni e applicazioni industriali.

S1000-2M viene commercializzato con eccellenti prestazioni anti-CAF , importanti per schede ad alta densità di telecomunicazioni e industriali. Il materiale riduce la suscettibilità, ma non può compensare spaziature inadeguate, interfacce vetro/resina danneggiate, contaminazione o condensa.

Quando più domini di tensione condividono un campo di connettori denso, è preferibile creare una mappa di tensione piuttosto che applicare una distanza di sicurezza universale. I nodi ad alta tensione e alta impedenza potrebbero richiedere una maggiore spaziatura o una migliore protezione ambientale, anche se il resto del circuito stampato è a bassa tensione.

I punti di controllo del processo con la maggiore probabilità di fallimento

I guasti di produzione più comuni si verificano nelle zone di transizione: da zone ad alta densità di rame a zone a bassa densità, dal centro del pannello al bordo, da fori piccoli a fori grandi, da fori passanti a fori posteriori, dal primo ciclo di laminazione a quelli successivi e da schede nude ad assemblate. È opportuno posizionare dei punti di controllo in corrispondenza di queste zone di transizione.

Un piano di controllo dovrebbe specificare chi verifica ogni punto di controllo e cosa accade quando un limite viene superato. Il valore dei dati del primo articolo viene perso se si consente alla produzione di modificare il tipo di vetro, il rame, l'altezza della pila di fori, il carico di placcatura o la ricetta della pressa senza attivare una verifica.

Piano di qualificazione per multistrati spessi

I test di stress delle interconnessioni dovrebbero utilizzare la geometria effettiva peggiore. Un campione standard da 1.6 mm non rappresenta una scheda multistrato spessa. Il campione dovrebbe includere il foro più piccolo, il corpo più lungo, il peso di rame più elevato, la foratura posteriore più profonda, il campo di via polarizzate più denso e l'esposizione di assemblaggio prevista.

1. Validazione dei materiali e della costruzione. Confermare le specifiche esatte del laminato/preimpregnato S1000-2M, il lotto, il tipo di vetro, il contenuto di resina, la quantità di rame e il valore TDS controllato.
2. Struttura a strati come realizzata. Misurare lo spessore del dielettrico/rame, lo spessore totale del circuito stampato, la registrazione e la deformazione nelle diverse posizioni del pannello.
3. Sezioni microscopiche di PTH. Ispezionare la foratura, la rimozione delle sbavature, le giunzioni degli strati interni, il rame della parete, l'anello anulare e la foratura posteriore.
4. Precondizionamento termico. Applicare la cronologia di rifusione/onda/selettiva/rilavorazione pianificata prima dell'ispezione finale del foro.
5. Affidabilità dell'interconnessione. Utilizzare IST, cicli termici, test di flottaggio della saldatura o test richiesti dal cliente su una geometria rappresentativa.
6. CAF/ambientale. Eseguire test di correlazione con l'umidità laddove tensione, spaziatura e condizioni di esercizio creino rischi.
7. Controllo elettrico. Verificare l'impedenza e le prestazioni del percorso con dati specifici per la costruzione; non dichiarare perdite estremamente basse.
8. Linea di base della produzione. Archivia le misurazioni grezze, le immagini, il lotto del materiale, i registri di pressatura/foratura/lastra e i limiti di accettazione.

Il fallimento del test deve essere localizzato

Se un campione si rompe, è necessario identificare se la cricca si trova in corrispondenza del ginocchio, della giunzione dello strato interno, del centro del cilindro, dell'interfaccia del microvia o della transizione della foratura posteriore. Posizioni diverse indicano cause diverse: geometria, placcatura, foratura/smussatura, allineamento o stress termico. Una conclusione generica di "cedimento del materiale" è raramente sufficiente.

Selezionare S1000-2M in base al rischio di guasto, non solo in base alla temperatura Tg.

Richiesta di offerta e pacchetto dati di produzione

La richiesta di offerta (RFQ) dovrebbe chiedere al produttore di identificare il foro più critico e il margine di produzione proposto. Ciò incoraggia un preventivo tecnico piuttosto che una dichiarazione generica secondo cui la scheda è "realizzabile". Il fornitore dovrebbe spiegare in che modo la costruzione, la foratura, la placcatura e il piano di collaudo S1000-2M scelti affrontano il caso peggiore.

Riferimenti del produttore e note di rilascio

La pagina del prodotto Shengyi riportata di seguito è la fonte pubblica per il posizionamento in termini di affidabilità del modello S1000-2M e per le proprietà di riferimento tipiche utilizzate in questo articolo. Il preventivo del produttore dovrebbe allegare la scheda tecnica aggiornata e specificare l'esatta configurazione del nucleo/prepreg, poiché l'affidabilità del circuito stampato finito non può essere determinata solo in base ai valori a livello di famiglia.

• Pagina ufficiale del prodotto Shengyi S1000-2M e caratteristiche tipiche