Produkcja płytek PCB Shengyi S1000-2 dla płytek o dużej liczbie warstw bez ołowiu

Shengyi S1000-2 to system FR-4.0 o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg) i niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (CTE) stosowany, gdy płytka wielowarstwowa wymaga większej odporności termicznej i metalizowanych otworów niż w przypadku FR-4 ogólnego przeznaczenia. Highleap Electronics produkuje płytki PCB S1000-2 do zastosowań w komputerach, komunikacji, instrumentach i innych produktach, w których liczba warstw, grubość płytki i cykle montażu uzasadniają modernizację.

Materiał ten nie powinien być sprzedawany jako lekarstwo na każdy problem z przelotkami. Jego niska rozszerzalność poprawia marżę, ale jakość wiertła, rozwarstwienie, grubość powłoki, współczynnik kształtu i historia przeróbek nadal decydują o niezawodności gotowej płytki.

Kiedy S1000-2 jest uzasadniony

S1000-2 jest przydatny, gdy ryzyko niezawodności wynika z rozszerzalności w osi Z i narażenia na działanie temperatury. Może obsługiwać produkty wielowarstwowe o dużej liczbie warstw i dużej gęstości, ale ostateczna konstrukcja nadal musi być możliwa do wytworzenia.

Przewodnik firmy Highleap dotyczący materiałów PCB o dużej liczbie warstw wyjaśnia, dlaczego materiał, rejestrację warstw, strukturę przelotek i rozkład miedzi należy oceniać łącznie.

Opublikowane właściwości i znaczenie projektu

Shengyi publikuje typowe wartości dla S1000-2: Tg 180°C (DSC), 185°C (DMA), Td 345°C, całkowite rozszerzenie w osi Z o 2.8% w zakresie temperatur 50–260°C, T260 po 60 minutach, T288 po 20 minutach i T300 po 5 minutach. Materiał charakteryzuje się kompatybilnością z materiałami bezołowiowymi, wysoką odpornością termiczną, niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej w osi Z, niezawodnością w otworach przelotowych, odpornością na zjawisko CAF oraz niską absorpcją wody.

Typowe dane nie są limitami produkcyjnymi

Shengyi zauważa, że ​​podane wartości są typowe i mają charakter orientacyjny. Klient nie powinien przekształcać ich w gwarantowane kryteria akceptacji na poziomie płytki bez uprzedniej zgody. Dowody ukończonej płytki pochodzą z opublikowanych stackupów, kuponów, mikrosekcji i walidacji produktu.

S1000-2 i S1000-2M nie są identyczne

S1000-2M ma inny opublikowany zestaw właściwości i silniejsze pozycjonowanie przy dużej liczbie warstw. Jeśli rysunek wymaga S1000-2, fabryka nie powinna zastępować S1000-2M – ani odwrotnie – bez zgody, nawet jeśli materiały wydają się być powiązane.

Projektowanie stosu i przelotek o dużej liczbie warstw

Zamroź stos przed zakończeniem routingu

Produkty o dużej liczbie warstw często wymagają kontrolowanej impedancji, cienkich dielektryków i wielu płaszczyzn zasilania. Highleap opracowuje gotowy do produkcji układ warstwowy oparty na dostępnych rdzeniach/prepregach, równowadze miedzi, docelowej grubości, impedancji i możliwościach prasowania. Układ zbudowany na niedostępnym dielektryku może wymagać znacznej zmiany trasowania.

Proporcje i odstępy między wiertłem a miedzią

Laminat o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg) nie eliminuje ograniczeń geometrycznych. Małe otwory w grubej płycie zwiększają zużycie narzędzi, utrudniają usuwanie zabrudzeń i zwiększają zmienność powłoki. Firma Highleap może zalecić zastosowanie większych przelotek, płyt o mniejszej grubości, przesuniętych przelotek ślepych lub laminowanie sekwencyjne, w zależności od potrzeb w zakresie gęstości i niezawodności.

Laminowanie sekwencyjne wymaga osobnego omówienia

Jeśli projekt obejmuje ślepe/zakopane przelotki lub wiele cykli prasowania, konstrukcja powinna zostać oceniona jako konstrukcja HDI/laminowana sekwencyjnie. Informacje na temat kosztów i niezawodności znajdują się w przewodniku po laminowaniu sekwencyjnym .

Kontrola produkcji i otworów platerowanych

Proces produkcji urządzenia Highleap S1000-2 może obejmować identyfikację materiału, uwalnianie warstw, obszar pomiaru powierzchni warstwy wewnętrznej, skalowanie dopasowania, kontrolowane laminowanie, monitorowanie wierceń, usuwanie rozmazywania, miedź bezprądową, galwanizację wzorową, mikroprzekroje, wykończenie powierzchni, trasowanie i test elektryczny.

Mikrosekcja powinna być ukierunkowana na rzeczywiste ryzyko

Reprezentatywne próbki powinny obejmować najmniejsze gotowe otwory, najgrubsze obszary miedzi lub krytyczne struktury przelotowe. Mikroskop może zweryfikować grubość miedzi, stan żywicy, usuwanie rozmazów i rejestrację warstw, ale sam w sobie nie dowodzi pełnej żywotności w terenie.

Odporność na CAF nadal zależy od projektu i procesu

Opublikowane wyniki testu odporności na CAF potwierdzają dobór materiału. Rezystancja końcowa zależy od odstępu między przewodami, wilgotności, polaryzacji, czystości, uszkodzeń otworów i warunków kwalifikacyjnych. Formalny test CAF powinien określać napięcie, wilgotność, temperaturę, czas trwania, próbki i kryterium uszkodzenia.

Dowody montażu, testowania i wydania

Margines termiczny materiału S1000-2 jest cenny w przypadku montażu bezołowiowego, ale należy kontrolować pełną historię termiczną. Duże układy BGA, złącza wciskane, lutowanie selektywne i przeróbki mogą powodować lokalne naprężenia. Profil musi zostać opracowany dla rzeczywistej masy miedzianej i zestawu komponentów.

W przypadku zespołów o wysokiej niezawodności, Highleap oferuje usługi AOI, prześwietlenia rentgenowskie (w stosownych przypadkach), programowania, opracowania osprzętu i testów funkcjonalnych. Dokładny zakres musi zostać określony w zapytaniu ofertowym (RFQ).

Koszty związane z dużą liczbą warstw zależą od liczby procesów

Dodatkowe warstwy zwiększają zużycie laminatu bardziej niż sam laminat. Zwiększają one obrazowanie, kąt widzenia, pracę nad pasowaniem, złożoność laminowania, głębokość wiercenia, testy i potencjalną utratę wydajności. Laminowanie sekwencyjne wymaga powtarzających się cykli prasowania i wiercenia. Wycena, która mnoży jedynie powierzchnię płyty przez współczynnik warstwy, nie będzie wiarygodna w przypadku wymagającej konstrukcji S1000-2.

Przykład: 16-warstwowa płyta sterownicza serwera

Płytka 16-warstwowa o grubości 2.4 mm z przelotkami o średnicy 0.25 mm stwarza inne ryzyko niż płytka 16-warstwowa o grubości 1.6 mm z otworami o średnicy 0.35 mm. Pierwsza ma wyższy współczynnik kształtu i może wymagać bardziej rygorystycznych kontroli wiercenia, usuwania smug i platerowania. S1000-2 poprawia margines termiczny, ale Highleap musi jeszcze ocenić, czy geometria przelotek powinna zostać zmieniona, czy też bardziej odpowiednia będzie struktura przelotek ślepych.

Prototyp i transfer objętości

W partiach prototypowych często stosuje się mniejsze panele i bardziej ręczną kontrolę, podczas gdy produkcja seryjna opiera się na zoptymalizowanym panelowaniu i stabilnym oprzyrządowaniu. Plan transferu powinien uwzględniać źródło materiału, ułożenie warstw, geometrię impedancji, wymagania dotyczące otworów oraz kryteria kontroli. Wersja pilotażowa może potwierdzić, że panel seryjny nie wprowadza nowych odchyleń w rejestracji ani w pokryciu galwanicznym.

Co Highleap może zwrócić z cytatem

Odpowiedź inżynierska może obejmować wstępną analizę, obejmującą ocenę współczynnika kształtu, porównanie materiałów, propozycję inspekcji, uwagi dotyczące ryzyka montażowego oraz listę informacji potrzebnych do ostatecznej wyceny. Kupujący mogą następnie zdecydować, czy zmienić projekt, zaakceptować proponowane dowody, czy porównać inny materiał.

Możliwości redukcji kosztów, które nie eliminują niezawodności

• Standaryzacja rozmiarów wierteł i redukcja zbędnych mikrootworów.
• Popraw wykorzystanie paneli poprzez dostosowanie szyn lub metody odłamywania.
• Pomiaru impedancji należy używać wyłącznie w przypadku obiektów o krytycznym znaczeniu geometrycznym.
• Oddziel obowiązkową dokumentację od raportów opcjonalnych.
• Sprawdź, czy każda warstwa wymaga takiej samej grubości miedzi.
• Zatwierdzanie materiałów technicznie równoważnych poprzez kontrolę zmian, gdy uzasadnia to ryzyko dostaw.

Alternatywy, koszty i przygotowanie zapytania ofertowego

S1000-2 jest droższy niż standardowy FR-4 i może wymagać specjalnego zaopatrzenia lub minimalnego wykorzystania materiałów. Najwięcej korzyści ekonomicznych wynika z wyeliminowania ryzyka związanego z niezawodnością lub umożliwienia konstrukcji, której nie da się wykonać z użyciem zwykłego materiału.

Alternatywne decyzje

• Do prostszych płytek o umiarkowanym narażeniu na temperaturę należy stosować gatunek S1141 lub inny powszechnie stosowany gatunek.
• Jeśli wydany projekt wymaga określonego zestawu właściwości, należy zastosować platformę S1000-2M lub inną o dużej liczbie warstw.
• Jeśli głównym ograniczeniem jest tłumienie kanału, należy zastosować materiał o małej stratności.
• Jeśli specyfikacja klienta i profil misji tego wymagają, należy używać rodziny produktów zatwierdzonych przez producenta samochodów.

Dane wejściowe do wyceny

• Rozmiar i ilość desek
• Liczba i grubość warstw
• Miedź warstwowo
• Najmniejszy gotowy otwór
• Ślepy/zakopany przez konstrukcję
• Wymagania dotyczące impedancji
• Historia termiczna zespołu
• Klasa IPC/klienta
• Dowody walidacyjne
• Zakres PCBA

Priorytety przeglądu projektu przed użyciem narzędzi

Zanim Highleap wypuści na rynek narzędzia, kontrole o najwyższej wartości zazwyczaj obejmują współczynnik kształtu, pierścień pierścieniowy, odstęp między wiertłem a miedzią, równowagę miedzi, dostępność dielektryka, geometrię impedancji oraz sekwencję termiczną montażu. Korekta tych elementów przed produkcją jest tańsza niż poleganie na wysokiej jakości laminacie, który absorbuje ryzyko procesowe, którego można uniknąć.

W przypadku płytek o dużej liczbie warstw, oferta powinna również określać, czy pierwszy artykuł zawiera dane dotyczące impedancji, mikroprzekroje i raport wymiarowy. Te elementy stanowią mierzalną bramkę do zatwierdzenia, zanim klient zobowiąże się do produkcji seryjnej.

S1000-2 Często zadawane pytania kupującego

Czy S1000-2 jest przeznaczony do płytek o dużej liczbie warstw?

Jest to materiał o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg) i niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (CTE), często oceniany pod kątem wymagających wielowarstwowości. Jego przydatność nadal zależy od dokładnej grubości, otworów, miedzi i konstrukcji prasy.

Czy S1000-2 zapobiega pękaniu przelotowemu?

Żaden materiał nie zapobiega awariom sam w sobie. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) poprawia marżę, a jakość wiertła, powłoka galwaniczna i historia termiczna pozostają kluczowe.

Czy S1000-2 jest materiałem o niskiej stratności?

Shengyi pozycjonuje go w kategorii niezawodności cieplnej, a nie w kategorii dużej prędkości o niskim współczynniku Df. Należy zastosować analizę budżetu strat dla kanałów dużej prędkości.

Czy Highleap może przedstawić wycenę na podstawie częściowych plików?

Tak. Podstawowa geometria, warstwy, grubość, otwory, miedź, ilość i zakres usług wystarczą do wstępnej oceny.

Materiał bazowy: dane produktu Shengyi S1000-2. Dane producenta są typowymi wartościami referencyjnymi; należy korzystać z aktualnej karty katalogowej i zatwierdzonej konstrukcji w celu określenia specyfikacji produkcji.