Płytka drukowana Shengyi S1000-2M zapewniająca niezawodność dzięki grubym, wielowarstwowym elementom

Shengyi S1000-2M to laminat FR-4.0 o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg) i niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (CTE) przeznaczony do płytek o dużej liczbie warstw , które muszą przetrwać obróbkę bezołowiową oraz zachować niezawodność otworów przelotowych i izolacji. Shengyi wyróżnia się temperaturą zeszklenia (Tg) 180°C metodą DSC, 185°C metodą DMA, 355°C metodą Td, współczynnikiem rozszerzalności cieplnej (CTE) 41 ppm/°C w osi Z poniżej Tg, 208 ppm/°C powyżej Tg, całkowitą rozszerzalnością cieplną (Z) 2.4% w zakresie temperatur 50–260°C, temperaturą zeszklenia (T260) powyżej 60 minut, temperaturą zeszklenia (T288) wynoszącą 30 minut, odpornością na CAF, niską absorpcją wody oraz przydatnością do zastosowań w komputerach, komunikacji, motoryzacji i produktach wielowarstwowych.

Materiału nie należy pozycjonować jako laminatu o ultraniskiej stratności. Publiczne dane Shengyi podają typowy współczynnik Dk 4.6 i tangens stratności 0.018 przy 1 GHz dla podanego egzemplarza referencyjnego. Podstawową wartością jest niezawodność termiczno-mechaniczna w grubych warstwach wielowarstwowych. Niezawodna płytka S1000-2M nadal wymaga konserwatywnej geometrii otworów, kontrolowanego wiercenia i usuwania smug, równomiernego pokrycia, równowagi miedzi, dopasowania, zarządzania wilgocią oraz zdefiniowanej historii montażu.

Dlaczego duża liczba warstw zwiększa ryzyko termiczne i mechaniczne

Każda dodatkowa warstwa dodaje interfejsy, rozkład miedzi, możliwości rejestracji, tolerancje grubości dielektryka i historię laminowania. Płytki wielowarstwowe są często fizycznie większe i grubsze, z większą liczbą złączy i otworów przelotowych. Oznacza to, że ta sama zmienność właściwości materiału powoduje większy efekt bezwzględny.

S1000-2M redukuje kilka zagrożeń związanych z materiałem, w szczególności związanych z rozszerzalnością cieplną i wytrzymałością termiczną. Nie upraszcza jednak geometrii. Odklejanie warstw powinno rozpocząć się od najgorszych struktur płytki: najmniejszego gotowego otworu, najgrubszej miedzi lokalnej, najgłębszego nawiercenia, najgęstszego pola przelotowego, największego przejścia gęstości miedzi i największego narażenia na montaż.

Dlaczego niezawodność otworów może być ważniejsza niż straty elektryczne

W wielu płytach telekomunikacyjnych, przemysłowych, motoryzacyjnych i komputerowych ścieżki sygnałowe są na tyle umiarkowane, że Df nie jest czynnikiem ograniczającym. Ryzyko związane z warunkami terenowymi to otwarty otwór metalizowany , przerwane złącze, wyciek CAF lub rozwarstwienie po cyklach termicznych. Wybór żywicy o niższej stratności przy jednoczesnym zachowaniu agresywnego systemu otworów może być kosztowny bez zmniejszania prawdopodobieństwa awarii.

Metryki niezawodności wymagają geometrii płyty

Wartość T288 na próbce laminatu referencyjnego nie określa, jak zachowuje się płytka o grubości 4 mm z otworem o średnicy 0.25 mm po trzech procesach lutowania i przeróbkach. Jest to odniesienie do badania materiału. Ostateczna decyzja musi uwzględniać całkowitą rozszerzalność cieplną w osi Z, odkształcenie otworu, powłokę galwaniczną, stan żywicy, wilgotność i rzeczywisty profil termiczny.

Gruba płyta, mały otwór i wielokrotne lutowanie: łączone ryzyko

Połączenie grubości, małych otworów i wielokrotnego nagrzewania jest ważniejsze niż jakikolwiek inny czynnik. Podczas lutowania rozpływowego żywica rozszerza się wzdłuż osi Z, podczas gdy miedziany cylinder rozszerza się w mniejszym stopniu. Cylinder przenosi cykliczne odkształcenia, często skoncentrowane w pobliżu połączenia warstwy wewnętrznej lub kolana. Mniejsze średnice i cieńsza powłoka zmniejszają dostępny przekrój zmęczeniowy.

Rysunek techniczny powinien określać nie tylko rozmiar wiertła, ale również wykończenie otworu. Powinien on również określać tolerancję powlekania i wykończenia, ponieważ kompatybilność złącza wciskanego lub lutowanego zależy od średnicy końcowej, a niezawodność powlekania zależy od procesu jego wytwarzania.

Planowanie równowagi stosu, rejestracji i wypełnienia żywicą

Układ warstw S1000-2M o wysokiej warstwie powinien być zaprojektowany z uwzględnieniem równowagi. Symetria w konstrukcji dielektrycznej i rozmieszczeniu miedzi redukuje odkształcenia i zapewnia bardziej równomierne ciśnienie/ciepło w laminacie. Wymagania elektryczne mogą uniemożliwiać uzyskanie idealnej symetrii, ale odchylenia powinny być celowe i kontrolowane.

• W miarę możliwości rozmieść miedziane ciężarki wokół środka płytki, odbijając je lustrzanie lub równoważąc.
• W regionach o małej gęstości miedzi należy stosować metodę kradzieży miedzi, aby ograniczyć duże lokalne zmiany gęstości miedzi.
• Dopasuj objętość żywicy prepreg do rzeczywistej topografii miedzi i prześwitów płaszczyzn.
• Przejrzyj gęste pola złączy i przejść oddzielnie od otwartych regionów routingu.
• Użyj narzędzi panelowych i kompensacji grafiki na podstawie zmierzonego przez producenta ruchu wymiarowego.
• Umieść kupony rejestracyjne i grubości w miejscach paneli, które ujawniają różnice między środkiem a krawędziami.
• Kontroluj historię nagrzewania i kumulatywny ruch podczas laminowania sekwencyjnego w przypadku stosowania przelotek zakrytych lub ślepych.

Głód żywicy i dryft grubości

Zbyt mała ilość żywicy może pozostawić puste przestrzenie, słabą przyczepność lub powierzchnie styku z dużą zawartością szkła. Zbyt duża ilość żywicy może zwiększyć zmienność grubości i ruch. Producent powinien oszacować zapotrzebowanie na żywicę na podstawie zawartości miedzi, grubości miedzi, rodzaju szkła i docelowego dielektryka. Przekroje poprzeczne pierwszego wyrobu powinny porównywać obszary miedzi o dużej gęstości i małej gęstości, a nie tylko dogodny kupon.

Rejestracja jest powiązana z niezawodnością otworu

Niewłaściwe dopasowanie może zmniejszyć pierścień i zmienić wychwyt miedzi w warstwie wewnętrznej. Stwarza to ryzyko zarówno elektryczne, jak i mechaniczne. Zdolność dopasowania należy oceniać na podstawie rzeczywistego rozmiaru panelu i liczby warstw; mały panel testowy może nie odzwierciedlać rozciągania i kurczenia się materiału podczas produkcji.

Kontrola wiercenia, usuwania osadu i platerowania

Wiercenie i galwanizacja PCB to proces, w którym właściwości materiału przekształcają się w niezawodne połączenie. Wysoka odporność termiczna nie jest w stanie naprawić rozmazanych lub uszkodzonych ścianek otworu. Proces ten musi zapewnić czyste, dobrze aktywowane połączenie i jednolitą miedzianą tuleję.

Minimalna ilość miedzi musi być wymagana w przypadku gotowej płytki

Określ obowiązujące minimalne wymagania IPC/klienta oraz wszelkie wyższe wymagania specyficzne dla danego produktu. Pierwszy artykuł powinien mierzyć więcej niż jedno miejsce i więcej niż jeden rozmiar otworu, ponieważ rozkład powłoki zależy od położenia i geometrii panelu. Pojedyncza wartość średnia może ukryć cienką sekcję, która wpływa na trwałość zmęczeniową.

Projekt anty-CAF dla gęstych płyt telekomunikacyjnych i przemysłowych

Materiał S1000-2M jest sprzedawany z doskonałą odpornością na CAF , co jest ważne w przypadku gęstych płytek telekomunikacyjnych i przemysłowych. Materiał ten zmniejsza podatność, ale nie jest w stanie zniwelować problemów z odstępami, uszkodzeniami styków szkło/żywica, zanieczyszczeniami ani kondensacją.

W przypadku, gdy wiele domen napięciowych dzieli gęste pole złącza, należy utworzyć mapę napięciową zamiast stosować jeden uniwersalny odstęp. Węzły wysokiego napięcia i wysokiej impedancji mogą wymagać większych odstępów lub lepszej ochrony przed czynnikami środowiskowymi, nawet jeśli reszta płytki jest niskonapięciowa.

Punkty kontrolne procesu, które najczęściej zawodzą

Najczęstsze awarie produkcyjne występują w przejściach: z gęstej do rzadkiej miedzi, ze środka panelu do krawędzi, z małego do dużego otworu, z otworu przelotowego do nawiercenia, z pierwszego do kolejnego cyklu laminowania oraz z gołej płyty do montażu. Punkty kontrolne powinny być umieszczone w tych przejściach.

Plan kontroli powinien określać, kto dokonuje przeglądu każdego punktu kontrolnego i co się dzieje w przypadku przekroczenia limitu. Wartość danych pierwszego artykułu jest tracona, jeśli produkcja może zmienić rodzaj szkła, miedź, wysokość stosu wierteł, obciążenie galwaniczne lub recepturę prasy bez uruchomienia kontroli.

Plan kwalifikacji dla grubych wielowarstw

Testy wytrzymałości połączeń międzywarstwowych powinny uwzględniać rzeczywistą, najgorszą geometrię. Standardowy odcinek o grubości 1.6 mm nie reprezentuje grubej płytki wielowarstwowej. Próbka powinna obejmować najmniejszy otwór, najdłuższy cylinder, największą masę miedzi, najgłębszy otwór od tyłu, najgęstsze pole przelotek polaryzowanych oraz planowane narażenie na montaż.

1. Walidacja materiałów i konstrukcji. Potwierdź dokładny laminat/prepreg S1000-2M, partię, szkło, zawartość żywicy, miedź i kontrolowane TDS.
2. Stos zbudowany zgodnie z oczekiwaniami. Pomiar grubości dielektryka/miedzi, całkowitej grubości płytki, dopasowania i odkształceń na różnych pozycjach panelu.
3. Mikroskrawki PTH. Dokonać inspekcji otworów, odtłuszczania, połączeń warstw wewnętrznych, miedzianych ścianek, pierścieni pierścieniowych i otworów wiertniczych.
4. Wstępne kondycjonowanie termiczne. Przed ostateczną kontrolą otworu zastosuj zaplanowaną historię reflow/wave/selektywnej/przeróbki.
5. Niezawodność połączeń międzysystemowych. Przeprowadź test IST, cykli termicznych, lutowania płynnego lub test wymagany przez klienta na reprezentatywnej geometrii.
6. CAF/środowiskowe. Przeprowadź test odporności na wilgoć w miejscach, gdzie napięcie, odstępy i warunki pracy stwarzają ryzyko.
7. Sterowanie elektryczne. Sprawdź impedancję i wydajność trasy na podstawie danych specyficznych dla danej konstrukcji; nie deklaruj wyjątkowo niskich strat.
8. Bazowa linia produkcyjna. Archiwizuj surowe pomiary, obrazy, partie materiałów, zapisy dotyczące tłoczenia/wiercenia/płyt oraz limity akceptacji.

Niepowodzenie testu powinno być zlokalizowane

W przypadku uszkodzenia próbki należy ustalić, czy pęknięcie znajduje się w kolanku, na styku warstwy wewnętrznej, w środku lufy, na styku mikrootworów, czy w przejściu przez otwór. Różne lokalizacje wskazują na różne przyczyny – geometrię, poszycie, wiercenie/odtłuszczanie, pasowanie lub naprężenia termiczne. Ogólny wniosek o „uszkodzeniu materiału” rzadko jest wystarczający.

Wybierz S1000-2M według ryzyka awarii, a nie tylko według Tg

Pakiet danych RFQ i produkcyjnych

Zapytanie ofertowe powinno zawierać prośbę do producenta o wskazanie najbardziej agresywnego otworu i proponowanego marginesu produkcji. Zachęca to do sporządzenia oferty technicznej, a nie ogólnikowego stwierdzenia, że ​​płytka „jest w zakresie możliwości”. Dostawca powinien wyjaśnić, w jaki sposób wybrany plan konstrukcji, wiercenia, powlekania i testowania płytki S1000-2M uwzględnia najgorszy scenariusz.

Odniesienia do producentów i informacje o wydaniach

Poniższa strona produktu Shengyi jest publicznym źródłem informacji o niezawodności S1000-2M i typowych właściwościach referencyjnych użytych w tym artykule. Oferta producenta powinna zawierać aktualną kartę katalogową i określać dokładne konstrukcje rdzenia/prepregu, ponieważ niezawodność gotowej płytki nie może być uzależniona wyłącznie od wartości na poziomie rodziny.

• Oficjalna strona produktu Shengyi S1000-2M i typowe właściwości