Надежная многослойная печатная плата Shengyi S1000-2M.

Shengyi S1000-2M — это высокотемпературный (Tg) ламинат FR-4.0 с низким коэффициентом теплового расширения (CTE), предназначенный для печатных плат с большим количеством слоев , которые должны выдерживать бессвинцовую обработку и сохранять надежность металлизированных сквозных отверстий и изоляции. Shengyi демонстрирует следующие характеристики: Tg 180°C по данным ДСК, 185°C по данным ДМА, Td 355°C, CTE по оси z на 41 ppm/°C ниже Tg, 208 ppm/°C выше Tg, общее расширение по оси z на 2.4% в диапазоне температур от 50 до 260°C, T260 более 60 минут, T288 более 30 минут, устойчивость к образованию катодных дефектов, низкое водопоглощение и пригодность для компьютерной, коммуникационной, автомобильной и многослойной промышленности.

Данный материал не следует позиционировать как ламинат со сверхнизкими потерями. В общедоступных данных Shengyi указаны типичные значения диэлектрической проницаемости Dk 4.6 и тангенса угла диэлектрических потерь 0.018 на частоте 1 ГГц для указанного эталонного образца. Основное значение — термомеханическая надежность в толстых многослойных структурах. Надежная плата S1000-2M по-прежнему требует консервативной геометрии отверстий, контролируемого сверления и удаления загрязнений, равномерного покрытия, баланса меди, совмещения, управления влажностью и определенной истории сборки.

Почему большое количество слоев увеличивает все термомеханические риски

Каждый дополнительный слой добавляет интерфейсы, распределение меди, возможности совмещения, допуски по толщине диэлектрика и историю ламинирования. Многослойные платы также часто физически больше и толще, с большим количеством разъемов и сквозных отверстий. Это означает, что одно и то же изменение свойств материала создает больший абсолютный эффект.

S1000-2M снижает ряд рисков, связанных с материалами, в частности, с расширением и термической стойкостью. Однако это не упрощает геометрию. Начинать выпуск многослойной платы следует с самых сложных структур: наименьшее готовое отверстие, самая толстая локальная медь, самое глубокое обратное сверление, самая высокая плотность переходных отверстий, самый большой переход плотности меди и наиболее сильное воздействие при сборке.

Почему надежность скважины может быть важнее электрических потерь

Во многих телекоммуникационных, промышленных, автомобильных и вычислительных платах сигнальные тракты достаточно умеренны, поэтому коэффициент пропускания Df не является ограничивающим фактором. Риск в полевых условиях связан с открытыми металлизированными отверстиями , прерывистым контактом, утечкой CAF или расслоением после термических циклов. Выбор смолы с меньшими потерями при сохранении неизменной агрессивной системы отверстий может привести к дополнительным затратам без снижения основной вероятности отказа.

Для оценки надежности необходима геометрия платы.

Значение T288, указанное на эталонном образце ламината, не отражает поведения 4-миллиметровой платы с отверстием диаметром 0.25 мм после трех циклов оплавления и доработки. Это эталонный показатель для предварительной оценки материала. Окончательное решение должно учитывать общее расширение по оси Z, деформацию отверстия, покрытие, состояние смолы, влажность и фактический температурный профиль.

Толстая плата, небольшое отверстие и многократная оплавление припоя: совокупный риск.

Сочетание толщины, небольших отверстий и многократного нагрева важнее любого отдельного фактора. Во время оплавления смола расширяется вдоль оси Z, в то время как медный цилиндр расширяется меньше. Цилиндр подвергается циклическим деформациям, часто концентрирующимся вблизи границы раздела внутренних слоев или изгиба. Меньшие диаметры и более тонкое покрытие уменьшают доступное сечение усталостной прочности.

На техническом чертеже следует указывать конечный диаметр отверстия, а не только его размер. Необходимо определить допуски на покрытие и конечный размер, поскольку совместимость запрессованных или припаянных разъемов зависит от конечного диаметра, а надежность покрытия — от процесса его создания.

Планирование баланса запасов, регистрации и заполнения смолой.

Многослойная структура S1000-2M должна быть спроектирована с учетом баланса. Симметрия в конструкции диэлектрика и распределении меди уменьшает деформацию и обеспечивает более равномерное распределение давления/нагрева при ламинировании. Электрические требования могут препятствовать идеальной симметрии, но отклонения должны быть преднамеренными и тщательно проверяться.

• По возможности, расположите медные грузики зеркально или сбалансированно вокруг центра платы.
• Используйте методы извлечения меди в регионах с низкой плотностью, чтобы уменьшить крупные локальные переходы плотности меди.
• Подберите объем препреговой смолы в соответствии с фактической топографией меди и зазорами между плоскостями.
• Проверяйте плотные поля соединителей и переходных отверстий отдельно от открытых областей маршрутизации.
• Используйте инструментальную оснастку для панелей и компенсацию графических элементов на основе измеренных производителем перемещений размеров.
• Разместите контрольные образцы для проверки точности совмещения и толщины в тех местах панели, где видны неровности от центра до края.
• Контролируйте историю нагрева при последовательном ламинировании и суммарное перемещение при использовании скрытых или глухих переходных отверстий.

Недостаток смолы и изменение толщины

Слишком мало смолы может привести к образованию пустот, плохой адгезии или границ раздела с избытком стекла. Слишком много смолы может увеличить неравномерность толщины и подвижность. Изготовитель должен оценить потребность в смоле, исходя из процентного содержания меди, толщины медного слоя, типа стекла и целевого диэлектрика. В первом образце следует сравнивать поперечные сечения с высокой и низкой плотностью меди, а не только с удобным образцом.

Регистрация связана с надежностью скважины.

Некачественная регистрация может уменьшить кольцевое сопротивление и изменить захват меди на внутреннем слое. Это создает как электрические, так и механические риски. Качество регистрации следует оценивать при фактическом размере панели и количестве слоев; небольшая тестовая панель может не отражать производственные деформации и усадку.

Контроль сверления, удаления загрязнений и гальванического покрытия.

Сверление и гальваническое покрытие печатных плат — это процесс, в котором производственные возможности материала преобразуются в надежное межсоединение. Высокая термостойкость не может восстановить поврежденную или размазанную стенку отверстия. Процесс должен создавать чистый, хорошо активированный интерфейс и однородный медный контур.

Минимальное количество меди должно соответствовать требованиям к готовой печатной плате.

Укажите применимые минимальные требования IPC/заказчика, а также любые более высокие требования, специфичные для конкретного продукта. В первом изделии следует измерить более одного участка и более одного размера отверстия, поскольку распределение покрытия зависит от положения и геометрии панели. Одно среднее значение может скрывать тонкий участок, который влияет на усталостную долговечность.

Проектирование с защитой от CAF для плотных телекоммуникационных и промышленных печатных плат.

Материал S1000-2M обладает превосходными характеристиками защиты от образования катодных помех , что важно для печатных плат телекоммуникационного и промышленного назначения с высокой плотностью размещения компонентов. Этот материал снижает восприимчивость к помехам, но не может компенсировать некачественное расположение компонентов, поврежденные границы раздела стекло/смола, загрязнение или образование конденсата.

В случаях, когда несколько областей напряжения используют одно и то же плотное поле разъемов, следует создавать карту напряжений, а не применять единый универсальный зазор. Для высоковольтных и высокоимпедансных узлов может потребоваться большее расстояние или улучшенная защита от воздействия окружающей среды, даже если остальная часть платы имеет низкое напряжение.

Контрольные точки процесса, наиболее подверженные сбоям.

Наиболее распространенные производственные сбои происходят на переходных участках: от плотной к разреженной медной прослойке, от центра панели к краю, от малого отверстия к большому, от сквозного отверстия к обратному сверлению, от первого к последующему циклу ламинирования и от голой платы к сборке. Контрольные точки следует размещать на этих переходных участках.

В плане контроля должно быть указано, кто проверяет каждый контрольный пункт и что происходит при превышении лимита. Ценность данных, полученных при производстве первого образца, теряется, если в производстве допускается изменение типа стекла, количества меди, высоты сверления, нагрузки на гальваническое покрытие или рецептуры прессования без проведения проверки.

План квалификации для толстых многослойных покрытий

При стресс-тестировании межсоединений следует использовать фактическую геометрию наихудшего случая. Стандартный образец толщиной 1.6 мм не представляет собой толстую многослойную плату. Образец должен включать в себя наименьшее отверстие, наибольшую длину цилиндра, наибольшую массу меди, наибольшее глубину обратного сверления, наибольшую плотность поля смещения переходных отверстий и планируемое воздействие при сборке.

1. Проверка материалов и конструкции. Подтвердите точное содержание ламината/препрега S1000-2M, номер партии, содержание стекла, смолы, меди и контролируемый TDS.
2. Фундамент построенного объекта. Измерьте толщину диэлектрика/меди, общую толщину платы, точность совмещения и деформацию по всем позициям на панели.
3. Микросрезы ПТГ. Проверьте сверление, удаление загрязнений, соединения внутренних слоев, медные стенки, кольцевое зазор и обратное сверление.
4. Термическая предварительная обработка. Перед окончательной проверкой отверстия выполните запланированную процедуру оплавления/волновой обработки/селективной обработки/доработки.
5. Надежность межсоединений. Используйте IST, термоциклирование, проверку качества припоя или тестирование по требованию заказчика на репрезентативной геометрии.
6. CAF/экология. Проводите испытания с учетом влияния влажности в тех случаях, когда напряжение, расстояние между устройствами и условия эксплуатации создают риски.
7. Электрический контроль. Проверьте импеданс и характеристики трассы, используя данные, специфичные для данной конструкции; не заявляйте о сверхнизких потерях.
8. Базовый производственный план. Архивируйте исходные данные измерений, изображения, информацию о партиях материалов, записи о прессовании/сверлении/изготовлении плит и пределы приемки.

Сбои в тестировании должны быть локализованными.

Если образец выходит из строя, определите, где находится трещина: в месте соединения слоев, в центре цилиндра, на границе микроотверстий или в месте обратного сверления. Разные места указывают на разные причины — геометрия, покрытие, сверление/удаление загрязнений, совмещение или термическое напряжение. Общего вывода о «разрушении материала» редко бывает достаточно.

Выбор S1000-2M основывается на риске отказа, а не только на показателе Tg.

Запрос коммерческого предложения и пакет производственных данных

В запросе предложений (RFQ) следует указать производителя, какое отверстие является наиболее сложным в изготовлении, и предполагаемый производственный запас. Это способствует предоставлению технического предложения, а не общего заявления о том, что плата «соответствует возможностям». Поставщик должен объяснить, как выбранная конструкция S1000-2M, сверление, покрытие и план испытаний учитывают наихудший сценарий.

Справочные данные производителя и примечания к выпуску

Приведенная ниже страница продукта Shengyi является общедоступным источником информации о надежности S1000-2M и типичных справочных характеристиках, используемых в данной статье. К коммерческому предложению производителя следует приложить действующий контролируемый технический паспорт и указать точную конструкцию сердечника/препрега, поскольку надежность готовой платы нельзя оценить только на основе значений, характерных для всего семейства продуктов.

• Официальная страница продукта Shengyi S1000-2M и его типичные характеристики.