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La tendenza del settore e l'importanza dei substrati del circuito stampato
1. innovazione continua del bordo FR-4 In breve, i substrati del circuito includono principalmente tre principali materie prime: foglio di rame, resina e materiali di rinforzo. Tuttavia, se si studia ulteriormente il substrato attuale e si esaminano i suoi cambiamenti nel corso degli anni, si scopre che la complessità del contenuto del substrato è davvero inimmaginabile. Poiché i produttori di circuiti stampati hanno requisiti sempre più rigorosi per la qualità dei substrati nell'era senza piombo, le prestazioni e le specifiche di resine e substrati diventeranno senza dubbio più complesse. La sfida dei fornitori di substrati è trovare il miglior equilibrio tra le diverse esigenze dei clienti al fine di ottenere i vantaggi produttivi più economici e fornire i loro dati di prodotto all'intera catena di fornitura come riferimento.
Guardando alla storia dello sviluppo del foglio FR-4, per molti anni, alcuni operatori del settore hanno sempre creduto che il foglio FR-4 sarà esaurito, quindi si sono rivolti ad altre alternative ad alte prestazioni. Ogni volta che i requisiti delle specifiche aumentano, il fornitore della lamiera deve lavorare duro per soddisfare le esigenze dei clienti. Negli ultimi anni, la tendenza di sviluppo più evidente sul mercato è stata l'enorme aumento della domanda di fogli ad alto Tg. Infatti, la comprensione di molti operatori del settore sulle questioni Tg sembra indicare che l'alto Tg ha alte prestazioni o una migliore affidabilità. Uno degli scopi principali di questo articolo è spiegare che le caratteristiche richieste dalla prossima generazione di fogli FR-4 non sono più pienamente espresse da Tg. Pertanto, vengono proposte nuove specifiche per una forte resistenza al calore per rispondere alla saldatura senza piombo. Sfida.
2. Tendenze industriali che guidano le specifiche dei substratiUna serie di tendenze industriali in corso promuoverà l'applicazione sul mercato e l'adozione di pannelli riformulati. Queste tendenze includono la tendenza di progettazione dei pannelli multistrato, le normative di protezione ambientale e i requisiti elettrici, che sono descritti di seguito:
2.1. tendenza di progettazione della scheda multi-largeUno degli attuali trend di progettazione PCB è quello di aumentare la densità di cablaggio. Ci sono tre modi per raggiungere questo obiettivo: in primo luogo, ridurre la larghezza della linea e la distanza tra le linee, in modo che i cavi più e più densi possano essere sistemati per unità di area; in secondo luogo, aumentare il circuito stampato Il numero di strati; L'ultimo è quello di ridurre l'apertura e le dimensioni del cuscinetto di saldatura.
Tuttavia, quando ci sono più linee per unità di area, la sua temperatura di funzionamento è destinata ad aumentare. Inoltre, con l'aumento continuo del numero di strati di circuiti stampati, le schede finite diventeranno inevitabilmente più spesse allo stesso tempo. Altrimenti, può essere laminato solo con uno strato dielettrico più sottile per mantenere lo spessore originale. Più spesso il PCB, più aumenta lo stress termico della parete passante causata dall'accumulo di calore, il che aumenterà l'effetto di espansione termica nella direzione Z. Quando viene selezionato uno strato dielettrico più sottile, significa che devono essere utilizzati un substrato e una pellicola con un contenuto di colla più elevato; ma un maggiore contenuto di colla causerà l'espansione termica e lo stress nella direzione Z del foro passante per aumentare. Inoltre, riducendo l'apertura del foro passante aumenterà inevitabilmente il rapporto di aspetto; Pertanto, al fine di garantire l'affidabilità del foro passante placcato, il substrato utilizzato deve avere una minore espansione termica e una migliore stabilità termica in modo da non cadere a corto. Oltre ai fattori di cui sopra, quando aumenta la densità dei componenti di assemblaggio del circuito stampato, anche il layout dei fori di via sarà organizzato più da vicino. Tuttavia, questa azione renderà la perdita del fascio di vetro più tesa e persino ponte la fibra di vetro del substrato tra le pareti del foro, che porterà a un cortocircuito. Questo tipo di fenomeno di perdita filamentosa anodica (CAF) è uno dei temi dell'attuale era senza piombo per la lamiera. Naturalmente, la nuova generazione di substrati deve avere una migliore capacità anti-CAF per prevenire frequenti eventi nella saldatura senza piombo.
2.2 Le leggi e i regolamenti in materia di protezione ambientaleLe normative in materia di protezione ambientale hanno aggiunto molti requisiti aggiuntivi per i substrati oggetto di intervento politico. Ad esempio, le direttive UE come RoHS e RAEE influenzeranno la formulazione delle specifiche dei materiali in lamiera. Tra le numerose normative RoHS limita il contenuto di piombo durante la saldatura. La saldatura stagno-piombo è stata utilizzata negli impianti di assemblaggio per molti anni. Il punto di fusione della sua lega è 183Â ° C e la temperatura del processo di saldatura di fusione è generalmente di circa 220Â ° C. Lega stagno-argento-rame tradizionale senza piombo (come SAC305 ha un punto di fusione di circa 217 ° C, e solitamente la temperatura di picco durante la saldatura di fusione sarà fino a 245 ° C. L'aumento della temperatura di saldatura significa che il materiale di base deve avere una migliore stabilità termica prima che possa essere tollerato.
La direttiva RoHS vieta inoltre alcuni ritardanti di fiamma contenenti alogeni, tra cui PBB e PBDE. Tuttavia, TBBA, il ritardante di fiamma più comunemente usato nei substrati PCB, in realtà non è nella lista nera RoHS. Tuttavia, a causa della reazione impropria di lavaggio delle piastre contenenti TBBA quando la temperatura è elevata, alcuni produttori di marca di tutta la macchina stanno ancora considerando di passare a materiali privi di alogeni.
2.3. Requisiti elettriciL'applicazione della radiofrequenza ad alta velocità, a banda larga e senza fili obbliga la scheda ad avere migliori prestazioni elettriche, vale a dire, la costante dielettrica Dk e il fattore di dissipazione Df non solo devono essere soppressi, ma anche avere una prestazione stabile su tutta la linea, e dovrebbe anche essere appropriato. Preparato per la controllabilità. Coloro che soddisfano questi requisiti elettrici devono anche essere inferiori in termini di stabilità termica. Solo in questo modo, la domanda di mercato e la quota di mercato possono aumentare giorno dopo giorno.
3. Le caratteristiche importanti del materiale di base, il produttore di circuiti stampati Per tenere conto della stabilità resistente al calore richiesta dal mercato senza piombo, le proprietà fisiche che devono essere prestate attenzione sono: temperatura di transizione del vetro (Tg), coefficiente di espansione termica CTE, temperatura di resistenza alle crepe Td che è di recente richiesta per la saldatura senza piombo ad alta temperatura. Di seguito descritto:
3.1 Misurare la temperatura di transizione del vetro (Tg) con il metodo TMA La temperatura di transizione del vetro è un indicatore importante più comunemente utilizzato per giudicare le caratteristiche dei substrati di resina. Il cosiddetto Tg della resina significa che quando il polimero viene riscaldato a un certo intervallo di temperatura, la resina cambierà dallo "stato vetroso" (termine generale per la sostanza solida a composizione non fissa), che è relativamente duro a temperatura ambiente, alla plasticità ad alta temperatura. E lo "stato gommoso" più morbido. Le varie proprietà di vari fogli prima e dopo Tg saranno completamente diverse.
Tutte le sostanze subiranno cambiamenti di espansione e contrazione a causa di cambiamenti di temperatura e il tasso di espansione termica del substrato prima di Tg è solitamente più basso e delicato. Il metodo di analisi termomeccanica (TMA) può registrare la variazione della dimensione del substrato corrispondente alla temperatura. Utilizzando il metodo di estrapolazione, l'intersezione delle linee tratteggiate estesa dalle due curve può essere utilizzata per indicare la temperatura, che è il Tg del substrato. Questa enorme differenza nelle pendenze delle curve prima e dopo il Tg mostra che le due hanno tassi di espansione termica completamente diversi, i cosiddetti coefficienti di espansione termica (CTE) di α1 e α2. Poiché la Z-CTE del bordo influenzerà l'affidabilità del bordo finito ed è più importante per l'assemblaggio a valle, non dovrebbe essere ignorato da tutti i produttori. Va notato che la minore espansione termica presenta meno stress sulla parete di rame del foro passante, quindi l'affidabilità deve essere migliore. Tuttavia, la maggior parte delle persone pensa sempre che Tg sia un punto di temperatura abbastanza fisso. Anzi, non lo è. Quando la temperatura sale vicino al Tg, le proprietà fisiche del foglio inizieranno a cambiare significativamente.
