Дизайн PCB - отраслевые тенденции и значение платы

1. Continuous innovation of FR-4 plate

Короче говоря, основа платы состоит главным образом из трех видов сырья: медной фольги, смолы и подкрепляющих материалов. Однако, если мы продолжим Изучение существующей базы и изучим ее изменения за многие годы, то увидим, что сложность содержания матрицы невообразима. Поскольку производители схем в эпоху отсутствия свинца все более требовательны к качеству основной платы, свойства и спецификации смолы и основной платы, несомненно, станут еще более сложными. Поставщики базисных плит сталкиваются с проблемой поиска оптимального баланса между потребностями клиентов, с тем чтобы добиться максимальной экономической эффективности производства и использовать данные о своей продукции в качестве исходного материала для всей цепочки поставок.

Несмотря на историю разработки FR - 4, некоторые операторы уже много лет думают, что тарелка FR - 4 исчерпана, поэтому они переключаются на другие высокопроизводительные альтернативы. каждый раз, когда спецификации добавляются, поставщик листов должен стараться удовлетворить потребности клиента. В последние годы наиболее заметной тенденцией на рынке стало резкое увеличение спроса на высококачественные тары Tg. По сути дела, понимание многими операторами проблемы ТГ, как представляется, свидетельствует о том, что высокий уровень тдг является более эффективным или более надежным. одна из основных целей настоящего документа заключается в том, чтобы разъяснить, что характеристики, необходимые для листа FR - 4 следующего поколения, не могут быть полностью выражены TG, и в связи с этим были предложены новые нормы, касающиеся высокой жаропрочности, с тем чтобы решить проблему сварки без свинца.

2. спецификация ведущих основ отраслевых тенденций

Некоторые из сохраняющихся промышленных тенденций будут способствовать развитию рынка и внедрению перекладочных листов. These trends include multi-layer plate design trend, законодательство об охране окружающей среды и спрос на электроэнергию, Как указано ниже:

2.1. проектная тенденция на нескольких плоскостях

В настоящее время одной из тенденций в проектировании PCB является повышение плотности проводов. для достижения этой цели используются три подхода: во - первых, уменьшение ширины линий и расстояний, а также увеличение плотности проводов на единицу площади; Во - вторых, увеличить число листов цепи; Наконец, уменьшается апертура и размер паяльной тарелки.

Однако, когда на единицу площади приходится больше трубопроводов, температура работы неизбежно повышается. Кроме того, с увеличением числа слоёв платы, готовая плата будет увеличиваться синхронно. В противном случае, для поддержания первоначальной толщины используется только тонкий диэлектрический слой. Чем больше толщина PCB, тем больше тепловое напряжение в стенках отверстия, вызванное накоплением тепла, тем больше эффект теплового расширения в направлении Z. при выборе менее тонкого диэлектрического слоя необходимо использовать пластины и плёнки с более высоким содержанием клея; Однако, если содержание клея выше, то тепловое расширение и напряжение в направлении сквозного отверстия Z снова возрастет. Кроме того, уменьшение диаметра проходного отверстия неизбежно увеличивает соотношение сторон и сторон; Таким образом, для обеспечения надежности отверстия для нанесения покрытия фундамент должен иметь низкую тепловую экспансию и более высокую теплоустойчивость.

Помимо вышеперечисленных факторов, схема пропускания отверстий будет более плотной при повышении плотности сборок платы. Тем не менее, это усилит утечку стеклянных пучков, даже между стеной отверстия, соединяя основной стекольный мост, что приводит к короткому замыканию. Эта анодная шелковая утечка является одной из тем, связанных с листами в эпоху отсутствия свинца. Разумеется, для того чтобы избежать частой сварки без свинца, необходимо, чтобы базовая плита нового поколения имела более надежные анти - CAF свойства.

2.2 нормы охраны окружающей среды

природоохранное законодательство содержит ряд дополнительных требований к основам политического вмешательства, таких, как директивы ЕС "RoHS" и "WEEE", что повлияет на разработку правил листа. во многих нормативных актах ROHS ограничивает содержание свинца в процессе сварки. оловянно - свинцовый припой используется на сборочном заводе уже много лет. температура плавления его сплавов составляет 183°с, а температура процесса плавления - 220°с. основной припой без свинца (например, sac305) олово, серебро и медь сплава точка плавления около 217 ­ 13131313 ­ максимальная температура во время плавки обычно до 245 ­ 13131313 ^ в. повышение температуры сварки означает, что основа должна быть более теплоустойчивой, чтобы выдержать тепловой удар, вызванный многократным наплавком.

Директива рохс также запрещает использование огнезащитных составов, содержащих галогены, включая ПБД и ПБДЭ. Однако наиболее часто используемые огнезащитные составы на базе PCB тбба не включены в черный список RoHS. Однако из - за неправильной реакции на известкование при нагревании листов, содержащих тбба, некоторые марки машин все еще рассматривают возможность использования материалов без галогена.

2.3 электрические требования

The application of high-speed, широкополосная и радиочастотная заставка пластин иметь лучшие электрические характеристики, То есть, the dielectric constant DK and loss factor DF, не только держать себя в руках, но и в целом, and should be well controllable. В то же время оборудование, удовлетворяющее этим электрическим требованиям, также отличается низкой теплоустойчивостью. только тогда их рыночный спрос и доля на рынке будут расти..

3.важное свойство базы

для того чтобы учесть теплостойкость, необходимую для рынка неэтилированного свинца, необходимо учитывать следующие физические свойства: температура стеклообразования при высокотемпературной сварке без свинца (TG), коэффициент термического расширения CTE и температура трещиностойкости TD,

температура стеклообразования является важным показателем, наиболее часто используемым для оценки характеристик матрицы смолы. так называемая смола Tg означает, что, когда полимер нагревается до определенного температурного диапазона, смола преобразуется из твердого "стеклянного состояния" при комнатной температуре (совокупное название нестандартного твердого вещества) в пластмассы и мягкие "резиновые состояния" при высоких температурах.

из - за изменения температуры все вещества могут расширяться и сужаться. до TG тепловые расширения базы обычно были низкими и умеренными. термомеханический анализ (тма) позволяет фиксировать размеры базы с изменением температуры. при экстраполяции точки пересечения пунктирных линий, удлиненных двумя кривыми, могут быть использованы для указания температуры, т.е. Поскольку z - cte листа влияет на надежность готового листа и имеет более важное значение для сборки в нижнем течении, все операторы не могут игнорировать этот фактор. Следует отметить, что медные стенки отверстия с небольшим температурным расширением также будут демонстрировать меньшую нагрузку и, следовательно, должны быть более надежными. Однако, как правило, TG считается достаточно постоянной температурой. На самом деле, это не зависит от кривых Дуг, и физические свойства пластин начнут сильно меняться, когда их температура повысится вблизи ТГ.

Рисунок 1. это описание тма для измерения образцов Tg. при нагревании образца толщина z - осевой пластины постепенно увеличивается, когда кривая теплового расширения преобразуется из стекла комнатной температуры в наклон ± - 1cte при остановке при высокой температуре резины ± - 2cte наклон, соответствующий температурному диапазону перехода в режим TG

Помимо методов тестирования тма, существуют также метод дифференциального сканирования теплоты (ДСК) и динамический термодинамический анализ, которые могут быть измерены TG двумя способами. В отличие от тма, при анализе ДСК измеряется тепловой поток панели, соответствующий изменению температуры. теплопоглощающие или Экзотермические реакции изменят температуру смолы в диапазоне ТГ. Что касается ттг, измеренных ДСК, то он, как правило, был примерно на 5 × 13224 × 1313 × больше, чем тма. другой метод динамического термомеханического анализа DMA - это измерение соотношения между модульностью листа и температурой, которое должно быть выше 15°C, и регулирование IPC в большей степени соответствует измерениям тма.

В дополнение к измерению Tg пластин готовой продукции, вышеуказанный теплоанализатор тма также может поставить готовую продукцию в свою чашку для испытаний при высокой температуре, установленную в 260 ­ 131313131324 · 288 · 1313131313 × или 300 × ozoji в высокотемпературной среде, наблюдать за временем термического разрыва различных готовых пластин в направлении Z, далее именуемых T260, t288 и T300, при многократной сварке без свинца имитируются разрывы и трещины пластин. В настоящее время ipc - 4101b включил эти три подхода в нормативный перечень, который можно рассматривать как крупную реформу, предусматривающую отказ от использования свинца в панели FR - 4.

3.2 толкование коэффициента теплового расширения (CTES)

Many literatures have indicated that high Tg represents good resin quality, но не всегда так. Generally, высокая температура, несомненно, задержит быстрое тепловое расширение смолы до ее первоначального расширения, and its overall thermal expansion varies according to the type of plate. общее тепловое расширение листов с низким уровнем. Кроме того, adding some filler into resin can also reduce the temperature The CTE of the three resin materials shown in Figure 2 above shows that the Tg of material C is higher than that of material a, Но коэффициент теплового расширения материала C быстро повышается после TG, Таким образом, общее тепловое расширение гораздо больше, чем материал а, и еще хуже. пример а и в, if the CTE of the two materials are the same before and after TG, общее тепловое расширение материала в с высоким содержанием Tg по - прежнему ниже, чем материал A. finally, Хотя материалы B и C одинаковы для Tg, due to B The CTE after TG is low, Таким образом, общее тепловое расширение B относительно невелико.

также можно видеть, что три пластины Tg 175 × 13131324 × 1313 · одинаковая ось z, коэффициент термического расширения варьируется, что приводит к различным темпам теплового расширения. Основные различия между этими тремя материалами на рис. 3 заключаются в том, что коэффициент теплового расширения после отключения ТГ ± - 2cte неодинаков. В общем, чем ниже общий коэффициент теплорасширения плиты, тем выше надежность бронзовой стенки проходного отверстия.

На самом деле это не всегда так! прежде чем мы продолжим обсуждение других важных характеристик фундамента, мы должны сначала объяснить взаимоотношения между TG и CTE. одно из преимуществ высоких тд пластины состоит в том, что коэффициент теплового расширения оси z является низким, поэтому общее тепловое расширение является низким. Таким образом, это может замедлить отрицательное явление быстрого теплового расширения после TG и уменьшить остаточное напряжение в медных стенках.

Однако в некоторых особых случаях высокий уровень Tg - платы может быть больше, чем низкий Tg - лист CTE. Поэтому при выборе листов необходимо учитывать CTE. Хотя каждая панель идентична Tg, ее CTE может быть другой. при испытании на горячей циркуляции напряжение, которое испытывает медная стенка проходного отверстия, также будет отличаться. материал C на рис. 3 имеет двойное преимущество перед высоким уровнем Tg и низким уровнем CTE.