Usein kysytyt kysymykset

Asiakkaat ja oma tiimimme kysyvät NCAB Groupilta mitä erilaisimpia kysymyksiä. Tässä on lueteltu joitakin yleisimmin esitetyistä kysymyksistä ja yleisiä keskustelunaiheita. Toivottavasti tämä luettelo auttaa joko tietolähteenä tai kimmokkeena syvällisemmälle keskustelulle.

Jos et löydä etsimääsi vastausta tai haluat lisätietoja, ota yhteyttä NCAB Groupiin. Autamme mielellämme.

AREA OF QUESTION

HDI | Via hole | Terminology | Design rules | Material | RoHS

 

CATEGORY: HDI

 

1. Mikä on mikroläpivienti?

 
IPC-T-50M-standardin uuden määrityksen mukaan mikroläpivienti on sokea läpivienti, jonka suurin sivusuhde on 1:1 ja jonka kokonaissyvyys on korkeintaan 0,25 mm, mitattuna läpiviennin pinnan juotospisteestä pohjassa olevaan juotospisteeseen.
A microvia hole

 

2. Mikä on sokea läpivienti?

Se on reikä, joka alkaa ulkokerroksesta, mutta se ei yllä koko piirilevyn läpi. Nämä reiät porataan mekaanisesti tai tehdään lasertekniikalla.
Kohdan 1 kuvassa on lasertekniikalla tehty sokea läpivienti.

 

3. Mikä on haudattu läpivienti?

Se on reikä yhden tai useamman sisäkerroksen välillä. Ne porataan yleensä mekaanisesti. Niitä ei voida nähdä piirilevyn pinnalta.

 

4. Mikä on HDI-piirilevy?

IPC- 2226:n mukaan HDI on piirilevy, jossa johtimia on tiheämmin yksikköpinta-alalla kuin tavallisissa piirilevyissä (PCB). Niissä on kapeammat sekä ohuemmat johtimet ja myöskin välit ≤ 100 µm / 0,10 mm, pienemmät läpiviennit (<150 µm) ja sisäkerroksessa laservia’n kohdekontakti 20 juotospistettä/cm2) kuin tavallisessa piirilevytekniikassa.

A HDI PCB

 

5. Onko erilaisia HDI-rakenteita saatavilla?

Alla oleva kuva esittää päärakenteet – Tyyppi I, Tyyppi II ja Tyyppi III standardin IPC- 2226 mukaan.

Tyyppi I. Yksi mikroläpivientikerros ytimen (core) toisella tai molemmilla puolilla. Liitäntöihin käytetään sekä metalloituja mikroläpivientejä että porattuja kuparoituja reikiä. Läpiviennit voivat olla sokeita mutta ei haudattuja.
Type 1 HDI structure according to IPC-2226
 
Tyyppi II. Yksi mikroläpivientikerros ytimen (core) toisella tai molemmilla puolilla. Liitäntöihin käytetään sekä metalloituja mikroläpivientejä että porattuja kuparoituja reikiä. Läpiviennit voivat olla sokeita ja haudattuja.
Type 2 HDI structure according to IPC-2226
 
Tyyppi III. Vähintään kaksi mikroläpivientikerrosta ytimen (core) toisella tai molemmilla puolilla. Liitäntöihin käytetään sekä metalloituja mikroläpivientejä että porattuja kuparoituja reikiä. Läpiviennit voivat olla sokeita ja haudattuja.
Type 3 HDI structure according to IPC-2226

Rakennetta koskeva terminologia, joka määrittää HDI-rakenteen vaativuuden:

  • 1+n+1 = yksi mikroläpivientikerros (kuten edellisen esimerkin tyyppi I ja tyyppi II)
  • 2+n+2 = 2 mikroläpivientikerrosta (kuten edellisen esimerkin tyyppi III)
  • 3+n+3 = 3 mikroläpivientikerrosta

 

CATEGORY: DESIGN RULES

6. Mikä on pädin reiän vähimmäiskoko ulko-/sisäkerroksessa?

Se vaihtelee eri valmistajien välillä, mutta suurin osa valmistajista voi yleensä tuottaa ne seuraavan kokoisina:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm

Illustrating pad size hole
Ota yhteyttä NCAB:n tekniseen asiantuntijaan, jos kyseessä ovat tiheämmät rakenteet.

 

7. Mitä johdinleveyksiä voin käyttää, jos tarvitsen tavallista paksummat kuparit?

Nyrkkisääntönä on, että mitä paksumpi kupari, sitä leveämpi johdin. Yksi perussääntö on se, että 18 µm:n paksulla kuparilla, johdin ei saisi olla kapeampi kuin 0.1 mm (4 mil) ja 105 µm:n kuparialustalla johdin ei saisi olla kapeampi kuin 0.25 mm (10 mil).

Track widths of pcb

 

8. Kuinka paljon kuparin paksuus muuttuu niin sisä- kuin ulkokerroksella näiden valmistusprosessien jälkeen?

 
On virheellistä olettaa, että lähtökuparin painot varmistavat määritellyt, tarkat paksuudet ja että ne eivät vähenisi piirilevyn valmistuksen aikana. Esimerkiksi 1Oz. = 35um tai ½Oz. = 18 um.
Standardissa IPC-6012 on määritetty kuparifolion ja kuparoinnin jälkeisen folion hyväksyttävät vähimmäispaksuudet, joka perustuvat kuparifolioiden sallittuihin toleransseihin ja kuparipäällysteen kuparimäärän vähenemiseen prosessoinnin aikana.
Alla on esitetty yleisimmät kuparipainot ja sallitut lopulliset paksuudet.

Siksi on erittäin tärkeää ymmärtää, mitä lopullisia kuparipaksuuksia tarvitaan, ja määrittää se oikein niin sisä- kuin ulkokerroksille – jos näin ei tehdä, vaarana on alispesifiointi tai ylispesifiointi, joka voi johtaa rakenteen tarpeettoman suuriin kustannuksiin. Ota yhteyttä teknisiin asiantuntijoihimme, jos haluat lisätietoja.

Sisäkerrosfolion paksuus prosessoinnin jälkeen
Kuparifolion lähtö/ alkuperäinen paino Minimipaksuus mikroetsausprosessin/ puhdistuksen jälkeen
1/2oz. 11.4 um
1 oz. 24.9um
2 oz. 55.7um

Ulkoisen johtimen paksuus kuparoinnin ja prosessoinnin jälkeen
Kuparifolion lähtö/ alkuperäinen paino Minimipaksuus kuparipinnoitusprosessin jälkeen, Luokka 2 Minimipaksuus kuparipinnoitusprosessin jälkeen, Luokka 3
1/2 oz. 33.4um 38.4um
1 oz. 47.9um 52.9um
2 oz. 78.7um 83.7um

 

CATEGORY: TERMINOLOGY

9. Mikä on ”aspect ratio”?

Se on reiän halkaisijan suhde reiän pituuteen (= levyn paksuus). Jos valmistaja ilmoittaa ”aspect ratio:ksi” 8:1, niin esimerkiksi 1.60 mm paksussa piirilevyssä reiän halkaisija on 0.20 mm.
HDI-rakenteissa laserilla tehtävän mikroläpiviennin sopiva sivusuhde on yleensä 0,8:1. Kuparoinnin helpottamiseksi 1:1 on suositeltava.

Illustration of aspect ratio

 

10. Mikä on kuparinen wrap?

Kuparinen wrap (peitto) on katkeamaton kuparointi, joka alkaa reiän seinämän sisäpuolelta ja jatkuu piirilevyn pinnalle (tai sisäkerroksen pinnalle HDI-rakenteessa) vähintään 25 um:n verran
 
PCB with copper wrap
 
Luokan 2 vaatimustasolla, wrap- kerrostuman vähimmäispaksuus on 5 um, mutta luokassa 3 tämä vaihtelee sen mukaan, missä kohdassa rakennetta kyseinen osa on. Ota yhteyttä teknisiin asiantuntijoihimme, jos haluat lisätietoja luokan 3 vaatimuksista.

 

CATEGORY: VIA HOLE

11. Millaista läpiviennin täyttöä suositellaan?

 
Vakiotuotteelle (ei sisällä peitettyä läpivientiä) suositeltu täyttötapa on standardin IPC-4761 Tyypin VI mukainen täyttäminen ja päällystäminen, tavoitteena läpivientireiän täyttyminen. NCAB Groupin yleisen spesifikaation mukaan ≥ 70 % on hyväksyttävä! Kuvassa on Tyyppi VI juotteenestopinnoitteella.

PCB type VI with liquid soldermask coverage

Yksipuolista täyttöä (mukaan lukien Tyypin II peitetty ja päällystetty, ei suositella koska syövyttäviä/ kemiallisia aineita saattaa jäädä ”loukkuun” ja ne aiheuttavat kupariseinämän syöpymäriskin! Myöskin juotospallot ovat todennäköisiä käytettäessä HASL-pinnoitteita (LF ja SnPb).

 

12. Mikä on peitetty mikroläpivientireikä?

Peitetyssä läpiviennissä, läpivientireiän päälle on lisätty kuparointi, niin että pinta on täysin metalloitu. Kuparoinnin/päällysteen vähimmäispaksuus on 5 um luokan 2 vaatimustasolle tai 12 um luokan 3 vaatimustasolle.

Se edellyttää, että läpiviennin täyttömateriaalina käytetään epoksihartsia eikä juotteenestopinnoitetta, sillä epoksi minimoi ilmakuplien muodostumisriskin ja täyttöaineen laajentumisriskin juottamisen yhteydessä. Se voidaan luokitella IPC 4761 -standardin tyypiksi VII – täytetyt ja peitetyt läpivientireiät. Sitä käytetään yleensä rakenteissa, joissa läpivienti on pädissä, tai BGA-sovelluksissa, jotka vaativat suurempaa osien tiheyttä.

 

CATEGORY: MATERIAL

13. Onko lyijyttömän juotoksen yhteydessä käytettävä FR4-materiaalia, jonka Tg-arvo on korkea?

Ei välttämättä. Siihen vaikuttavat monet tekijät, kuten kerrosten lukumäärä, piirilevyn paksuus ja kokoonpanoprosessin hyvä tuntemus (juotosjaksojen lukumäärä, aika yli 260 asteessa jne.). Eräät tutkimukset ovat osoittaneet, että materiaalit, joiden Tg-arvo on vakiotasoa, ovat antaneet parempia tuloksia kuin korkeamman Tg-arvon materiaali. Huomaa, että Tg-arvo ylitetään jopa lyijyllisessä juottamisessa.
Tärkeintä on materiaalin käyttäytyminen Tg-arvon ylittävissä lämpötiloissa (post Tg). Kun tunnetaan lämpötila-alueet, joille levy altistuu, tarvittavia suorituskykyominaisuuksia on helpompi arvioida.

 

14. Mitkä materiaalin ominaisuudet ovat tärkeitä materiaalin valinnassa?

 
Seuraavassa on esitetty mielestämme tärkeimmät ominaisuudet:

CTE
Ilmoittaa, kuinka paljon materiaali laajenee kuumennettaessa. Kriittinen Z-akselilla – tyypillisesti Tg-arvon ylittävissä lämpötiloissa laajentuminen on suurempaa. Jos CTE ei ole riittävä, kokoonpanon aikana voi esiintyä vikoja materiaalin laajentuessa nopeasti Tg-arvon ylittävissä lämpötiloissa.

Materiaaleilla voi olla eri CTE samasta Tg-arvosta huolimatta – alhaisempi CTE on parempi. Joillakin materiaaleilla voi olla korkeampi Tg-arvo, mutta myös korkeampi (huonompi) CTE Tg-arvon ylittävissä lämpötiloissa.

Left image: Barrel crack/broken hole      Right image: Lifted land

Tg / LASITTUMISLÄMPÖTILA
Tg-arvo on lämpötila, jossa materiaali muuttuu kohtuullisen jäykästä lasimaisesta materiaalista elastisemmaksi ja taipuvammaksi muovimaiseksi materiaaliksi. Tärkeä tekijä, koska materiaalin ominaisuudet muuttuvat Tg-arvon ylittävissä lämpötiloissa.

Td / HAJOAMISLÄMPÖTILA
T260 / T288 / AIKA IRTILAMINOITUMISEEN
Tällä menetelmällä määritetään aika, jonka piirilevy kestää esimääritetyssä lämpötilassa (260 tai 288 tässä tapauksessa) ennen kuin se muuttuu peruuttamattomasti eli materiaali laajenee niin paljon, että se irtilaminoituu.

Degradation of epoxy resin within FR4.
 

T260 / T288 / AIKA IRTILAMINOITUMISEEN

Tällä menetelmällä määritetään aika, jonka piirilevy kestää esimääritetyssä lämpötilassa (260 tai 288 tässä tapauksessa) ennen kuin se muuttuu peruuttamattomasti eli materiaali laajenee niin paljon, että se irtilaminoituu.

 

15. Onko lyijyttömän juotoksen yhteydessä käytettävä FR4-materiaalia, joka Td-arvo on korkea?

Suurempi Td-arvo on suositeltava, etenkin jos levy on teknisesti vaativa ja altistuu useille juotosvaiheille, mutta se voi johtaa korkeampiin kustannuksiin. Kokoonpanoprosessin tuntemus helpottaa oikean ratkaisun valintaa.

 

16. Mitä eroa on “Dicy”- ja ”nonDicy”-kovettimilla FR4-epoksin yhteydessä?

Dicy (disyaanidiamiini) on kaikista yleisin kovetin tälle epoksille ja antaa normaalisti noin 300–310 °C:n Td-arvon. Kun taas nonDicy-kovetetun eli fenolikovetetun epoksin Td-arvo on noin 330–350 °C, ja se kestää siksi paremmin korkeita lämpötiloja.

 

17. Mitä “CAF” tarkoittaa

CAF (Conductive Anodic Filament) tarkoittaa, että kuparianodin ja katodin välillä tapahtuu sähkökemiallinen reaktio, joka voi aiheuttaa sisäisen oikosulun materiaalissa.

 

18. Mikä pinnoite on paras lyijyttömään juottamiseen?

Parasta pinnoitetta ei voida nimetä, sillä kaikilla pinnoitteilla on etuja ja haittoja. Paras pinnoite riippuu useista tekijöistä. Ota yhteyttä tekniseen asiantuntijaamme tai lue pinnoitteita käsittelevä kohta verkkosivustollamme.

 

19. Mitkä säännöt koskevat palonestoaineita, ja asetettiinko elektroniikkateollisuudessa paljon käytetylle TBBP-A-palonestoaineelle kielto?

Ei, sillä tutkimuksen mukaan sitä ei ollut mahdollista kieltää käytännöllisistä syistä.

 

20. Mitä eroa on palonestoaineella, joka on lisätty reaktiivisessa muodossa, ja palonestoaineella, joka on lisätty lisäaineena?

Reaktiivinen palonestoaine on kemiallisesti osa epoksia, eikä se hajoa ja poistu tuotteesta jätteenä.

 

21. Kuinka monta reflow-jaksoa FR4-materiaalit kestävät?

Tarkkaa vastausta on vaikea antaa, mutta me olemme tehneet testejä materiaaleilla 22 reflow-jaksoon asti, joista neljässä huippulämpötila oli 270 °C. 22 reflow-jakson jälkeen rasitus on huomattava ja materiaali voi heiketä, mutta kaikki johtimet säilyivät ehjinä.
Suosittelemme valitsemaan korkean Tg-arvon materiaalin, jos kerroksia on enemmän kuin kuusi ja paksuus on yli 1,6 mm.

FR4 test board following multiple reflows

 

CATEGORY: RoHS

22. Edellyttävätkö RoHS- tai WEEE-direktiivit piirilevyn merkintää?

Eivät, mutta käytännön syistä lyijyttömällä HASL-pinnoitteella varustetut piirilevyt on hyvä merkitä selvästi, mikä osoittaa niiden RoHS-yhteensopivuuden, niin ettei niitä sekoiteta lyijyllisellä HASL-pinnoitteella käsiteltyihin piirilevyihin.

 

23. Ovatko RoHS-yhteensopivat piirilevyt myös halogeenittomia?

Eivät välttämättä. RoHS-direktiivi kieltää kahden bromatun palonestoaineen käytön, PBB:n (polybromatut bifenyylit) ja PBDE:n (polybromidifenyylieetteri). Yleensä piirilevyissä käytetään bromattua paloestoainetta TBBP-A (tetrabromibisfenoli A).

CHIEF OPERATING OFFICER