FAQ sui circuiti stampati

Al Gruppo NCAB riceviamo una moltitudine di domande da parte dei nostri clienti e del nostro stesso team. Qui di seguito abbiamo elencato alcune delle domande che riceviamo con maggiore frequenza ed aspetti che sono argomenti di discussione comune. Speriamo che questo elenco vi sia utile e rappresenti una fonte di riferimento o lo spunto per una discussione più approfondita.

Se non riuscite a trovare la risposta che state cercando, o se volete maggiori informazioni, si prega di contattare il Gruppo NCAB e saremmo più che lieti di aiutarvi.

ARGOMENTO DELLA DOMANDA

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

 

CATEGORIA: HDI

 

1. Cos’è un foro microvia?

 
Secondo la nuova definizione dell’IPC-T-50M un microvia è una struttura cieca con un rapporto d’aspetto massimo di 1:1 la quale si connette ad una piazzola con una profondità totale non superiore a 0,25 millimetri, misurati dalla superficie esterna.

Illustration of a microvia hole

 

2. Cos’è un foro cieco?

È un foro che collega uno strato esterno con un solo strato interno, ma non attraversa l'intero PCB. Questi fori possono essere eseguiti meccanicamente od utilizzando la tecnologia laser. La figura al punto 1 mostra un foro cieco praticato con tecnologia al laser.

 

3. Cos’è un foro interrato?

Si tratta di un foro che collega uno o più strati interni. Solitamente viene praticato meccanicamente.

 

4. Cos’è un PCB HDI?

L’IPC-2226 definisce l’HDI come un circuito stampato con una maggiore densità di connessioni per unità di superficie rispetto ai circuiti stampati (PCB) convenzionali. Essi presentano piste e isolamenti più sottili ≤ 100 µm / 0,10 mm, vias più piccoli (<150 µm) e piazzole più piccole 20 pad/cm2) rispetto a quelli utilizzati nella tecnologia PCB convenzionale.

Illustration of a HDI PCB
 

5. Esistono diversi tipi di caratteristiche HDI?

Il grafico seguente mostra le principali strutture - tipo I, tipo II e tipo III come definito dall’IPC-2226.

Tipo I. Definisce un singolo strato di microvia su uno od entrambi i lati del nucleo. Utilizza microvia placcati e PTH per l'interconnessione, adottando fori ciechi, ma non fori interrati.

Struttura HDI Tipo 1, in conformità all’IPC-2226
 
Tipo II. Definisce un singolo strato di microvia su uno od entrambi i lati del nucleo. Utilizza microvia placcati e PTH per l'interconnessione. Adotta fori ciechi ed interrati.
Struttura HDI Tipo 2, in conformità all’IPC-2226
 
Tipo III.Definisce almeno due strati di microvia su uno od entrambi i lati del nucleo. Utilizza microvia placcati e PTH per l'interconnessione. Adotta fori ciechi ed interrati.
Struttura HDI Tipo 3, in conformità all’IPC-2226

Terminologia di costruzione per definire la complessità strutturale dell’HDI:

  • 1+n+1 = singolo strato di microvia (come da esempi del tipo I e tipo II riportati sopra)
  • 2+n+2 = 2 strati di microvia (come da esempio del tipo III riportato sopra)
  • 3+n+3 = 3 strati di microvia

 

CATEGORIA: REGOLE DI PROGETTO

6. Qual è la dimensione minima del foro praticato sulla piazzola dello strato esterno/interno?

Questo aspetto varia da produttore a produttore, ma in generale si può affermare che la maggior parte dei produttori è in grado di praticarli come segue:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm
Illustrazione del foro praticato sulla piazzola

Per costruzioni più ristrette, richiedere la consulenza di uno dei tecnici NCAB.

 

7. Quando ho l’esigenza di piste di spessore superiore a quelle standard, quali larghezze posso adottare?

In generale, quanto maggiore è lo spessore della base di rame, tanto più ampia dovrebbe essere la pista. Una regola empirica prevede che con rame base da da 18 micron, la pista non deve essere più stretta di 0,1 mm (4 mil) e con rame base da 105 micron la pista non deve essere più stretta di 0,25 mm (10 mil).

Olika tjocklekar på ledarbredder

 

8. Quale spessore di rame finito possiamo aspettarci?

 
Vi è l’errata convinzione che a determinati pesi di rame corrispondano spessori esatti e che essi non si riducano durante la produzione di un PCB. Ad esempio 1 oz. = 35 um o ½ oz. = 18 um. In realtà l’IPC-6012 presenta in dettaglio lo spessore minimo accettabile delle lamine di rame e delle lamine dopo la placcatura in base alle tolleranze ammissibili, nonché le riduzioni della placcatura di rame durante la successiva lavorazione.
Qui di seguito mostriamo alcuni dei pesi di rame più diffusi e gli spessori finiti ammissibili.

Pertanto è fondamentale capire ciò di cui avete bisogno e specificarlo correttamente. In caso contrario sussiste il rischio di sovrastimare o sottostimare, il che può portare a costi eccessivi a seguito di un’errata progettazione. Per maggiori informazioni vi invitiamo a consultare i nostri tecnici.

Spessore lamina dello strato interno dopo la lavorazione
Peso del rame di base Minimo finito dopo la lavorazione
1/2 oz. 11.4 um
1 oz. 24.9um
2 oz. 55.7um

Spessore conduttore esterno dopo placcatura e lavorazione
Kopparfolietjocklek Minimo finito dopo la lavorazione Classe 2 Minimo finito dopo la lavorazione Classe 3
1/2 oz. 33.4um 38.4um
1 oz. 47.9um 52.9um
2 oz. 78.7um 83.7um

CATEGORIA: TERMINOLOGIA

9. Cos’è il “aspect ratio”?

Il rapporto tra il diametro del foro e la sua lunghezza. Quando un produttore afferma che la sua produzione ha un "rapporto" di 8:1, ciò significa, per esempio, che il diametro foro è di 0,20 mm in un PCB dello spessore di 1,60 mm.
Per strutture HDI, la proporzione adatta per microvia è normalmente 0,8:1, con 1:1 preferibile per la facilità di placcatura.

Illustration of aspect ratio 8:1 och 4:1

 

10. Cos’è la placcatura di rame?

La placcatura di rame è lo strato continuo di rame placcato che è depositato nella parete del foro e che si estende sulla superficie del PCB (o la superficie del nucleo dello strato interno se parte di una struttura HDI) per un minimo di 25 um.

Per i requisiti di classe 2 lo spessore del deposito di superficie della placcatura in rame è di un minimo di 5 um, mentre per i requisiti della classe 3 esso può variare in base alla localizzazione della caratteristica ed alle situazioni interne alla struttura. Per ulteriori informazioni sui requisiti della classe 3 vi preghiamo di consultare i nostri tecnici.

 
Viahålsplugging typ VI-b täckt med lödmask

 

CATEGORIA: FORO DI VIA

11. Quale tipo di tappatura è raccomandata per il foro via?

 
La tipologia preferita di tappatura per il prodotto standard (che non include il foro di via “capped”) è il tipo VI IPC 4761 riempito e rivestito, con l'obiettivo del riempimento completo. L'immagine presentata sotto mostra il tipo VI con copertura della maschera di saldatura liquida.

Viahålsplugging typ VI-b täckt med lödmask

La tappatura su lato singolo non è raccomandata (compreso tipo II tendinato e rivestito) per via del rischio di deposito di prodotti chimici o della presenza di sfere di saldatura nelle finiture HASL (Lead free e SnPb).

 

12. Cos’è un foro di via capped?

La tecnologia capped via prevede il riempimento dei fori dopo la placcatura
degli stessi, in modo che la superficie sia completamente metallizzata con un spessore minimo di rame/placcatura di 5 um per i requisiti di classe 2, o 125 um per i requisiti di classe 3.

Si muove dall’assunto che il materiale di riempimento sia resina epossidica anziché maschera di saldatura, poiché la resina epossidica riduce al minimo il rischio di soffiature o l'espansione del riempimento durante le operazioni di saldatura. Ciò può essere classificato in IPC-4761 come fori di tipo VII - filled e capped via. Solitamente questa tecnologia viene utilizzata per progetti con applicazioni "via in pad" o BGA, in cui sono richieste caratteristiche di elevata densità.

 

CATEGORIA: MATERIALE

13. Per la saldatura senza piombo devo utilizzare un materiale FR4 con un Tg elevato (Tg = temperatura di transizione vetrosa)?

No, non necessariamente. Ci sono molti fattori da tenere in considerazione, ad esempio il numero di strati, lo spessore del PCB ed anche una buona comprensione del processo di assemblaggio (numero di cicli di saldatura, durata delle temperature superiore a 260 gradi, ecc.). Alcune ricerche hanno dimostrato che un materiale con un valore Tg "standard" ha fornito prestazioni addirittura migliori rispetto ad alcuni materiali con un valore Tg più elevato. Si noti che il valore Tg viene superato anche con la saldatura a piombo.

L’elemento di maggiore rilevanza è il comportamento del materiale a temperature superiori al valore di Tg (post Tg); così, conoscere i profili di temperatura a cui la scheda sarà sottoposta vi aiuterà a valutare le caratteristiche prestazionali necessarie.

 

14. Quali sono le caratteristiche dei materiali di cui tener conto nella scelta di essi?

 
Le principali caratteristiche che prenderemmo in considerazione per prime includono:

CDT
Una misura della capacità di dilatazione termica di un corpo. Critica in asse Z - tipicamente superiore alla Tg e l’espansione è maggiore. Se la CDT è insufficiente possono verificarsi dei guasti durante l'assemblaggio, perché il materiale si espande rapidamente al di sopra della Tg.


Figura a sinistra: rottura del rivestimento del foro/foro rotto      Figura a destra: Lifted land

I materiali possono avere la medesima Tg ma una diversa CDT - È preferibile una CDT più bassa. Allo stesso modo alcuni materiali possono avere valori di Tg più elevati, ma anche una CDT più elevata (eventualità peggiore) post Tg.

 
Tg / TEMPERATURA DI TRANSIZIONE VETROSA
Il valore Tg è la temperatura alla quale il materiale si modifica, passando dallo stato di materiale simile al vetro con ragionevole rigidità ad un materiale più elastico e flessibile, simile alla plastica. Questo è un fattore importante, perché al di sopra della Tg le proprietà dei materiali cambieranno.

Td / TEMPERATURA DI DECOMPOSIZIONE
Questa è una misura della decomposizione del materiale. Il metodo di analisi misura il punto in cui si registra un decremento ponderale del materiale pari al 5%, ossia il punto in cui l'affidabilità è compromessa e può verificarsi una delaminazione.
Un PCB più affidabile richiederà una Td ≥ 340° C.


Degradazione della resina epossidica in materiale FR4.
 

T260 / T288 / TEMPO DI DELAMINAZIONE
Questo è il metodo per determinare il momento in cui lo spessore del PCB è irreversibilmente cambiato ad una temperatura predefinita (in questo caso 260 o 288) - ossia quando il materiale si espande a tal punto da determinare una delaminazione.

 

15. Per la saldatura senza piombo devo utilizzare un materiale FR4 con la Td più elevata (Td = temperatura di decomposizione)?

Un valore Td più elevato è preferibile soprattutto se la scheda è tecnicamente complessa ed esposto ad una serie di saldature di rifusione, ma questo può comportare costi elevati. Conoscere il proprio processo di assemblaggio può contribuire a rendere le scelte giuste.

 

16. Qual è la differenza tra "DCD” e "non DCD" come sistema d’indurimento della resina epossidica in materiali FR4?

La DCD (diciandiammide) è di gran lunga il sistema d’indurimento più comune per questa resina epossidica; fornisce normalmente un valore Td di circa 300-310 °C mentre una "nonDCD", cioè un’epossidica fenolica curata, ha un valore Td di circa 330-350 °C e presenta dunque una migliore resistenza alla temperatura più elevata.

 

17. Cosa significa l’acronimo “CAF”?

CAF (filamento conduttivo anodico) significa che ci sarà una reazione elettrochimica tra l'anodo e il catodo di rame, il che può provocare un cortocircuito interno nel materiale.

 

18. Quale superficie di PCB è preferibile per la saldatura senza piombo?

Non esiste una "superficie migliore"; tutte le superfici hanno i loro pro e contro. Quella da preferire dipende da numerosi fattori. Vi invitiamo a consultare i nostri tecnici od a rivedere le informazioni sulle finiture delle superfici riportate in questa sezione del sito.

 

19.Quali sono le regole per quanto riguarda i ritardanti di fiamma? In eletronica esisteva un divieto nazionale contro il TBBP-A?

No, l'indagine ha rivelato che per ragioni di ordine pratico il divieto non è possibile.

 

20. Qual è la differenza tra il ritardante di fiamma aggiunto in forma reattiva ed in forma additiva?

Il ritardante di fiamma reattivo è legato chimicamente alla resina epossidica e non si dissolve, migrando fuori dal prodotto sotto forma di residuo.

 

21. A quanti cicli di riflusso possono resistere i materiali FR4?

È difficile fornire una risposta precisa, ma abbiamo condotto dei test del materiale con un massimo di 22 riflussi, quattro dei quali a temperatura di picco di 270 °C. Lo stress dopo 22 riflussi è notevole ed il materiale può degradarsi ma tutte le connessioni hanno mantenuto la loro funzionalità.
La nostra raccomandazione è di scegliere un materiale di grado superiore, che presenti un numero di strati superiore a 6 ed uno spessore superiore a 1,6 mm.

Circuito per test di FR4 dopo riflussi multipli

 

CATEGORIA: RoHS

22. Le direttive RoHS o WEEE richiedono la marcatura del PCB?

No, ma per motivi pratici i PCB che hanno HASL senza piombo devono essere indicati chiaramente affermando la loro compatibilità RoHS a causa del rischio di confusione con HASL piombo.

 

23. I PCB conformi alla direttiva RoHS sono anche privi di alogeni?

No, non necessariamente. La direttiva RoHS vieta due ritardanti di fiamma, brominati, i PBB (bifenili polibromurati) e i PBDE (eteri di bifenile polibromurati). Ciò che viene normalmente utilizzato nei PCB è un ritardante di fiamma brominato chiamato TBBP-A (Tetrabromobisfenolo A).

CHIEF OPERATING OFFICER