Veelgestelde vragen over printplaten

Zowel onze klanten als ons eigen team stelt regelmatig vragen aan de NCAB Group. Hieronder vindt u een overzicht van de meestvoorkomende vragen en onderwerpen die regelmatig aan bod komen. Hopelijk kan deze lijst u helpen en dient hij als referentiepunt of eventueel zelfs als aanleiding tot een diepgaande discussie.

Als u geen geschikt antwoord kunt vinden of graag meer details wenst, neemt u het best contact op met de NCAB Group. Wij helpen u graag verder.

Vragen

HDI

Wat is een microvia (microvia hole)?

Volgens de nieuwe definitie in IPC-T-50M is een microvia een blinde structuur met een maximale aspectratio van 1:1 die eindigt op een doelland met een totale diepte van maximum 0,25mm, gemeten van de bronlandfolie van de structuur tot het doelland.

Wat is een blinde via (blind via hole)?

Dit is een gat dat loopt van een buitenlaag naar de binnenlaag, maar niet door de volledige printplaat. Deze gaten kunnen mechanisch of met behulp van lasertechnologie worden geboord. De afbeelding toont een blinde via die met een laser is geboord.

A microvia hole

Wat is een verborgen via (buried via hole)?

Dit is een gat tussen een of meerdere binnenlagen. Deze worden doorgaans mechanisch geboord.

Wat is een HDI-printplaat?

IPC-2226 definieert HDI als een printplaat met een hogere bedradingsdichtheid per oppervlakte-eenheid ten opzichte van conventionele printplaten. Zij beschikken over fijnere lijnen en ruimtes ≤ 100 µm / 0,10mm, kleinere via’s (<150 µm) en capturepads <400 µm / 0,40mm en een hogere dichtheid van aansluitpads (>20 pads/cm2) in vergelijking met conventionele printplaattechnologie.

A HDI PCB

Zijn er verschillende soorten HDI-eigenschappen?

Onderstaande afbeeldingen tonen de belangrijkste structuren – type I, type II en type III zoals gedefinieerd in IPC-2226.

Type I. Definieert een enkele microvialaag aan een of beide zijden van de kern. Gebruikt zowel plated microvia’s als PTH voor interconnectie. Gebruikt blinde via’s, geen verborgen via’s.

Type 1 HDI structure according to IPC-2226

Type II. Definieert een enkele microvialaag aan een of beide zijden van de kern. Gebruikt zowel plated microvia’s als PTH voor interconnectie. Gebruikt blinde en verborgen via’s.

Type 2 HDI structure according to IPC-2226

Type III. Definieert minstens twee microvialagen aan een of beide zijden van de kern. Gebruikt zowel plated microvia’s als PTH voor interconnectie. Gebruikt blinde en verborgen via’s.

Type 3 HDI structure according to IPC-2226

Constructieterminologie die de mate van de HDI-constructie definieert:

  • 1+n+1 = enkele microvialaag (zoals in bovenstaande voorbeelden van type I en type II)
  • 2+n+2 = 2 microvialagen (zoals in bovenstaande voorbeelden van type III)
  • 3+n+3 = 3 lagen microvia’s

FLEX/RIGID-FLEX

Welke structuren zijn er beschikbaar voor flexibele en stijf-flexibele printplaten?

Er zijn talloze verschillende structuren beschikbaar. De meest gebruikelijke worden hieronder genoemd:

Eenzijdig flexibel (IPC-60103 type 1) Coverlay (polyimide + lijm) gehecht op lijmvrije eenzijdige FPC-kern. Met of zonder verstijving.

Single sided flex structure

Dubbelzijdig flexibel (IPC-6013 type 2) Coverlay gehecht op lijmvrije dubbelzijdige FPC-kern (twee geleidende lagen) met PTH. Met of zonder verstijving.

Double sided flex structure

Meerlaags flexibel (IPC-6013 type 3) Coverlay gehecht op beide zijden van een lijmvrije constructie met drie of meer geleidende lagen met PTH. Tot 4L mogelijk.

Multilayer flex structure

Traditionele stijf-flexibele constructie (IPC-6013 type 4) Meerlaagse combinatie van stijf en flexibel circuit met drie of meer lagen met PTH. Tot 22L mogelijk, met 10L flexibele lagen.

Traditional rigid flex construction

Asymmetrische stijf-flexibele constructie, waarbij de FPC zich bevindt op de buitenste laag van de stijve constructie. Drie of meer lagen met TPH.

Asymmetrical rigid flex construction

Meerlaagse stijf-flexibele constructie met verborgen / blinde via (microvia) als onderdeel van de stijve constructie. 2 lagen microvia kunnen worden gerealiseerd. Constructie kan ook twee stijve structuren bevatten als onderdeel van een homogene opbouw. Tot 2+n+2 HDI structuur mogelijk.

Multilayer rigid flex construction

Book-binder en air-gap-structuur – een complexe structuur Met ruimtes tussen de lagen flexibel voor betere flexibiliteit van de FPC. Flexibele lagen kunnen op de book-binder-constructies verschillende lengtes hebben om de samendrukking van de binnenste flexibele lagen binnen de buigradius te minimaliseren.

Book-binder and air-gap build

Hoe bereken je de correcte lengte van het flexibele deel van een stijf-flexibele structuur om een minimale buigradius mogelijk te maken?

Gedetailleerde berekeningen zijn beschikbaar in IPC-2223, paragraaf 5.2.3.3 voor zowel statische als dynamische buigingen. Deze moeten worden gebruikt voor verificatie van het uiteindelijke ontwerp. Hieronder vindt u echter een aantal basisrichtlijnen gebaseerd op de dikte van het flexibele materiaal:

Illustration of a correct length of flex part of a rigid flex structure
FLEX TYPEMINIMUM BEND RADIUS
Single sided flex3 – 6 x circuit thickness
Double sided flex7 – 10 x circuit thickness
Multilayer flex10 – 15 x circuit thickness
Dynamic application20 – 40 x circuit thickness

Wat is het verschil tussen semi-flexibel en stijf-flexibel?

Semi-flexibel is in feite een ‘standaard’ meerlaagse printplaat gebouwd met specifieke types FR4 die tot op een specifieke tolerantie is gebogen zodat het resulterende dunnere gebied een flexibel/buigend deel vormt van de traditioneel stijve FR4. Semi-flexibel is geschikt voor statische applicaties (flexibel gebruiksklaar), of met een zeer beperkt aantal buigingen.

Illustration of the difference between semi-flex and rigid-flex

Wat is het verschil tussen flexibele systemen met en zonder kleefstof?

Voor constructies waarvoor lijmsystemen worden gebruikt, wordt lijm gebruikt om het koper aan de flexibele kern te hechten. Als zodanig dringt deze kleeflaag samen met de volledige coverlay door in de stijve constructie en direct in het gat. De grotere uitzettingscoëfficiënt verhoogt het risico op PTH-problemen, zoals scheuren en defecten van via-gaten als gevolg van de uitzetting, terwijl de aanwezigheid van dit materiaal in het gat zelf problemen met de vorming van koper in de gatwand kan veroorzaken als gevolg van slechte uitsmering van de lijm.

Illustration of the difference between adhesive and adhesiveless flex systems.

De oplossing voor het verbeteren van de betrouwbaarheid van via / PTH was om over te stappen op lijmvrije met koper beklede systemen (koper direct aan polyimide gehecht) en de overlap van de coverlay in het stijve deel van de plaat te beperken. Dit zorgt voor een veel betrouwbaardere PTH-structuur zonder dat de lijm in het gat doordringt. Dit is verreweg de meest gebruikelijke benadering van stijf-flexibel.

DESIGN RULES

Wat is de minimale padgrootte op de buiten-/binnenlaag?

Dat varieert van fabrikant tot fabrikant, maar de volgende afmetingen zijn gangbaar:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm

Illustrating pad size hole
Voor strakkere constructies, neemt u het best contact op met een NCAB-technicus voor advies.
 

Als ik dikkere banen nodig heb dan normaal, welke baanbreedtes kan ik dan gebruiken?

Track widths of pcb

In het algemeen geldt: hoe dikker de koperbasis, hoe breder de baan moet zijn. De vuistregel stelt dat bij een koperbasis van 18 µm de baan niet smaller mag zijn dan 0,1 mm (4 mil), terwijl de baan bij een koperbasis van 105 µm niet smaller mag zijn dan 0,25 mm (10 mil).

Hoeveel afgewerkt koper is te verwachten?

Vaak wordt foutief gedacht dat een bepaald kopergewicht een exacte dikte met zich meebrengt en dat deze niet verdunt tijdens de productie van de printplaat. Bijvoorbeeld: 1 oz. = 35 µm of ½ oz. = 18 µm.
De norm IPC-6012 beschrijft echter de aanvaardbare minimale dikte van zowel koperfolies als folies na beplating op basis van toelaatbare toleranties van koperfolies en verdunningen van koperbeplatingen tijdens de verdere verwerking.
Hieronder worden enkele standaardkopergewichten en toelaatbare afgewerkte diktes opgesomd.

Het is dus absoluut essentieel om te begrijpen wat u nodig hebt en dit correct te specificeren – zo niet, loopt u het risico op onder- of overspecificatie, wat extra kosten voor het ontwerp tot gevolg kan hebben. Voor meer informatie raadpleegt u onze technici.

Foliedikte binnenlaag na verwerking
BasiskopergewichtMinimum afgewerkt na verwerking
1/2 oz.11.4 um
1 oz.24.9um
2 oz.55.7um
Dikte buitengeleider na beplating en verwerking
BasiskopergewichtMinimum afgewerkt na verwerking klasse 2Minimum afgewerkt na verwerking klasse 3
1/2 oz.33.4um38.4um
1 oz.47.9um52.9um
2 oz.78.7um83.7um

Moeten we niet-functionele pads laten zitten of verwijderen?

In IPC-2222A punt 9.1.4 is duidelijk vastgelegd dat de fabrikant deze niet moet verwijderen, maar veel fabrieken vragen toestemming om deze te verwijderen om een betere opbrengst in productie te bereiken. Als ze niet essentieel zijn voor de werking, raden we aan verwijdering toe te staan.

Illustration of removing or keeping non-functional pads.

TERMINOLOGY

Wat is de aspectratio?

De relatie tussen de diameter van het gat en de lengte ervan. Als een fabrikant stelt dat hun productie een aspectratio van 8:1 heeft, betekent dit bijvoorbeeld dat de diameter van het gat 0,20 mm is in een printplaat van 1,60 mm dik. Voor HDI-structuren is een geschikte aspectratio voor microvia’s doorgaans 0,8:1, terwijl 1:1 de voorkeur krijgt om de beplating te vergemakkelijken.

Illustration of aspect ratio

Wat is koperomwikkeling (copper wrap)?

Koperomwikkeling duidt op een proces waarbij beplaat koper continu wordt afgezet in het gat en doorloopt tot het oppervlak van de printplaat (of het oppervlak van de kern van de binnenlaag, indien onderdeel van een HDI-structuur) met minimaal 25 µm.

PCB with copper wrap

Dit hangt af van het vulmateriaal voor de via, nl. epoxyhars of een soldeermasker, aangezien epoxy het risico op luchtbellen of uitzetting van de vulling tijdens het solderen tot een minimum beperkt. Binnen IPC-4761 valt dit onder type VII – gevulde en afgedekte via’s. Dit type wordt doorgaans gebruikt voor ontwerpen met via’s in pads of in BGA-toepassingen waar behoefte is aan een hoge dichtheid.

Wat is gecontroleerde impedantie?

Het printplaatsignaal reist als het ware over een spoor dat de impedantie regelt. Dit betekent dat we de werking of snelheid van dat signaal op een punt langs het spoor kunnen regelen in verhouding tot de weerstand, elektrische capaciteit en geleidbaarheid van het betreffende spoor. Impedantie wordt ook in Ohm gemeten en het verschilt van weerstand, dat een DC-karakteristiek is. Impedantie is een AC-karakteristiek, wat betekent dat het gerelateerd is aan frequentie.

Bestaat er meer dan één soort impedantie?

Ja. Deze worden hieronder uitgelegd:

Differentiële impedantie – Impedantie van een paar geleiders met gelijke en tegengestelde polariteitssignalen – zelfde amplitude in tegenfase met elkaar.

Odd mode impedantie – Impedantie van één zijde van een paar geleiders die beide gelijke en tegenstelde polariteitssignalen hebben – zelfde amplitude en tegenfase.

Even mode impedantie – Impedantie van één zijde van een paar geleiders die beide gelijke polariteitssignalen hebben – zelfde amplitude en zelfde polariteit.

Common mode impedantie – Impedantie van een paar geleiders met gelijke signalen – zelfde amplitude en zelfde polariteit.

Wat is een thermische pad?

Gebruik voor SMD-componenten, vooral de kleinere, thermische pads om dezelfde thermische massa op beide uiteinden te simuleren teneinde tombstoning, gedraaide componenten en in het ergste geval gebroken componenten te voorkomen.

Close-up of a thermal pad
Close-up of a thermal pad

Voor doorsteekcomponenten gebruiken we thermische pads op de binnenste laagvlakken om uitvloeiing in het inwendige van de gaatjes te stimuleren. Formules voor thermische pads kunnen worden gevonden in de IPC-2220-serie.

Close-up of a thermal pad

Moet toestemming voor het aanbrengen van teardrops worden toegevoegd aan de inkoopdocumentatie?

Volgens de nieuwe IPC-6012D, paragraaf 3.4.2, mogen teardrops worden aangebracht op de banen als de platen voldoen aan klasse 1 & 2.

Illustration of adding of teardrops in the procurement documentation

Als u geen teardrops wilt, geef dit dan duidelijk aan in de inkoopdocumentatie. Voeg wel voldoende annulaire afstand toe.

Wat is de back-drilling techniek?

Voor hoogfrequente toepassingen moet signaalverlies worden voorkomen en daarom loopt, wanneer een laag verbonden is met een andere, het signaal door een via-gat dat beide lagen verbindt van de ene naar de andere laag. Als het signaal bijvoorbeeld in een 20-laagse plaat van laag 1 naar laag 2 gaat, wordt een deel van de via-structuur als ‘overtollig’ beschouwd en voor deze toepassing is het het best om het overtollige koper uit dit gat te verwijderen, aangezien het als antenne fungeert die het signaal beïnvloedt.

We gebruiken back-drilling (gecontroleerde diepte in de z-as) om het ‘overtollige’ koper in het gat uit te boren om een ​​betere signaalstabiliteit te krijgen. Over het algemeen geldt hoe minder ‘overtollig’ koper, des te beter het resultaat.
De back-drill moet 0,2 mm groter zijn dan de bijbehorende via.

Illustration of counter bore and back drilling technology.
BACK DRILLING / COUNTER BORE (mm)
A: Depth tolerance+/-0.20+/-0.15+/-0.10
B: Min. remain thickness and tolerance0.5+/-0.250.35+/-0.10.3+/-0.1

Wat betekent “UL-markering”?

Beveiliging is essentieel in de elektronica-industrie. Het is van cruciaal belang dat gebruikers op het eindproduct kunnen vertrouwen waar het gaat om aspecten als brand- en elektrische veiligheid. Dit betekent dat zowel de printplaat als de materialen waar deze uit bestaat aan de hoogste normen moeten voldoen. Om ervoor te zorgen dat de platen voldoen, is het gebruikelijk geworden om de samenstellende materialen of de printplaat zelf UL-certificatie te geven.

Maar wat is UL nu eigenlijk?
UL staat voor Underwriters Laboratories. Waarom is UL-certificering belangrijk? UL is een toonaangevend instituut en geniet een goede reputatie in de printplaatindustrie. Het bedrijf is onvervangbaar voor het testen van brand- en elektrische veiligheid. Klanten uit de hele wereld, waaronder bekende Chinese bedrijven, eisen dat fabrieken UL-certificering hebben. UL-certificering is daarom van groot belang voor printplaatfabrieken om veilige platen te produceren en toegang te krijgen tot de internationale markt.

VIA HOLE

Welk type viaplug wordt aanbevolen?

Voor standaardproducten (exclusief afgesloten via) wordt een viaplug van type VI conform IPC 4761 aanbevolen, gevuld en afgedekt, met een volledige vulling als doel. Onderstaande afbeelding toont een voorbeeld van type VI met een vloeibaar soldeermasker.

PCB type VI with liquid soldermask coverage

Enkelzijdige pluggen worden niet aanbevolen (inclusief type II, getent en afgedekt) vanwege problemen met vastrakende chemicaliën of het risico op soldeerballen in het geval van HASL-afwerkingen (LF en SnPb).

Wat is een afgesloten via (capped via hole)?

Een via is afgesloten wanneer beplating wordt toegevoegd over de via, zodat het oppervlak volledig gemetalliseerd wordt met een minimale koper-/plaatdikte van 5 µm voor vereisten volgens klasse 2 of 12 µm voor klasse 3.

Dit hangt af van het vulmateriaal voor de via, nl. epoxyhars of een soldeermasker, aangezien epoxy het risico op luchtbellen of uitzetting van de vulling tijdens het solderen tot een minimum beperkt. Binnen IPC-4761 valt dit onder type VII – gevulde en afgedekte via’s. Dit type wordt doorgaans gebruikt voor ontwerpen met via’s in pads of in BGA-toepassingen waar behoefte is aan een hoge dichtheid.

MATERIAL

Moet ik een FR4-materiaal met een hoge Tg-waarde (Tg = glasovergangstemperatuur) gebruiken voor loodvrij solderen?

Nee, niet per se. Er zijn veel factoren waarmee rekening moet worden gehouden, bijv. het aantal lagen, de dikte van de printplaat en een goede kennis van het assemblageproces (aantal soldeercycli, tijd boven 260°C enz.). Uit onderzoek blijkt dat een materiaal met een “standaard” Tg-waarde zelfs beter presteert dan sommige materialen met een hogere Tg-waarde. Merk op dat zelfs bij solderen met lood de Tg-waarde wordt overschreden.
De belangrijkste factor is hoe het materiaal zich gedraagt bij temperaturen boven de Tg-waarde (post-Tg), dus als u weet aan welke temperatuurprofielen de printplaat zal worden onderworpen, kunt u de nodige prestatie-eigenschappen evalueren.

Welke eigenschappen moeten worden overwogen bij de keuze van het materiaal?

 
De belangrijkste eigenschappen die wij eerst zouden overwegen zijn als volgt:

CTE
Meting van de uitzetting van het materiaal wanneer het wordt opgewarmd. Van kritisch belang voor de Z-as – doorgaans hoger dan Tg met sterkere uitzetting. Als de CTE onvoldoende is, kunnen er fouten optreden tijdens de assemblage terwijl het materiaal zich ver boven de Tg-waarde begint uit te zetten.

Afbeelding links: Gebarsten loop/gebroken gat  Afbeelding rechts: Omhooggekomen land

Materialen kunnen dezelfde Tg-waarde hebben met verschillende CTE – een lagere CTE is beter. Ook kunnen sommige materialen hogere Tg-waarden hebben, maar een hogere (slechtere) CTE-post-Tg.

Tg / GLASOVERGANGSTEMPERATUUR
De Tg-waarde is de temperatuur waarop het materiaal overgaat van een redelijk stijf glasachtig materiaal naar een elastischer, buigzamer plasticachtig materiaal. Zoals hierboven vermeld, is het belangrijk om te onthouden dat de materiaaleigenschappen veranderen.

Td / ONTBINDINGSTEMPERATUUR
Dit is een meting van de ontbinding van het materiaal. De analysemethode meet het punt waarop 5% van het gewicht van het materiaal verloren is – het punt waarop de betrouwbaarheid wordt beïnvloed en delaminatie kan optreden.
Beter betrouwbare printplaten hebben een Td ≥ 340℃ nodig.

Ontbinding van epoxyhars binnen FR4.

T260 / T288 / TIJD TOT DELAMINATIE
Deze methode bepaalt het moment waarop de dikte van de printplaat onomkeerbaar verandert bij een vooraf bepaalde temperatuur (260 of 288 in dit geval), d.w.z. wanneer het materiaal zo uitzet dat het delamineert.

Moet ik een FR4-materiaal met de hoogste Td-waarde (Td= ontbindingstemperatuur) gebruiken voor loodvrij solderen?

Een hogere Td-waarde is beter, vooral als het gaat om een technisch complexe printplaat die regelmatig opnieuw moet worden gesoldeerd, maar hierdoor kunnen de kosten oplopen. Als u uw assemblageproces door en door kent, kunt u beter geïnformeerde beslissingen nemen.

Wat is het verschil tussen de “Dicy”- en “nonDicy”-verhardingssystemen in het FR4-epoxy?

“Dicy” (Dicyandiamine) is verreweg het meestvoorkomende verhardingssysteem voor deze epoxy, met een typische Td-waarde van ongeveer 300–310°C. Daarentegen heeft “nonDicy”, d.w.z. een fenolische epoxy, een Td-waarde van ongeveer 330–350°C, wat betekent dat het beter bestand is tegen hogere temperaturen.

Wat betekent “CAF”?

CAF (Conductive Anodic Filament) betekent dat er een elektrochemische reactie zal zijn tussen de koperanode en de kathode, wat kan leiden tot een interne kortsluiting in het materiaal.

Welk printplaatoppervlak is het beste voor loodvrij solderen?

Het “beste oppervlak” bestaat niet; elk heeft zijn voor- en nadelen. De keuze hangt af van vele verschillende factoren. Raadpleeg onze technici of lees de informatie over oppervlakteafwerkingen in dit gedeelte van de website.

Wat zijn de regels met betrekking tot vlamvertragers – is het veelgebruikte TBBP-A nationaal verboden?

Nee, uit onderzoek bleek dat het onmogelijk verboden kan worden om praktische redenen.

Wat is het verschil tussen een vlamvertrager in reactieve of additieve vorm?

Een reactieve vlamvertrager is chemisch gebonden aan het epoxy en zal niet ontbinden of migreren uit het product als onderdeel van de afvalafvoer.

Tegen hoeveel reflowcycli zijn FR4-materialen bestand?

Het is moeilijk om een exact antwoord te geven, maar wij hebben tests uitgevoerd met materialen tot 22 reflows, waarvan 4 met een piektemperatuur van 270°C. Na 22 reflows staat het materiaal onder aanzienlijke spanning en kan het degraderen, maar alle verbindingen bleven wel steeds functioneel.
Wij raden aan om een hoogwaardiger materiaal te kiezen dat meer dan 6 lagen heeft en dikker dan 1,6 mm is.

FR4-testprintplaat na meerdere reflows

RoHS

Moet de printplaat worden gemarkeerd volgens de RoHS- of WEEE-richtlijnen?

Nee, maar om praktische redenen moeten loodvrije HASL-printplaten duidelijk als RoHS-compatibel worden gemarkeerd door het risico op verwarring met loodhoudende HASL.

Zijn RoHS-compatibele printplaten ook halogeenvrij?

Nee, niet per se. De RoHS-richtlijn verbiedt twee gebromeerde vlamvertragers: PBB (polygebromeerde bifenylen) en PBDE (polygebromeerde difenylethers). Voor printplaten wordt meestal een gebromeerde vlamvertrager gebruikt, het zogenaamde TBBP-A (tetrabroombisfenol A).

Kunt u niet vinden wat u zoekt?