NCAB GROUP

Materiały bazowe

Wybór typu powłoki i optymalizacja wzoru projektowego to ważne decyzje dla zapewnienia dobrej wydajności płyty, ale czy to wystarcza? Nie, należy też upewnić się, że wybrany materiał jest w fabryce dostępny i że fabryka ta posiada aprobatę UL na te materiały.

NCAB zdaje sobie sprawę, że w zakresie materiałowym jest wiele opcji. Dzięki naszej wiedzy technicznej możemy pomóc klientowi przy wyborze materiału i specyfikacji materiałowej.

Materiał sztywny

W jaki sposób należy określać wymagania materiałowe?
Zalecamy unikanie w miarę możliwości wyznaczania tylko jednego rodzaju lub typu materiału, ponieważ może to ograniczyć opcje łańcucha dostaw w zakresie fabryk o danych możliwościach wykonawczych. Przyczyną tego stanu jest fakt, że choć nasze fabryki korzystają z wielu dobrze znanych marek popularnych materiałów, w pewnych przypadkach fabryki mogą dysponować szeregiem innych marek materiałów lub preferencji mogących osiągnąć wymagane specyfikacje materiałowe. Dostępność, jak również cena, stają się wówczas czynnikami decydującymi o wyborze marki.

Oczywiście nie oznacza to, że klient nie może wymienić w specyfikacji znanych materiałów. Jeśli klient ma dobre doświadczenia z materiałem, który już sprawdził się w jego produktach, można go wymienić wraz z dodatkiem „lub materiał równoważny”, a technicy i zaopatrzeniowcy firmy NCAB dokonają oceny i zaproponują możliwość alternatywną, która spełni wymagania funkcjonalne bez pogarszania wymogów eksploatacyjnych.

Wyroby każdego dobrze znanego wytwórcy materiałów skatalogowaliśmy zgodnie z IPC 4101 (specyfikacje materiałów bazowych dla sztywnych i wielowarstwowych obwodów drukowanych), co pozwala nam na zidentyfikowanie i zaszeregowanie charakterystyki działania. Podejście katalogowe jest idealne, ponieważ szczegółowo definiuje cechy charakterystyczne materiałów bazowych, i poprzez umożliwienie fabryce stosowania się do zaszeregowania według IPC-4101-xxx pozwala na mądry wybór, co zapewnia uzyskanie oczekiwanych wymogów eksploatacyjnych.
Aby uzyskać dalsze informacje na temat IPC 4101 lub metodyki specyfikacji materiałowej prosimy o kontakt z
Grupą NCAB, przyjemnością udzielimy wszelkich informacji.

Czynniki kluczowe przy określaniu charakterystyki materiałowej
Przy wyborze charakterystyki eksploatacyjnej materiału bazowego należy rozważyć zarówno jego właściwości mechaniczne (szczególnie zachowanie w czasie cykli ogrzewania / lutowania), jak i właściwości elektryczne. Są to czynniki rozważane najczęściej przy wyborze produktów standardowych. Zaznaczamy, że stwierdzenie to zakłada, że wszystkie materiały spełniają wymagania UL w zakresie palności na poziomie V-0.

Kluczowe cechy materiału przedstawione są poniżej.

CTE – Z axis (Co-efficient of thermal expansion): This is a measure of how much the base material will expand when heated. Measured as PPM/degree C (both before and after Tg) and also in % over a temperature range.
Td (Decomposition temperature): This is the temperature at which material weight changes by 5%. This parameter determines the thermal survivability of the material.
Tg (Glass transition temperature): The temperature at which the material stops acting like a rigid material and begins to behave like a plastic / softer.
T260 (Time to delamination): This is the time it take for the base material to delaminate when subjected to a temperature of 260 degrees C.
T288 (Time to delamination): This is the time it take for the base material to delaminate when subjected to a temperature of 288 degrees C.
Dk (Dielectric constant): The ratio of the capacitance using that material as a dielectric, compared to a similar capacitor which has a vacuum as its dielectric.
CTI (Comparative tracking Index): A measure of the electrical breakdown properties of an insulating material. It is used for electrical safety assessment of electrical apparatus. Rating can be seen below.
Tracking Index (V) PLC
600 and greater 0
400 through 599 1
250 through 399 2
175 through 249 3
100 through 174 4
< 100 5

Tabela poniżej zawiera zestawienie niektórych cech zaczerpniętych z klasyfikacji IPC-4101, ilustrując szereg szczegółów opisanych w tym rozdziale.

IPC-4101 99 101 121 124 126 127 128 129 130
Tg (min) C 150 110 110 150 170 110 150 170 170
Td (min) C 325 310 310 325 340 310 325 340 340
CTE Z 50-260 C 4% 4% 4% 3,50% 3% 4% 3,50% 3,50% 3%
T260 (min) minutes 30 30 30 30 60 30 30 30 30
T288 (min) minutes 5 5 5 5 15 5 5 15 15
Fillers > 5% Yes Yes NA NA Yes Yes Yes NA Yes
Dk/Permittivity (max) 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4

 

Izolowane podłoże metalowe (IMS, Insulated Metal Substrate)

IMS – technologia umożliwiająca skuteczne rozpraszanie ciepła

Izolowane podłoża metalowe oferują nowe możliwości
Technologia IMS nadaje się do zastosowań wymagających wyższych mocy lub lokalnych obciążeń cieplnych, np. w nowoczesnych konstrukcjach wykorzystujących diody LED wysokiej intensywności. Angielski skrót IMS oznacza „Insulated Metal Substrate”. Płyta PCB zbudowana jest na podłożu metalowym – zwykle z aluminium – na który nkładany jest prepreg Podłoże tego typu ma znakomite właściwości rozpraszające ciepło i dielektryczną dobre właściwości dielektryczne przy wysokich napięciach. Razem z firmą EBV i kilkoma innymi producentami, NCAB Group uczestniczyła w stworzeniu produktu demonstracyjnego. Naszym celem jest zwrócenie uwagi rynku na możliwości, jakie niesie ze sobą połączenie diod LED wysokiej intensywności z technologią IMS.

Najważniejszy składnik – przewodzący ciepło prepreg – to materiał ceramiczny lub inny z dodatkami boru, wyprodukowany specjalnie w celu rozpraszania dużych ilości ciepła. Przewodnictwo cieplne tego materiału jest często 8-12 razy wyższe, niż laminatu FR4. Dobrze znani wytwórcy takich materiałów to m.in. Bergquist i Laird Technologies.

Bergquist
Firma Bergquist jest światowym liderem na polu rozwoju i produkcji materiałów o wysokim przewodnictwie cieplnym. IMS o nazwie Thermal Clad został stworzony przez firmę Bergquist jako rozwiązanie cieplne dla współczesnych zastosowań wymagających zagęszczonego montażu powierzchniowego elementów rozpraszających duże ilości ciepła, , gdzie matryca się kurczy, a przegrzewanie staje się dużym problemem. Przeczytaj więcej na temat zalet Thermal Clad i zasad projektowania.

Thermagon Laird Technologies
Firma Laird Technologies jest światowym liderem w dziedzinie projektowania i produkcji materiałów o wysokim przewodnictwie cieplnym do zastosowań w przemyśle elektronicznym. Przeczytaj więcej na temat zalet i cech tych materiałów.

Zalety obwodów drukowanych podłożu na IMS w odniesieniu do rozpraszania ciepła
Obwód drukowany oparty na technologii IMS może być zaprojektowany z bardzo niską rezystancją cieplną. Jeżeli na przykład porówna się PCB FR4 o grubości 1,60 mm z płytą IMS z prepregiem o grubości 0,15 mm, termiczna rezystancja cielplna płyty IMS będzie ponad 100-krotnie wyższa, niż płyty FR4. W przypadku PCB na FR4, rozpraszanie nawet minimalnie większych ilości ciepła będzie utrudnione.

NCAB Group oferuje szeroki zakres materiałów, wychodząc naprzeciw prawie wszystkim potrzebom klienta – zarówno w przypadku danej marki, jak i materiału zamiennika według standardu IPC-4101. Dostępne materiały zaszeregowane są w czterech grupach – standardowe (szeroko dostępne), zaawansowane (specyficzne dla mniejszej liczby fabryk), giętkie i IMS.

Innym rozwiązaniem jest na przykład połączenie materiału FR4 z przelotkami, które cieplnie wypełnione są pastą przewodzącą, co poprawia właściwości termiczne PCB. Często jest to rozwiązanie bardziej korzystne ze względu na koszty, jako że zastosowana zostaje tradycyjna technologia FR4.

Standard Advanced Flex IMS
Sheng Yi Rogers Tai Flex Bergquist
ITEQ Taconic DuPont Laird
Kingboard Isola Thin Flex ITEQ
Elite materials Nelco
NanYa
Pacific
Mitsubishi
Panasonic