Najczęściej zadawane pytania

W NCAB Group ciągle odpowiadamy na pytania, zarówno zadawane przez klientów, jak i naszych własnych pracowników. Zestawiliśmy poniżej listę niektórych pytań, na które często udzielamy odpowiedzi, i tematów, które często są przedmiotem dyskusji. Mamy nadzieję, że lista ta okaże się pomocna, że stanie się punktem odniesienia lub początkiem dalszej, dogłębnej dyskusji.

Jeśli nie możesz znaleźć odpowiedzi na swe pytania lub chciałbyś uzyskać dodatkowe informacje, prosimy o kontakt z NCAB Group, gdzie z przyjemnością służymy pomocą.

AREA OF QUESTION

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

 

CATEGORY: HDI

1. Czym jest mikroprzelotka (microvia)?

Zgodnie z nową definicją podaną w IPC-T-50M mikroprzelotka to otwór ślepy z maksymalnym współczynnikiem 1:1, wywiercony na docelowej powierzchni styku do głębokości całkowitej nie większej niż 0,25 mm od pola pochłaniającego foli do docelowej powierzchni styku.
A microvia hole

 

2. Czym jest ślepa przelotka?

Jest to otwór biegnący od warstwy zewnętrznej do warstwy wewnętrznej, jednak nieprzechodzący na wylot całej płytki PCB. Otwory takie można wiercić mechanicznie lub za pomocą lasera. Ilustracja w punkcie 1 pokazuje wywierconą laserowo ślepą przelotką.

 

3. Co to znaczy przelotka zagrzebana?

Jest to otwór przenikający przez jedną lub kilka warstw wewnętrznych PCB. Otwory te zwykle są wiercone mechanicznie.

 

4.Czym jest płytka HDI PCB?

Norma IPC-2226 definiuje HDI jako płytkę drukowaną o większej gęstości połączeń (ścieżek) na jednostkę powierzchni niż w przypadku konwencjonalnych płytek drukowanych (PCB). Cechuje się ona cieńszymi ścieżkami i odstępami ≤ 100 µm / 0,10 mm, mniejszymi przelotkami (<150 µm) i polami pochłaniającymi (ang. capture pads) 20 pól/cm2) niż w przypadku konwencjonalnej technologii PCB.

A HDI PCB
 

5. Czy płytki HDI są zróżnicowane pod względem cech?

Poniższa ilustracja przedstawia strukturę główną płytek typu I, II i III zgodnie z definicją normy IPC-2226.

Typ I.Pojedyncza warstwa mikroprzelotek z jednej lub z obydwu stron rdzenia.
Do połączeń stosowane są zarówno mikroprzelotki metalizowane, jak i metalizowane otwory przelotowe (PTH), z użyciem przelotek ślepych (ang. blind via), ale bez przelotek zagrzebanych (ang. buried via).
Type 1 HDI structure according to IPC-2226
 
Typ II. Pojedyncza warstwa mikroprzelotek z jednej lub z obydwu stron rdzenia. Do połączeń stosowane są zarówno mikroprzelotki metalizowane, jak i metalizowane otwory przelotowe (PTH). Występują zarówno przelotki ślepe (ang. blind via), jak i przelotki zagrzebane (ang. buried via).
Type 2 HDI structure according to IPC-2226
 
Typ III. Przynajmniej dwie warstwy mikroprzelotek z jednej lub z obydwu stron rdzenia. Do połączeń stosowane są zarówno mikroprzelotki metalizowane jak i metalizowane otwory przelotowe (PTH). Występują zarówno przelotki ślepe (ang. blind via), jak i przelotki zagrzebane (ang. buried via).
Type 3 HDI structure according to IPC-2226

Terminologia określająca stopień złożoności konstrukcji płytki HDI:

  • 1+n+1 = pojedyncza warstwa mikroprzelotek (typ I i II powyżej)
  • 2+n+2 = 2 warstwy mikroprzelotek (typ III powyżej)
  • 3+n+3 = 3 warstwy mikroprzelotek

 

CATEGORY: DESIGN RULES

6. Jaki jest minimalny rozmiar pola lutowniczego na warstwie zewnętrznej/wewnętrznej?

Jest to zależne od producenta, ale ogólnie można powiedzieć, że większość z nich produkuje płytki przy następujących stosunkach wielkości:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm
Illustrating pad size hole
Przy bardziej wymagających rozwiązaniach prosimy skontaktować się z jednych z techników firmy NCAB po poradę.
 

7. Gdy potrzebne są mi ścieżki szersze, niż standardowe, jaką szerokość powinienem zastosować?

Mówiąc ogólnie, im grubsza warstwa miedzi, tym szersze powinny być ścieżki. Praktycznym podejściem jest zasada, że przy warstwie miedzi o grubości 18 µm ścieżka nie powinna być węższa, niż 0,1 mm (4 mil), a przy warstwie miedzi o grubości 105 µm ścieżka nie powinna być węższa, niż 0,25 mm (10 mil).

Track widths of pcb

 

8. Jak dużo powstanie miedzianych produktów?

Panuje błędne przeświadczenie, że miedź o danej wadze zapewnia pewną dokładnie określoną grubość i nie ulegnie ona zmniejszeniu podczas produkcji płytek PCB. Na przykład 1 oz = 35um lub ½ oz. = 18 um.
Jednakże w normie IPC-6012 wyszczególniono minimalną dopuszczalną grubość folii miedzianej oraz folii po metalizowaniu. Dane te zostały oparte na dopuszczalnych tolerancjach dla folii miedzianej oraz redukcji metalizowania miedzi podczas kolejnych procesów przetwarzania.
Poniżej wyszczególniono niektóre masy miedzi oraz dopuszczalne grubości wykończenia.

Przede wszystkim należy dokładnie określić specyfikację. W przeciwnym wypadku można podać zbyt wysoką lub zbyt niską specyfikację, co prowadzi do zbyt wysokich kosztów produkcji. Aby uzyskać więcej informacji, należy skontaktować się z naszymi technikami.

Grubość wewnętrznej warstwy foli po przetworzeniu
Podstawowa waga miedzi Minimalna grubość wykończenia po przetworzeniu
1/2 oz. 11.4 um
1 oz. 24.9um
2 oz. 55.7um

Grubość zewnętrznego przewodnika po metalizowaniu i przetworzeniu
Podstawowa waga miedzi Minimalna grubość wykończenia po przetworzeniu Minimalna grubość wykończenia po przetworzeniu
1/2 oz. 33.4um 38.4um
1 oz. 47.9um 52.9um
2 oz. 78.7um 83.7um

 

CATEGORY: TERMINOLOGY

9. Co to jest współczynnik proporcji ( ang. „aspect ratio”)?

Jest to stosunek średnicy otworu do jego długości. Gdy producent stwierdza, że współczynnik proporcji produktu wynosi 8:1, oznacza to, że na przykład średnica otworu wynosi 0,20 mm w płycie o grubości 1,60 mm.
W przypadku płytek HDI odpowiedni współczynnik proporcji dla mikroprzelotki to typowo 0,8:1, przy czym preferowany jest współczynnik 1:1 jako ułatwiający metalizowanie.
Illustration of aspect ratio
 

10. Czym jest owijka miedziana?

Owijka miedziana (ang. copper wrap) to ciągła warstwa cynowanej miedzi umieszczona wewnątrz tulei otworu i wyprowadzona na powierzchnię płytki PCB (lub powierzchnię warstwy wewnętrznej w przypadku płytek HDI) na co najmniej 25 µm.
 
PCB with copper wrap
 
W przypadku wymagań klasy 2 grubość warstwy powierzchniowej miedzi to przynajmniej 5 µm, natomiast dla klasy 3 grubość zależy od umiejscowienia otworu. Prosimy o kontakt z działem technicznym w celu uzyskania dalszych informacji na temat wymagań klasy 3.

 

CATEGORY: VIA HOLE

11. Jakie są zalecane metody wypełnienia dla przelotek?

Zalecanym wypełnieniem dla produktów standardowych (nie włączając w to przelotek zakrytych) jest IPC – 4761 typ VI, wypełniony i zakryty, docelowo całkowicie wypełniony. Obraz poniżej przedstawia typ VI przelotki wypełniony soldermaską.
PCB type VI with liquid soldermask coverage
Nie zalecamy wypełniania przelotek tylko z jednej strony PCB (w tym typu II) ze względu na ryzyko uwięzienia chemii lub możliwość wystąpienia zjawiska kuleczkowania kulek lutu w powłokach HASL (LF i SnPb).

 

12. Czym jest przelotka pokrywana?

Przelotka pokrywana jest to przelotka metalizowana z naddatkiem, przez co metalizowana jest cała powierzchnia przelotki. Minimalna grubość miedzi/pokrycia wynosi 5 µm w przypadku wymaganej klasy 2 oraz 12 µm w przypadku wymaganej klasy 3.

Uzależnione jest to od wypełnienia przelotki żywicą epoksydową zamiast maską lutowniczą, ponieważ żywica pozwala zminimalizować ryzyko powstawania pęcherzyków powietrza lub rozszerzania się wypełnienia w trakcie lutowania. Przelotkę taką można skategoryzować w ramach normy IPC-4761 jako typ VII – przelotki wypełnione i pokryte. Z reguły są one stosowane w przypadku przelotowych pól lutowniczych lub w zastosowaniach BGA.

 

CATEGORY: MATERIAL

13. Czy konieczne jest stosowanie materiału FR4 o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg) w przypadku lutowania bezołowiowego?

Nie, nie jest to konieczne. Należy tutaj uwzględnić szereg czynników, np. liczbę warstw, grubość płytki PCB oraz dokładnie rozpoznany cykl montażu (liczba operacji lutowania, czas w temperaturze powyżej 260 stopni itp.). W niektórych badaniach wykazano, że materiał o „standardowej" temperaturze Tg sprawdzał się nawet lepiej niż pewne materiały o wyższej wartości Tg. Uwaga: nawet w przypadku lutowania z ołowiem wartość Tg jest przekraczana.

Najważniejsze jest zachowanie materiału w temperaturach powyżej wartości Tg (ang. post Tg), dlatego wiedza na temat tego, jakim temperaturom będzie poddawana płytka, pomoże ocenić konieczność posiadania określonych cech.

 

14.Na jakie cechy materiałów należy zwracać uwagę podczas ich doboru?

Główne cechy, na które należy zwrócić uwagę to:

CTE
AMiara podatności na rozszerzanie po podgrzaniu. Cecha ta ma krytyczne znaczenie w osi Z − typowo powyżej Tg rozszerzalność jest większa. Niedostateczny współczynnik CTE grozi usterkami podczas montażu, ponieważ materiał będzie rozszerzał się gwałtownie powyżej temperatury Tg.

Left image: Barrel crack/broken hole      Right image: Lifted land
 
Materiały mogą mieć tę samą temperaturę Tg, ale odmienne współczynniki CTE − lepszy jest niższy współczynnik CTE. Podobnie niektóre materiały mogą mieć wyższe wartości Tg a jednocześnie wyższe (gorsze) wartości CTE powyżej Tg.

Tg / TEMPERATURA ZESZKLENIA

Tg to wartość temperatury, przy której materiał zmienia się z względnie sztywnego, podobnego do szkła, w materiał bardziej elastyczny i giętki. Należy wziąć pod uwagę, że po przekroczeniu temperatury zeszklenia właściwości materiału ulegną zmianie.

Td / TEMPERATURA ROZKŁADU

Jest to miara degradacji materiału. Za pomocą metody analitycznej wyznacza się punkt, w którym ubywa 5% masy materiału − jest to punkt zagrożenia niezawodności oraz ryzyka wystąpienia rozwarstwienia.
Płytki PCB o wyższej niezawodności będą wymagały Td ≥ 340℃


Degradation of epoxy resin within FR4.
 

T260 / T288 / CZAS ROZWARSTWIENIA
Jest to metoda wyznaczenia czasu, po upływie którego grubość płytki PCB ulega nieodwracalnej zmianie w ustalonej wcześniej temperaturze (w tym przypadku 260 lub 288 stopni), czyli momentu, w którym materiał rozszerzy się w takim stopniu, że ulega rozwarstwieniu.

 

15. Czy muszę używać laminatu FR4 o wysokiej temperaturze rozpadu (Td) do lutowania bezołowiowego?

Pożądana jest wyższa wartość Td, szczególnie jeśli płytka cechuje się wysokim stopniem skomplikowania i wymaga dużej liczby cykli topnienia lutowia, co jednak może prowadzić do wyższych kosztów. Znajomość procesu montażu pozwoli dokonać właściwego wyboru.

 

16.Jaka jest różnica pomiędzy „dicyjanodiamidem” i „bez dicyjanodiamidu” jako utwardzaczem żywicy epoksydowej w laminacie FR4?

Dicyjanodiamid jest zdecydowanie najczęściej stosowanym utwardzaczem dla tej żywicy; normalnie wartość Td wynosi dla niego 300–310°C. Natomiast utwardzacze „bez dicyjanodiamidu”, np. utwardzona żywica fenolowa, wykazują wartość Td około 330–350°C, więc wytrzymują wyższe temperatury.

 

17. Co oznacza angielski skrót „CAF”?

CAF (Conductive Anodic Filament) dotyczy zjawiska przewodzenia wzdłuż włókien laminatu, czyli reakcji elektrochemicznej pomiędzy miedzianą anodą, a katodą, co może spowodować powstanie wewnętrznego zwarcia w materiale.

 

18. Jaka powierzchnia płyty PCB nadaje się najlepiej do lutowania bezołowiowego?

Nie istnieje powierzchnia „najlepsza”; każda powłoka ma swoje zalety i wady. Wybór zależy od szeregu czynników. Prosimy o skontaktowanie się z naszym personelem technicznym lub przejrzenie informacji na temat wykończeń powierzchni na naszej stronie internetowej.

 

19. Jakie zasady obowiązują w zakresie środków uniepalniajacych, czyż nie wprowadzono ogólnokrajowego zakazu używania TBBP-A, środka, który dominuje w przemyśle elektronicznym?

Nie, dochodzenie wykazało, że z przyczyn praktycznych używania tego środka nie można zabronić.

 

20. Jaka jest różnica pomiędzy dodaniem środka zmniejszającego palność w postaci reaktywnej lub addytywnej?

Reaktywny środek zmniejszający palność łączy się z żywicą epoksydową I nie rozpuszcza lub oddziela się od produktu jako element składników odpadów.

 

21. Ile cykli lutu lutowania rozpływowego może wytrzymać materiał FR4?

Ciężko jest udzielić precyzyjnej odpowiedzi, jednak przeprowadziliśmy próby na materiałach do 22 cykli topnienia, z których cztery o temperaturze szczytowej 270°C. Odkształcenia po 22 cyklach topnienia są znaczne i materiał może ulec degradacji, jednak wszystkie połączenia pozostają funkcjonalne.
Zalecamy, aby wybierać materiał wyższej klasy w przypadku więcej niż 6 warstw i grubości przekraczającej 1,6 mm.

FR4 test board following multiple reflows

 

CATEGORY: RoHS

22. Czy dyrektywy RoHS lub WEEE wymagają oznakowania płyty PCB?

Nie, ale z praktycznych powodów PCB, które mają bezołowiowe HASL powinny być wyraźnie oznaczone, stwierdzając ich zgodność z RoHS ze względu na ryzyko pomylenia z ołowiowym HASL.

 

23. Czy płyty zgodne z RoHS również nie zawierają halogenów?

Niekoniecznie. Dyrektywa RoHS wyklucza używanie dwóch zawierających bromki typów środków uniepalniających: PBB (polibromowane bifenyle) i PBDE (polibromowane etery difenylowe). W płytach PCB zwykle stosuje się bromowany środek uniepalniający o nazwie TBBP-A (tetrabromobisfenol A).

CHIEF OPERATIONS OFFICER