Наиболее частые вопросы

Мы в компании NCAB Group получаем множество вопросов как от наших клиентов, так и от собственного персонала. Ниже изложены некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов, а также аспекты, являющиеся общими темами обсуждения. Мы надеемся, что этот список послужит вам помощником, источником справочной информации или, возможно, толчком к более углубленным дискуссиям.

Если вы не можете найти ответ на свой вопрос или хотели бы получить более подробные сведения, обратитесь в компанию NCAB Group, и мы с удовольствием поможем вам.

Вопросы

HDI

Что такое микро-переход?

В соответствии с новым определением, которое дано в стандарте IPC-T-50M, микро-переход — это глухое отверстие, у которого максимальное отношение диаметра к глубине составляет 1:1 и которое заканчивается на целевой контактной площадке общей глубиной не более 0,25 мм при измерении от фольги ответной контактной площадки до целевой контактной площадки.

Что подразумевается под глухим переходным отверстием?

Это отверстие, идущее от внешнего к внутреннему слою, но не проходящее сквозь всю печатную плату (ПП). Такие отверстия могут быть просверлены механическим способом или с использованием лазерной технологии.
На рисунке в пункте 1 представлено глухое переходное отверстие, выполненное методом лазерного сверления.

A microvia hole

Что означает понятие «скрытое переходное отверстие»?

Это отверстие, просверленное через два и более внутренних слоев, как правило, механическим способом.

Что такое HDI — платы?

В стандарте IPC-2226 термин «HDI – плата» определяется как ПП с более высокой плотностью соединений на единицу площади поверхности по сравнению с обычными печатными платами. HDI – платы имеют более тонкие проводники и зазоры (≤100 мкм), меньшие переходные отверстия (<150 мкм) и контактные площадки (<400 мкм), а также более высокую плотность размещения контактных площадок (свыше 20 на квадратный сантиметр) по сравнению с теми, которые применяются при использовании традиционной технологии изготовления ПП.

A HDI PCB

Каковы различные разновидности характеристик HDI – плат?

На рисунке ниже представлены основные конструкции, а именно: тип I, тип II и тип III в соответствии с положениями стандарта IPC-2226.

Тип I. Определяет один слой с переходным микроотверстием с одной или с обеих сторон ядра (кора).
Используются как металлизированные переходные микроотверстия, так и сквозные металлизированные отверстия для межсоединений с применением глухих, но не скрытых переходных отверстий.

Type 1 HDI structure according to IPC-2226

Тип II. Определяет один слой с переходным микроотверстием с одной или с обеих сторон ядра (кора). Используются как металлизированные переходные микроотверстия, так и сквозные металлизированные отверстия для межсоединений. При этом применяются глухие и скрытые переходные отверстия.

Type 2 HDI structure according to IPC-2226

Тип III. Определяет по крайней мере два слоя с переходным микроотверстием с одной или с обеих сторон ядра (кора). Используются как металлизированные переходные микроотверстия, так и сквозные металлизированные отверстия для межсоединений. При этом применяются глухие и скрытые переходные отверстия.

Type 3 HDI structure according to IPC-2226

Терминология конструкции для определения уровня HDI – плат:

  • 1+n+1 = один слой с переходными микроотверстиями (согласно типу I и типу II, см. выше)
  • 2+n+2 = 2 слоя с переходными микроотверстиями (согласно типу III, см. выше)
  • 3+n+3 = 3 слоя с переходными микроотверстиями

FLEX/RIGID-FLEX

Какие конфигурации существуют для гибких и гибко-жестких печатных плат?

Доступно множество различных видов конфигураций печатных плат. Наиболее распространенные перечислены ниже:

Односторонняя гибкая (IPC-60103 тип 1); паяльная маска (полиимид + адгезив) нанесена на одностороннюю основу FPC без адгезива. Может быть с упрочнителями или без них.

Single sided flex structure

Двусторонняя гибкая (IPC-6013 тип 2); паяльная маска нанесена на обе стороны безадгезивной двусторонней основы FPC (два проводящих слоя) со сквозными металлизированными отверстиями. Может быть с упрочнителями или без них.

Double sided flex structure

Многослойная гибкая (IPC-6013 тип 3); паяльная маска нанесена с обеих сторон безадгезивной конструкции, включающей три или более проводящих слоев со сквозными металлизированными отверстиями. Может быть с упрочнителем или без него. Функциональные возможности до 4х слоев.

Multilayer flex structure

Традиционная гибко-жесткая (IPC-6013 тип 4); многослойная комбинация жестких и гибких схем, содержащая три или более слоев с металлизированными сквозными отверстиями. Функциональные возможности до 22х слоев и до 10 гибких слоев.

Traditional rigid flex construction

Асимметричная гибко-жесткая плата, в которой FPC находится в наружном слое жесткой структуры. Содержит три или более слоев со сквозными металлизированными отверстиями.

Asymmetrical rigid flex construction

Многослойная гибко-жесткая структура с глухими и скрытыми переходными отверстиями (микрооотверстиями) в жесткой части. Возможно создание двух слоев с микроотверстиями. Структура также может включать две жесткие структуры в составе гомогенной структуры. Функциональные возможности: 2+n+2 слоя с переходными микроотверстиями.

Multilayer rigid flex construction

Конфигурация по принципу книжного переплета с зазором – сложный вид платы.

С промежутками между слоями гибкой структуры, которые позволяют увеличить гибкость FPC. Гибкие слои могут иметь различную длину в структуре «книжного переплета», что снижает сжатие внутренних слоев гибкой структуры внутри радиуса изгиба.

Book-binder and air-gap build

Как вы рассчитываете длину гибкой части в гибко-жесткой конструкции, необходимую для обеспечения минимального радиуса изгиба?

Подробные рекомендации можно найти в IPC-2223, раздел 5.2.3.3 для статических и динамических изгибов, и их следует использовать для окончательной проверки проекта. В дополнение, некоторые основные рекомендации, основанные на толщине гибкого материала, можно увидеть ниже:

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

В чем разница между полугибкими и гибко-жесткими платами?

Полугибкие фактически являются «стандартными» многослойными печатными платами, изготовленными с использованием особых типов материала FR4 с уменьшением толщины до определенных допусков, в результате чего появляется более тонкая зона, обеспечивающая наличие гибкой/гнущейся части в традиционно жестких FR4.

Полугибкие печатные платы пригодны для статических применений (гибкость в монтаже) и применениях с ограниченным числом изгибов.

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

В чем разница между адгезивными и безадгезивными гибкими системами?

В адгезивных структурах адгезив используется для присоединения меди к гибкой основе. Адгезив как таковой вместе с полной паяльной маской проникает в жесткую структуру и непосредственно в отверстие. Больший коэффициент расширения адгезива увеличивает риск появления проблем со сквозными отверстиями, таких как появление трещин и поломка отверстий между слоями в результате расширения, при этом сохранение данного материала внутри отверстия само по себе может привести к проблемам с медной формацией стенки отверстия в результате плохого удаления адгезива.

Illustration of the difference between adhesive and adhesiveless flex systems.

Решение по усовершенствованию надежности межслойных / сквозных отверстий состояло в переходе к безадгезивным системам с медным покрытием (где медь наносится непосредственно на полиимид) и ограничении перекрывания между паяльной маской и жесткой частью платы. Это обеспечивает увеличение надежности структуры сквозных отверстий, благодаря отсутствию проникновения адгезива в отверстие. Без сомнения, это наиболее распространенный подход к созданию гибко-жестких печатных плат.

DESIGN RULES

Каков минимальный размер контактной площадки отверстия в наружном/внутреннем слое?

Каждый производитель устанавливает свои размеры этой площадки, однако в общем случае можно сказать, что большинство производителей производит их следующим образом:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm

Illustrating pad size hole
For tighter constructions, please ask one of NCAB’s technicians for advice.

Какие значения ширины дорожек я могу использовать для плат с толстой медью?

Track widths of pcb

В общем случае, тем толще медная подложка, тем шире должны быть дорожки. Одно практическое правило заключается в том, что при толщине медной подложки в 18 мкм, ширина дорожек должна быть не менее 0,1 мм (4 мил), а при толщине медной подложки в 105 мкм ширина дорожек должна быть не менее 0,25 мм (10 мил).

Какой может быть толщина финишного медного покрытия?

Существует ошибочное мнение, что определенный вес меди определяет ту или иную толщину и что такая толщина не уменьшается в процессе производства печатной платы. Например, 1 унция = 35 мкм или 0,5 унций = 18 мкм.
Вместе с тем стандарт IPC-6012 устанавливает допустимую минимальную толщину медной фольги и фольги после металлизации исходя из допусков для медной фольги и уменьшения медного покрытия во время последующих производственных процессов.
Ниже приведены некоторые стандартные значения веса меди и допустимые значения конечной толщины.

Таким образом, очень важно понять, что именно вам необходимо максимально точно указать это. В противном случае недостаточные или чрезмерные значения могут привести к излишним затратам на изготовление печатной платы. За дополнительной информацией обратитесь к нашим техническим специалистам.

Толщина внутреннего слоя фольги после технологических процессов
Базовый вес медиМинимальная конечная толщина после тех.процессов
1/2 oz.11.4 um
1 oz.24.9um
2 oz.55.7um
Толщина внешнего проводника после металлизации и обработки
Базовый вес медиМинимальная конечная толщина после обработки, класс 2Минимальная конечная толщина после обработки, класс 3
1/2 oz.33.4um38.4um
1 oz.47.9um52.9um
2 oz.78.7um83.7um

Должны ли мы удалять или сохранять X-out?

IPC-2222A пункт 9.1.4 четко определяет, что изготовитель не должен их удалять, однако, многие предприятия спрашивают разрешение для их удаления, чтобы увеличить выход продукции. Если их наличие не критично для работы, мы рекомендуем рассмотреть возможность разрешения на их удаление.

Illustration of removing or keeping non-functional pads.

TERMINOLOGY

Что такое “aspect ratio”?

Это отношение диаметра отверстия к его глубине. Если изготовитель указывает, что его продукция имеет «aspect ratio» 8:1, то это означает, что минимальный размер отверстия составляет 0,20 мм для печатной платы толщиной 1,60 мм.
Для структур HDI – плат отношение диаметра отверстия к его глубине, как правило, считается подходящим, если оно составляет 0,8:1, однако предпочтительным с точки зрения упрощения процесса металлизации является отношение 1:1.

Illustration of aspect ratio

Что такое медный ствол?

Медный ствол представляет собой непрерывный слой медного покрытия, нанесенного внутри ствола отверстия и выступающего над поверхностью ПП (или над поверхностью ядра внутреннего слоя, если это часть структуры HDI – платы) как минимум на 25 мкм.

PCB with copper wrap

Для требований класса 2 толщина выходящего на поверхность медного ствола составляет минимум 5 мкм, тогда как для требований класса 3 эта толщина варьируется в зависимости от особенностей конкретной сборки. Дополнительную информацию о требованиях класса 3 можно получить у наших технических специалистов.

Что такое контролируемый импеданс?

Учет сигнала на печатной плате по мере его прохождения по проводнику с контролируемым импедансом означает, что мы контролируем работу или скорость данного сигнала в точке на проводнике. Она связана с активным сопротивлением, электрической емкостью и проводимостью данного проводника.

Уровень сопротивления также измеряется в Омах, но оно отличается от активного сопротивления, которое является характеристикой постоянного тока. Активное сопротивление является характеристикой переменного тока, что означает его связь с частотой.

Существует ли несколько видов контролируемого импеданса?

Да, их несколько, и о них мы расскажем ниже:

Дифференциальный импеданс – сопротивление пары проводников с равными сигналами противоположной полярности – с одинаковой амплитудой в противофазе друг к другу.

Дифференциальный режим импеданса — это волновое сопротивление одного проводника из пары проводников по которым подаётся одинаковый по амплитуде, но противоположный по фазе сигнал.

Противофазный импеданс – сопротивление на одной стороне пары проводников, где оба проводника имеют одинаковые сигналы – с одинаковой амплитудой и одинаковой полярностью.

Синфазный импеданс – сопротивление пары проводников, которые имеют одинаковые сигналы – одинаковую амплитуду и одинаковую полярность.

Что имеется в виду под теплопроводящей подложкой?

Для компонентов с поверхностным монтажом, особенно мелких, используйте теплопроводящие подложки, чтобы имитировать равную теплоемкость на обоих оконечных устройствах во избежание эффекта «надгробного камня», перекручивания компонентов или, в наихудшем случае, поломки компонентов.

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

Для компонентов с монтажом на отверстия мы используем теплопроводящие подложки на панелях внутреннего слоя для облегчения смачивания стенок отверстия. Формулы для теплопроводящих подложек можно найти в серии IPC-2220.

Close-up of a thermal pad

Нужно ли согласовывать добавление каплевидных контактных площадок в документации?

В соответствии с новым разделом 3.4.2 IPC-6012D разрешено использовать каплевидные площадки, когда платы должны соответствовать классам 1 и 2.

Illustration of adding of teardrops in the procurement documentation

Если вы не хотите иметь на плате такие площадки, укажите это в документации, но при этом в некоторых случаях нужно увеличить размер ободка контактных площадок.

Что такое технология обратного сверления?

For high frequency applications we need to prevent signal loss and therefore when one layer is connected to another and the signal travels from one layer to another it must pass through a via hole that connects the layers. If the signal is to pass layer one to layer two in a 20 layer board, for example, then part of the via structure is considered as ‘excess’ and for this application it is best to remove the excess copper from this hole as it acts as an antenna and impacts the signal.

Для применения в условиях высокой частоты нужно предотвратить потерю сигнала, поэтому, когда один слой соединен с другим слоем, и сигнал передается с одного слоя на другой, он должен пройти через межслойное отверстие, которое соединяет между собой слои. Сигнал должен перейти с одного слоя на другой, например, в 20-слойной плате. В этом случае часть межслойной структуры рассматривается как «излишняя», и для данного применения лучше удалить излишек меди из данного отверстия, поскольку она будет работать как антенна и влиять на сигнал.

Мы используем сверление с обратной стороны (с контролем глубины по оси z) для высверливания «излишней» меди из отверстия для повышения стабильности сигнала. В идеале, чем короче «пенёк» («излишняя медь»), тем лучше результат.

Глубина обратного сверления обычно превышает на 0,02 мм глубину соответствующего межслойного отверстия.

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

Что означает маркировка UL?

Безопасность – ключевой момент электронной индустрии. Жизненно важно, чтобы пользователи могли доверять конечной продукции в отношении таких факторов, как пожарная и электрическая безопасность. Это означает, что и печатные платы, и материалы, которые в них содержатся, должны соответствовать самым высоким стандартам.

Для начала расскажем, что такое UL. Буквы UL обозначают Underwriters Laboratories (лаборатории по технике безопасности США). Почему важно признание лабораториями UL? UL – организация с большим авторитетом и хорошей репутацией в индустрии производства печатных плат. Эта компания незаменима в области тестирования пожарной и электрической безопасности. Компании во всем мире, включая известные китайские компании, требуют от предприятий признания лабораториями UL. Таким образом, наличие признания лабораториями UL очень важно для выпуска предприятиями печатных плат безопасной продукции и вывода ее на международный рынок.

VIA HOLE

Какой тип забивки переходных отверстий рекомендуется применять?

Предпочтительный тип забивки отверстий в стандартной продукции (исключая переходные отверстия с покрытием) – IPC-4761 типа VI (с заполнением и покрытием), причем конечная цель – их полное заполнение. Вместе с тем, согласно общей спецификации компании NCAB Group, допустимым является показатель ≥70%. На рисунке ниже изображен тип VI с покрытием жидкой паяльной маской.

PCB type VI with liquid soldermask coverage

Односторонняя забивка не рекомендуется (в том числе для типа II – с тентированием и покрытием) из-за проблем удержания химических веществ или вероятности присутствия шариков припоя при использовании покрытий HASL (бессвинцовый припой (LF) и оловянно-свинцовый припой (SnPb).

Что такое покрытое переходное отверстие?

Покрытое переходное отверстие образуется при металлизации всей поверхности переходного отверстия слоем меди / покрытия минимальной толщиной 5 мкм для требований класса 2 или 12 мкм для требований класса 3.

Это зависит от материала, который используется для заполнения переходных отверстий, например, от использования эпоксидной смолы вместо паяльной маски, поскольку эпоксидная смола минимизирует риск образования пузырьков воздуха или расширения заполнителя в процессе пайки. В рамках стандарта IPC-4761 этот способ относится к типу VII – заполненные и покрытые переходные отверстия. Как правило, он используется для конструкций с переходными отверстиями в контактной площадке или в BGA компонентах, где требуется высокая плотность.

MATERIAL

Обязательно ли использовать материал FR4 с высоким значением температуры стеклования Tg для бессвинцовой пайки?

Нет, это не всегда обязательно. Существует множество факторов, которые необходимо принять во внимание, например, количество слоев, толщину ПП, а также особенности процесса сборки (число циклов пайки, время при температуре выше 260°C, и т. д.). Некоторые исследования показали, что эксплуатационные характеристики материала со «стандартным» значением Tg оказались даже лучше, чем у некоторых материалов с более высоким значением Tg. Обратите внимание, что даже при свинецсодержащей пайке температура превышает значение Tg.
Наиболее важным является поведение материала при температурах выше значения Tg. Таким образом, зная профили температур, которым будет подвергаться плата, вы сможете оценить необходимые эксплуатационные характеристики.

На какие характеристики необходимо обратить внимание при выборе материала?

 
К основным характеристикам, которые мы рассмотрим в первую очередь, относятся:

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ (КТР)
Единица измерения, позволяющая определить степень расширения материала при нагревании. Имеет критическое значение по оси z – как правило, выше температуры стеклования Tg расширение достигает большой величины. При большом КТР могут происходить сбои в процессе сборки, поскольку материал быстро расширяется при превышении значения Tg.

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

Материалы могут иметь одну и ту же температуру стеклования Tg, но разные КТР, причем низкий КТР лучше. В свою очередь некоторые материалы могут иметь более высокие значения Tg, но при этом имеют более высокий КТР при температуре выше Tg.

Tg / ТЕМПЕРАТУРА СТЕКЛОВАНИЯ
Значение Tg – это температура, при которой материал переходит из достаточно твердого стеклообразного состояния в более эластичное и пластичное. Важно, что с повышением температуры стеклования Tg, свойства материалов будут меняться.

Td / ТЕМПЕРАТУРА СТРУКТУРНОГО РАЗРУШЕНИЯ
Это мера ухудшения свойств материала. Метод расчета, позволяющий определить время, при котором материал теряет 5% веса, то есть момент, при котором надежность оказывается под угрозой и может произойти расслоение.
Для ПП повышенной надежности требуется температура разложения Td ≥ 340℃.

Degradation of epoxy resin within FR4.

T260 / T288 / ВРЕМЯ ДЕЛАМИНАЦИИ
Это метод, позволяющий определить время необратимого изменения толщины ПП при заранее заданной температуре (в данном случае при 260°С и 288°С) – то есть, когда материал расширяется до такой степени, при которой начинается его расслоение.

Обязательно ли использовать материал FR4 с высоким значением температуры разложения Td для бессвинцовой пайки?

Более высокое значение Td предпочтительнее, особенно если плата является технически сложной и подвергается целому ряду процессов пайки, но это может привести к увеличению затрат. Знание процесса сборки может помочь сделать правильный выбор.

В чем разница между понятиями «Dicy» и «nonDicy» как системами отверждения эпоксидных смол в материале FR4?

Dicy (дициандиамин), несомненно, является наиболее распространенной системой отверждения для этих эпоксидных смол; как правило, она обеспечивает значение Td около 300-310 °C, в то время как система «nonDicy», то есть эпоксидная смола, отверждаемая фенолформальдегидной смолой, обеспечивает значение Td около 330-350 °С и потому обладает повышенной устойчивостью к высокой температуре.

Что означает понятие «CAF»?

CAF (токопроводящий анодный нитевидный разряд) означает возникновение электрохимической реакции между медным анодом и катодом, что может привести к возникновению внутреннего короткого замыкания в материале.

Какая поверхность ПП лучше всего подходит для бессвинцовой пайки?

Не существует такого понятия как «наиболее подходящее покрытие»; у всех покрытий есть свои плюсы и минусы. Какое из них выбрать — зависит от многих факторов. Мы рекомендуем обратиться к нашим техническим специалистам или изучить информацию о покрытиях в этом разделе веб сайта.

Каковы правила обращения с антипиренами; был ли государственный запрет на TBBP-A, использование которого доминирует в отрасли производства электроники?

Нет, исследования показали, что такой запрет практически невозможен.

К. В чем разница между добавлением антипирена в реактивной и в аддитивной форме?

Реактивный антипирен химически связан с эпоксидной смолой и не растворяется в хранилище отходов.

Сколько циклов оплавления способны выдержать материалы FR4?

Трудно дать точный ответ. Мы протестировали материал, проведя по 22 цикла пайки, в четырех из которых температура достигала 270°С. После 22 материал испытывал значительные напряжения, и характеристики материала могли ухудшиться, но все соединения сохранились.
Мы рекомендуем выбирать более высококлассный материал, особенно для ПП с количеством слоев более 6 и толщиной более 1,6 мм.

FR4 test board following multiple reflows

RoHS

Содержится ли в директивах RoHS и WEEE требование маркировки ПП?

Нет, но по практическим соображениям на ПП с бессвинцовым HASL следует наносить четкую маркировку с указанием их соответствия требованиям директивы RoHS из-за возможности перепутать их со свинецсодержащим HASL.

Являются ли ПП, соответствующие требованиям директивы RoHS, также безгалогеновыми?

Нет, необязательно. Директива RoHS запрещает использование двух бромистых антипиренов — PBB (полибромистые бифенилы) и PBDE (бромистые дифенилэфиры). В ПП обычно используется бромистый антипирен, называемый TBBP-A (тетрабромбисфенол A).

Не нашли то, что искали?