Question 1

What Are The Material Factors That Influence High-Speed/Frequency Transmitting?

Accepted Answer

More and more designs of PCB is having high speed/frequency transmitting demands. It seems that this is the trend of electronic products and future. Following this trend, do you know what the material factors that influence the signal transmission are?

1) The flatness of copper – It says that better flatness of copper can help decreasing signal loss of transmission.
2) Dielectric constant (DK) – The main factor of determining how fast of the speed and how less of the signal transmission loss, the lower the better.
3) Dissipation factor (DF) – The main factor of signal loss to the near conductor of the transmitting route, the lower the better.

Five levels of signal transmission loss.

	Standard loss	Middle loss	Low loss	Very low loss	Ultra low loss
DK	3.9 ~ 4.5	3.6 ~ 4.4	3.2 ~ 3.8	3.1 ~ 3.6	2.5 ~ 3.2
DF	≧ 0.02	0.01 ~ 0.02	0.01 ~ 0.006	0.003 ~ 0.006	≦ 0.003

Question 2

Distinction Between Traditional Dry Film and Laser Dry Film

Accepted Answer

In a previous article, we introduced inner layer processing and pretreatment. Today, we will focus on exploring the dry film aspect.

Traditional Dry Film Process

Use a photomask to transfer the design pattern onto the dry film via exposure.
Perform the development process to remove unexposed areas, leaving the desired pattern.
Proceed with etching or electroplating.

Application Scenario: Suitable for mass production of PCBs with moderate specification requirements.

Laser Dry Film (Laser Direct Imaging, LDI) Process

No photomask is required; the laser directly draws the design pattern onto the dry film.
After laser imaging, perform development to remove unexposed areas.
Continue with etching or electroplating.

Application Scenario: Ideal for high-density PCBs and semiconductor package substrates (e.g., BGA, CSP) requiring precise patterns.

Advantages and Future Trends

Advantages of Laser Dry Film:
- Eliminates the labor and material costs associated with photomasks.
- Accurately meets the increasing demands for high-density and high-performance modern electronics.
- Better suited for rapid design iteration and customization needs.
Future Trends:
As LDI equipment costs decrease and the technology becomes more widespread, laser dry film technology will gradually become mainstream, particularly in the production of high-end electronic products and semiconductor substrates.

Question 3

How is the Number of PCB Layers Counted? What is the Difference between Double Sided PCB and Multi-layer PCB?

Accepted Answer

“PCB Layer Count”
The number of PCB layers depends on its copper layers. For instance, if the design contains only one layer of copper then it is a single sided PCB; if it contains two layers of copper then it becomes a double sided PCB. If there’re more than two layers of copper, we call it a Multi-layer PCB. Please refer to the image below.

“Multi-layer PCB Production Process”
How do PCB manufacturers produce Multi-layer PCBs? Take below six layer board for example, PCB manufacturers has to first complete inner layer; then stack up the completed inner layer by placing prepreg in between. Once all layers are in correct position, then laminate all layers into one.

“Double sided PCB vs. Multi-layer PCB”
The difference between double sided PCB and Multi-layer PCB is that double sided PCB has no inner layer and lamination process.

“Single sided PCB vs. Multi-layer PCB”
On the other hand, there’s no inner layer and PTH process in single sided PCB.

Question 4

Может ли ENIG заменить ENEPIG для соединения проводов?

Accepted Answer

Когда дело доходит до соединения проводов, первым выбором может быть ENEPIG. ENEPIG, по-видимому, является наиболее стабильным для соединения проводов, однако стоимость производства намного выше, чем у других видов отделки поверхности. Вот одно из решений использования ENIG вместо ENEPIG путем увеличения толщины Au до 5u».
Ниже приведены условия испытания на растяжение и результаты демонстрации производительности использования ENEPIG и ENIG.

Условия теста:
Использовать золотую проволоку толщиной 1,0 мил и усилие натяжения более 3 граммов (как TM-650 2.4.42.3).
ПП A имеет покрытие ENEPIG с Ni:200u”; Pd:2u”; Au:2u”
ПП B имеет покрытие ENIG с Ni:200u”; Au:5u”

Результат:
ПП A: 5.091 ~ 11.186 (g)
ПП B: 4.432 ~ 12.030 (g)

Подводя итог, можно сказать, что и ENEPIG, и ENIG подходят для соединения проводов.

Question 5

Микрошлифовальный осмотр печатной платы

Accepted Answer

Микросекционный контроль — это ключевой метод анализа качества, используемый для оценки межслойных соединений и форм проводников печатных плат. Этот метод контроля обычно применяется к готовой печатной плате, чтобы убедиться, что проводники между слоями соответствуют требованиям к конструкции и производственным стандартам, или, если возникает дефект продукта, можно провести отбор проб и анализ в определенном месте, чтобы найти причину отклонения.

При проведении микрошлифовального контроля сначала вырезается образец определенного размера из готовой печатной платы, а затем его поверхность шлифуется, чтобы сделать видимой внутреннюю структуру. Затем микроскоп используется для наблюдения и получения изображений микрошлифов, которые показывают переходные отверстия, проводящие слои и диэлектрические слои печатной платы.

С помощью микрошлифовального контроля производители печатных плат могут оценить несколько ключевых факторов:

Целостность проводников и соединений: Проверить соответствуют ли форма, толщина и положение проводников проекту, чтобы убедиться в надежности соединения цепи.
Качество межслоевого диэлектрика: Проверить, чтобы диэлектрические слои были ровными и не имели трещин или воздушных полостей, чтобы предотвратить короткое замыкание между слоями проводника или недостаточную прочность изоляции.
Качество меднения отверстий PTH: Проверить достаточно ли и равномерно ли распределено медное покрытие сквозных отверстий, чтобы обеспечить проводимость и надежность изделия.

Микросекционный осмотр является важным этапом контроля качества в процессе производства печатных плат. Он позволяет обнаружить потенциальные производственные дефекты на ранней стадии и внести своевременные корректировки и улучшения. Это не только помогает повысить эффективность производства печатных плат и надежность продукта, но и снижает затраты и время на последующее тестирование и ремонт.

Question 6

Введение в CCL

Accepted Answer

CCL в основном делится на три категории.

Первый — высокочастотный,
второй — высокоскоростной,
а третий — стандартный.

Существует три основных стандарта для различения этих категорий:

Df (Dielectric Loss): Потеря электрических сигналов внутри материала.
Dk (Dielectric Constant): Задержка электрических сигналов внутри материала.
Tg (Glass Transition Temperature): Теплостойкость CCL.

Основные стандарты следующие:

Df < 0.005 является высокочастотным.
Df от 0,005 до 0,01 соответствует высокой скорости.
Df > 0,01 является стандартным.

Чем выше класс CCL, тем ниже значения Df и Dk, что приводит к меньшим потерям сигнала и задержкам. Это означает, что технические требования и добавленная стоимость будут выше, что, естественно, приведет к более высокой марже прибыли и ценам за единицу. Если мы захотим разделить его дальше, то всего будет шесть категорий. Среди них автомобильное использование связано с безопасностью, поэтому оно будет классифицировано как высокочастотное CCL с 5G, высокоскоростное CCL используется в серверах и коммутаторах, а стандартное CCL обычно используется в потребительской электронике.

Основные преимущества высокочастотных CCL

Высокая эффективность (High efficiency)
Быстрая скорость (Fast speed)
Хороший контроль (Good control)
Прочность (Strong durability)

В процессе производства сначала смешивают смолу, катализатор и отвердитель, а затем наносят на стеклоткань. Она скрепляется с полипропиленом и покрывается медной фольгой, образуя так называемый ламинат с медным покрытием.

С точки зрения доли затрат, доля CCL в общей доле ПХБ составляет около 67%, а доля затрат относительно высока.

Question 7

Что такое безгалогенный материал FR-4?

Accepted Answer

В предыдущих темах мы говорили о “How to choose the material of PCB?”, “Brief Talk about PCB Materials”, и “How to Have PCB Material Ready?”. Сегодня давайте обсудим безгалогенный материал FR-4.

Что такое безгалогенный материал FR-4?
Согласно определению IPC и IEC, только содержание BR (бром) и CL (хлор) составляет менее 900 PPM, а общее содержание BR (бром) CL (хлор) составляет менее 1500 PPM, что позволяет считать материал безгалогеновым FR-4. Между тем, все используемые материалы должны соответствовать требованиям по отсутствию галогенов при использовании материала безгалогенового FR-4.

Безгалогеновый FR-4 V.S. бессвинцового FR-4
Степень Halogen-Free FR-4 выше, чем Lead-Free FR-4. Halogen-Free FR-4 в основном соответствует требованиям для сборки без свинца. С другой стороны, Lead-Free FR-4, который соответствует требованиям для сборки без свинца, не обязательно соответствует требованиям для Halogen-Free.

Как вы знаете, существует множество типов материалов для печатных плат. И выбор подходящего материала повлияет на долговечность и надежность конечных продуктов.

Question 8

PTH Killer – Some Common Plating Void Factors

Accepted Answer

PTH Killer – некоторые общие факторы пустотности покрытия

Вы, возможно, знаете, что самая серьезная проблема PTH — это пустота там, где должна быть нанесена медь. Но знаете ли вы, почему это происходит? Распространенными факторами могут быть материал, процесс сверления или процесс нанесения покрытия.

1) Материал: CTE материала не подходит для процесса гальванизации. По сравнению со свинцовым процессом в старые времена, современный бессвинцовый процесс имеет более высокие требования к CTE материала. Если материал все еще подходит только для свинцового процесса, это может привести к пустотам при применении к бессвинцовому процессу.

2) Процесс бурения: После процесса сверления на материале останется пыль. Если пылесос не работает должным образом, пыль все еще остается в отверстии, что может привести к образованию пустот после процесса гальванизации.

3) Процесс нанесения покрытия: Когда плата попадает в гальваническую жидкость, в отверстии образуются пузырьки. Хотя гальваническая машина будет вибрировать, чтобы стряхнуть пузырьки, пузырьки все еще могут существовать из-за неточного параметра или по каким-то другим причинам. И пузырьки, конечно, приведут к пустотам после процесса гальванизации, как и оставшаяся пыль от сверления.

Question 9

Переходные отверстия для печатных плат с эпоксидной заливкой перед нанесением покрытия.

Accepted Answer

Возможно, вы слышали о процессе подключения печатной платы. Зачем использовать эпоксидную смолу для блокировки переходных отверстий в печатной плате? Каковы его плюсы и минусы?

Улучшенная теплопроводность:
Эпоксидная заливка повышает теплопроводность переходного отверстия, что позволяет лучше рассеивать тепло внутри печатной платы. Это особенно полезно для мощных приложений или конструкций с компонентами, выделяющими значительное количество тепла.
Повышенная целостность сигнала:
Эпоксидная заливка помогает снизить потери сигнала и электромагнитные помехи (ЭМП) за счет улучшения целостности высокоскоростной передачи сигнала. Это сводит к минимуму отражения сигнала и перекрестные помехи, что приводит к улучшению общего качества сигнала.
Улучшенная электрическая изоляция:
Эпоксидная заливка помогает улучшить электрическую изоляцию между соседними слоями печатной платы, снижая риск коротких замыканий и обеспечивая надлежащую изоляцию между различными сигнальными или силовыми областями.

Стоит отметить, что хотя отверстия, заполненные эпоксидной смолой, обладают этими преимуществами, они также создают некоторые проблемы. Например, их производство может быть более дорогим по сравнению с незаполненными переходными отверстиями, и этот процесс может потребовать дополнительных этапов и специального оборудования. Кроме того, если необходима доработка или ремонт, модифицировать переходные отверстия, заполненные эпоксидной смолой, будет сложнее. Следовательно, решение об использовании переходных отверстий, заполненных эпоксидной смолой, должно учитывать конкретные требования и ограничения конструкции и применения печатной платы.

Question 10

Почему печатные платы проектируются в виде стека?

Accepted Answer

Стек-ап печатной платы — это процесс организации конфигурации слоев многослойной печатной платы (PCB). В этой конструкции учитываются различные факторы, включая электрические характеристики, целостность сигнала, EMI (электромагнитные помехи) и управление температурным режимом. Основная цель проектирования стека — максимизировать производительность и надежность печатной платы.

Стек-ап печатных плат необходима по нескольким причинам:

Электрические характеристики: В высокоскоростных и высокочастотных приложениях конструкция стека обеспечивает стабильность и согласованность передачи сигнала. Контролируя расстояния и расположение между сигнальными слоями, плоскостями заземления и плоскостями питания, можно уменьшить потери при передаче сигнала и перекрестные помехи, тем самым улучшая электрические характеристики.

Целостность сигнала: В многослойных печатных платах между сигнальными слоями существуют связи и взаимодействия. Правильная конструкция стека может уменьшить помехи между уровнями сигнала, улучшить целостность сигнала и уменьшить искажения и джиттер сигнала.

Подавление EMI: Рациональная конструкция печатной платы может снизить электромагнитное излучение и внешние помехи (EMI) печатной платы. Правильное расстояние между слоями и распределение медной фольги между слоями могут улучшить способность печатной платы подавлять электромагнитные помехи.

Управление температурным режимом: В приложениях с высокой мощностью комбинированная конструкция может способствовать теплопроводности и рассеянию тепла. Добавляя теплораспределители или медную фольгу в соответствующих местах, можно облегчить рассеивание тепла печатной платы, предотвращая перегрев и повреждение.

Подводя итог, можно сказать, что конструкция стека направлена на обеспечение высокой производительности, надежности и стабильности печатной платы при одновременном удовлетворении конкретных требований различных приложений. Разумная конструкция стека максимально оптимизирует конструкцию и производительность печатной платы.

Наукадляпечатныхплат