Lider w produkcji obwodów drukowanych

Porady eksperckie (FAQ)

3 lutego 2015

1. Jaka powinna być minimalna odległość części przewodzących PCB (ścieżek i mas) od krawędzi płytki (linii frezowania lub rylcowania)?

2. Jakie pokrycie płytek jest lepsze – HAL czy złocenie? Od czego uzależniony jest wybór typu pokrycia?

3. Co to są ślepe przelotki? Jakie warunki należy spełnić, aby w projekcie możliwe było wykonanie ślepych przelotek?

4. W jaki sposób prawidłowo dobierać do projektu średnice otworów? Jakie elementy technologii obwodu drukowanego mają na to wpływ?

5. Co to są zagrzebane przelotki? Jakie warunki należy spełnić, aby w projekcie możliwe było wykonanie ślepych przelotek?

6. Jakie są minimalne wymagania dla szerokości pierścieni wokół otworów?

7. O ile odsłonięcie na masce powinno być szersze od elementu na miedzi?

8. Czy projektant ma wpływ na jakość obwodu drukowanego?

9. Jakie typy zatkanych przelotek wykonuje Techno-Service S.A.? Jak prawidłowo przygotować projekt z zatkanymi przelotkami?

10. Czy można wykonać szczeliny metalizowane, w których jedna krawędź jest pokryta maską, a druga niepokryta?

11. Jaką tolerancję grubości posiadają produkowane w Techno-Service obwody?

12. Jaka jest największa oraz najmniejsza średnica otworu, możliwa do wykonania w Techno-Service?

13. Czy możliwe jest wykonanie metalizowanych krawędzi?

14. Jaką grubość ma warstwa maski antylutowniczej (soldermaska)?

15. Jaką grubość ma maska zrywalna oraz jakie otwory można za jej pomocą zakryć? Jaki typ maski używany jest w Techno-Service?

16. Jaka jest średnia grubość metalizacji?

17. Jaki maksymalny rozmiar płytki jest możliwy do wykonania w Techno-Service?

18. Jaka jest minimalna grubość laminatu na którym można stosować rylcowanie?

19. Jaka jest standardowa średnica frezów? Jakie inne średnice frezów dostępne są °w ofercie Techno-Service?

20. Czy Techno-Service S.A. wykonuje obwody zaprojektowane pod montaż układów BGA i µBGA ?

21. W jakim formacie można przesłać projekt obwodu drukowanego?

22. Jaka jest maksymalna liczba warstw dla obwodów wielowarstwowych? Jakiego typu obwody są wykonywane w Techno-Service?

23. Czy Techno-Service S.A. realizuje zlecenia na obwody aluminiowe?

24. Czy test elektryczny pozwala na wykrycie zarówno zwarć, jak i rozwarć?

25. Jaka jest minimalna wielkość płytki, która może być wykonana przez Techno-Service?

26. W jaki sposób przygotowywana jest dokumentacja dla warstw opisowych? Jakie kryteria powinna spełniać?

27. Jakie są zależności dla grubości obwodów wielowarstwowych i ich tolerancji?

1. Jaka powinna być minimalna odległość części przewodzących PCB (ścieżek i mas) od krawędzi płytki (linii frezowania lub rylcowania)?

Projektując płytkę trzeba pamiętać o zachowywaniu odpowiednich odległości części przewodzących od linii frezowania, co zabezpieczy obwody przed zagrożeniem wystąpienia przebicia elektrycznego do obudowy czy innych elementów umieszczonych na krawędzi płytki. Tym samym zachowanie poprawnych odległości zapewnia odpowiednią izolację elementów przewodzących płytki.

Aby prawidłowo określić te odległości, należy pamiętać o ich minimalnych wartościach, które wynoszą odpowiednio:

  • minimalna odległość masy od krawędzi płytki (linii frezowania) wynosi 0,20 mm (8 mils),
  • minimalna odległość ścieżki od krawędzi płytki (linii frezowania) wynosi 0,25 mm (10 mils),
  • minimalna odległość masy, ścieżki i padu od krawędzi płytki na warstwach wewnętrznych, wynosi 0,20 mm (8 mils).

Minimalną odległość mas i ścieżek od linii rylcowania, w zależności od grubości laminatu określa poniższa tabela:

Grubość laminatu FR4

 

0,55 mm

0,8 mm

1,0 mm

1,2 mm

1,55 mm

2,0 mm

2,4 mm

Minimalna odległość linii rylcowania od
elementówprzewodzących na płytce

0,15 mm

0,21 mm

0,26 mm

0,31 mm

0,4 mm

0,52 mm

0,62 mm

2. Jakie pokrycie płytek jest lepsze – HAL czy złocenie? Od czego uzależniony jest wybór typu pokrycia?

Pokrycie dla płytek zawsze określa Klient, jednak nie jest to wybór zupełnie dowolny: decydując się na konkretną powłokę trzeba znać związane z nią ograniczenia. I tak, cynowanie jest tańsze, ale powierzchnia padów nie jest idealnie płaska jak w przypadku złocenia. Swobodnie można je wybierać dla mniej skomplikowanych płytek. Dla trudniejszych projektów zawsze lepszą alternatywą jest pokrycie złotem. W wielu sytuacjach właściwie nie mamy wyboru, ponieważ część płytek – ze względów technologicznych – po prostu nie może być cynowana.

Złoto musimy więc wybierać dla obwodów, gdzie:

  • zastosowane są układy BGA,
  • występują odległości lub ścieżki o szerokości 100 um (4milsy),
  • występują pady równe lub mniejsze niż 200 um (8 milsów) dla jednostronnego SMD,
  • występują pady równe lub mniejsze niż 300 um (1 milsów) dla dwustronnego SMD,
  • występują ślepe przelotki (blind vias),
  • występują zagrzebane przelotki (buried vias),
  • grubość laminatu bazowego mniejsza niż 0,36 mm,
  • występują szczeliny i otwory półmetalizowane, tzn. takie, które z jednej strony nie mają padów,
  • na krawędziach obwodów występują półotwory oraz półszczeliny.

Dobrze też wiedzieć, że pokrycie złotem warto wybierać nie tylko w sytuacjach, gdy jest to konieczne ze względów technologicznych, ale także gdy Klientowi zależy na wysokiej odporności płytki na czynniki zewnętrzne, idealnie równej powierzchni padów i doskonałej lutowności. Dodatkowo wybierając ten rodzaj pokrycia, mamy pewność, że warstwa niklu zabezpiecza miedzianą metalizację przed rozpuszczaniem podczas montażu, który jednak musi być dostosowany do złota, co trzeba brać pod uwagę kalkulując projekt.

Złocenie zalecane jest również, gdy:

  • występuje złącze krawędziowe – ze względu na dużą płaskość,
  • występują metalizowane krawędzie – minimalizacja ryzyka pękania i odchodzenia metalizacji od krawędzi.

3. Co to są ślepe przelotki? Jakie warunki należy spełnić, aby w projekcie możliwe było wykonanie ślepych przelotek?

Ślepe przelotki (ang. blind vias)  są to otwory, które łączą ze sobą zewnętrzną warstwę miedzi z wybranymi warstwami wewnętrznymi  w obwodach wielowarstwowych.  Otwory te nie przechodzą przez całą grubość płytki, co zostało pokazane na poniższym rysunku.

Slepe przelotki

Zastosowanie ślepych przelotek zwiększa znacznie możliwości projektowania obwodów drukowanych np. pozwalają lepiej wykorzystać powierzchnię miedzi na warstwach zewnętrznych.

Głębokość oraz średnica ślepych przelotek zależą od projektu Klienta, jednak istnieją w tym zakresie pewne ograniczenia.

Dobierając wspomniane parametry należy pamiętać o następujących warunkach:

  • dla otworów o średnicy od 0,2 mm do 0,9 mm maksymalna głębokość ślepych przelotek wynosi 75 % średnicy wiertła (średnica przelotki+0,1 mm),
  • dla otworów o średnicy od 1,0 mm maksymalna głębokość ślepych przelotek równa jest średnicy wiertła (średnica przelotki+0,1 mm).

Naruszenie tych zasad spowoduje, że nie uzyskamy w przelotach pewnej metalizacji, co z kolei powoduje problemy z prawidłowym połączeniem elektrycznym pomiędzy warstwami.

Ślepe przelotki mogą być wykonane z jednej (dowolnej) strony lub jednocześnie z obu stron wielowarstwowego obwodu drukowanego. Należy również pamiętać, że takie obwody muszą być bezwzględnie złocone.

4. W jaki sposób prawidłowo dobierać do projektu średnice otworów? Jakie elementy technologii obwodu drukowanego mają na to wpływ?

Przy wyznaczaniu średnic otworów w obwodach drukowanych, należy uwzględnić wszelkie ograniczenia wynikające z ich technologii wykonania. W praktyce oznacza to, że trzeba pamiętać o nieprzekraczaniu minimalnej średnicy otworów dla wybranej grubości laminatu oraz o uwzględnieniu ich tolerancji wykonania. Minimalne średnice otworów podane zostały w tabeli poniżej:

Grubość laminatu [mm]

Minimalna dopuszczalna średnica otworu PTH po metalizacji [mm]

1,55

0,15

2,00

0,15

2,40

0,20

2,50

0,25

3,00

0,30

 

Średnica otworu metalizowanego, ze względu na nakładaną w nim warstwę miedzi galwanicznej, jest mniejsza o około 0,1 mm w stosunku do średnicy użytego wiertła. Dlatego też, aby uzyskać wartości dla minimalnych średnic otworów niemetalizowanych, należy do średnic podanych w powyższej tabeli dodać 0,1 mm np. dla laminatu 1,55 mm minimalna średnica otworu niemetalizowanego wynosi 0,25 mm.

Należy również pamiętać, że standardowa tolerancja średnicy otworów metalizowanych i niemetalizowanych wynosi + 0,1 mm / – 0,05 mm. Jeśli projekt zawiera więc szczególne wymagania co do tolerancji średnicy otworów, należy to wyraźnie zaznaczyć w zamówieniu. Ważną wskazówką jest tu fakt, że nie ma możliwości wykonania obwodów z otworami o tolerancji średnicy +/- 0,00 mm.

5. Co to są zagrzebane przelotki? Jakie warunki należy spełnić, aby w projekcie możliwe było wykonanie ślepych przelotek?

Zagrzebane przelotki (ang. burried vias)  są to otwory, które łączą ze sobą wybrane wewnętrzne warstwy miedzi w obwodach wielowarstwowych. Otwory te nie przechodzą przez warstwy zewnętrzne obwodu drukowanego, co zostało pokazane na poniższym rysunku.

Zastosowanie zagrzebanych przelotek zwiększa znacznie możliwości projektowania obwodów drukowanych np. pozwalają lepiej wykorzystać powierzchnię miedzi na warstwach zewnętrznych. Ich stosowanie pozwala również ograniczyć koszt jednostkowego obwodu, ponieważ zagrzebane przelotki nie powodują tak dużego wzrostu ceny jak np. zwiększenie liczby warstw czy zwiększenie wymiarów obwodu.

Poniżej przestawione zostały elementy, które należy uwzględnić przy projektowaniu obwodów z zagrzebanymi przelotkami:

  • maksymalna średnica ślepej przelotki: 1,5 mm,
  • wymagane jest złocenie chemiczne padów na warstwach zewnętrznych,
  • możliwe zastosowanie tylko w obwodach 4-warstwowych.

6. Jakie są minimalne wymagania dla szerokości pierścieni wokół otworów?

Minimalna szerokość pierścienia (ang. AR – Annular Ring) uzależniona jest od ilości warstw oraz typu warstwy (zewnętrzna/wewnętrzna) na której znajduje się pierścień.

Dla warstw zewnętrznych (bez względu na typ obwodu) minimalna szerokość pierścienia wynosi zawsze:

  • 0,15 mm (6 mils) dla laminatów FR4,
  • 0,76 mm (30 mils) dla laminatów na podłożu aluminiowym.

Minimalne szerokości pierścieni na warstwach wewnętrznych (dla obwodów wielowarstwowych wykonywanych na laminatach FR4) przedstawia poniższa tabela.

Obwód 4-warstwowy

Obwód 6-warstwowy

Obwód 8-warstwowy

Minimalny szerokość pierścienia

7 mils lub
5 mils z łęzką

9 mils lub
7 mils z łezką

9 mils

 

Poniższy rysunek przedstawia w jaki sposób mierzona jest szerokość pierścienia – jest to połowa różnicy średnicy padu oraz średnicy otworu znajdującego się w tym padzie. Na rysunku pokazany został dla porównania również pad z łezką.

7. O ile odsłonięcie na masce powinno być szersze od elementu na miedzi?

Wszystkie elementy, które maja być cynowane lub złocone, muszą być odsłonięte maską powiększoną o minimum 6 mils w stosunku do elementu na mozaice. Innymi słowy – minimalne odsłonięcie na masce wynosi 3 mils z każdej strony elementu co ilustruje rys. 1.

Rys. 1. Odsłonięcie padu na masce – D minimalne odsłonięcie na stronę.

8. Czy projektant ma wpływ na jakość obwodu drukowanego?

Jakość obwodów drukowanych w dużej mierze zależy tego jak zostały zaprojektowane – już na tym etapie projektanci decydują o tym, jak będzie przebiegał proces ich produkcji oraz o tym, jak wysokie jest prawdopodobieństwo wystąpienia problemów jakościowych. Wiele potencjalnych błędów można wyeliminować poprzez drobne zmiany w projektach i tym samym zapewnić wyższą jakość produktu końcowego. Poniżej przedstawiono kilka wskazówek, jak  zadbać o jakość obwodu na etapie jego projektowania.

Projektując obwody drukowane, poza właściwościami elektrycznymi płytki należy brać pod uwagę zdolności produkcyjne dostawcy. Na naszej stronie można znaleźć szereg zasady, według których należy przygotować projekt, aby możliwie było wykonanie płytek w naszym zakładzie. Rekomendowane są między innymi:

  • minimalne odległości między częściami przewodzącymi,
  • minimalne szerokości ścieżek,
  • minimalne średnice otworów i wielkości pierścieni,
  • minimalne odsłonięcia na masce,
  • maksymalna liczba warstw warstw itd.

Analiza projektu pod tym względem jest warunkiem koniecznym, aby z powodzeniem wyprodukować obwód drukwany. Na szczęście wszelkie odstępstwa od tych zasad są łatwe do wykrycia, ponieważ większość nowoczesnych systemów do projektowania PCB ma funkcję sprawdzania i korekty takich błędów.

Niejednokrotnie w trakcie produkcji pojawiają się problemy wynikające z rozwiązań projektowych, które nie wynikają z odstępstw od wspomnianych wcześniej zasad technologicznych. To właśnie one mogą obniżyć jakość obwodów, dlatego w dalszej części artykułu omówione zostaną sposoby ich eliminowania.

Powierzchnia miedzi i ścieżki

Jednym z najczęściej występujących problemów jest niepoprawnie rozłożona powierzchnia miedzi na warstwach zewnętrznych. Efektywność elektrochemicznego procesu nakładania miedzi na powierzchnię płytki i wewnątrz otworów pozostaje w ścisłym związku z równomiernością rozłożenia miedzi na jej powierzchni.

Obszary płytki, gdzie występuje małe upakowanie elementów (pojedyncze izolowane ścieżki, otwory), będą charakteryzowały się wyższą miedzią niż inne części płytki, które są bardziej upakowane lub mają duże powierzchnie miedzi.

Zastosowanie takiego rozwiązania sprawia, że w miejscach o małym upakowaniu płytki pojawia się problem z zachowaniem założonej tolerancji średnic otworów oraz prawidłowym nałożeniem maski na krawędziach nadmiernie grubych ścieżek. W celu poprawy rozkładu miedzi zaleca się dodanie na obszarach o małym upakowaniu dodatkowej powierzchni miedzi, niepełniącej żadnej funkcji elektrycznej, a pomagającej uzyskać prawidłową dystrybucję miedzi w procesie elektrochemicznej metalizacji.

Na rys. 1 przedstawiono płytkę przed i po dodaniu specjalnych miedzianych wypełnień.

Niezalecane rozwiązanie, takich sytuacji należy unikać, obok: dobre rozwiązanie - ozolowane ścieżki i otwory są chronione przez dodatkowe wypełnienia miedziane.

Rys. 1. Niezalecany rozkład miedzi (obrazek z lewej strony) – takich sytuacji należy unikać. Obrzek z prawej strony – dobre rozwiązanie, izolowane ścieżki i otwory są chronione przez dodatkowe wypełnienia miedziane.

Kolejnym problemem jest zbyt częste prowadzenie ścieżek o minimalnej szerokości. Pojedyncze izolowane ścieżki o minimalnej dopuszczalnej szerokości powodują problemy podczas trawienia obwodów drukowanych ponieważ łatwiej je przetrawić. Tego typu ścieżki są również bardziej narażone na uszkodzenia mechaniczne oraz rozwarcia. Dobrą zasadą podczas projektowania jest redukowanie długości ścieżek o minimalnej szerokości np. prowadzimy ścieżkę o szerokości 4 mils w miejscach silnie upakowanych, ale jak tylko gęstość upakowania maleje, zwiększamy szerokości ścieżki o 2-3 mils – przykład ten został pokazano na rys. 2.

Złe rozwiązanie, dwie dolne ścieżki narażone są na przetrawienie i łatwe uszkodzenia mechaniczne, obok: dobre rowziązanie - ścieżki o minimalnej dopuszczalnej szerokości zostały poszerzone i ryzyko przetrawienia i uszkodzenia ścieżek znacznie ograniczono.

Rys. 2. Z lewej strony złe rozwiązanie – dwie dolne ścieżki narażone są na przetrawienie i łatwe uszkodzenia mechaniczne. Z prwej strony dobre rozwiązanie – ścieżki o minimalnej dopuszczalnej szerokości zostały poszerzone i ryzyko przetrawienia i uszkodzenia ścieżek znacznie ograniczono.

Łezka przy padach

Niejednokrotnie problemy jakościowe obwodów wynikają również z niestosowania „łezki” przy małych padach (pierścieniach). Zdarza się, że wywiercony otwór jest styczny do krawędzi padu. Takie rozwiązanie jest dopuszczalne, jednak nie w sytuacji, w której otwór styka się z krawędzią padu w miejscu połączenia ścieżki i padu.

W tym miejscu znacząco wzrasta ryzyko powstania rozwarcia. W celu uchronienia się przed takimi problemami dodaje się do padu „łezkę”. „Łezka” taka powinna zachodzić co najmniej 5 mils na ścieżkę. Stosowanie tej zasady jest szczególnie ważne dla małych średnic otworów (0,3 mm i mniejszych), gdy zastosowano minimalne dopuszczalne pierścienie, przez co prawdopodobieństwo powstania defektu niecentrycznego otworu wzrasta ze względu na zbyt małą sztywność wierteł. Na rys. 3 przedstawione zostało zalecane rozwiązanie

Złe rozwiązanie dla minimalnych dopuszczalnych pierścieni i prawidłowe z dodaną łezką.

Rys. 3. Przykład standardowego padu oraz padu z dodaną łezką.

Kolejną przyczyną problemów jest pozostawienie w projekcie wolnej przestrzeni pomiędzy padem a ścieżką o szerokości mniejszej niż dopuszczalne minimum (np. poniżej 4 mils). Po naświetleniu i wywołaniu pasek fotopolimeru o szerokości <4 mils charakteryzuje się ograniczoną przyczepnością. Bardzo często odrywa się i przykleja w innych miejscach płytki. Konsekwencją tego są rozwarcia lub zwarcia w zależności od technologii wykonania obwodu. Na rys. 4 przedstawiono ilustrację problemu, a na rys. 5 zalecane jego rozwiązania.

Za mała wolna przestrzeń pomiędzy dolnym padem a ścieżką.

Rys. 4. Zbyt mała przestrzeń pomiędzy padem a ścieżką.

Dobre rorozwiązanie - prawidłowe odległości między padem a ścieżką.

Rys. 5. Dobre rozwiązanie – prawidłowe odległości między padem a ścieżką.

Odległości

Inną przyczyną błędów bywa pozostawienie na płytce obszarów maski o szerokości mniejszej niż 3 mils. Obszary takie podobnie jak fotopolimer mają ograniczoną przyczepność i wykazują tendencję do odprysków. Uwidacznia się to szczególnie na płytkach poddawanych procesowi złocenia chemicznego (ENIG), w którym kąpiele bardzo agresywnie oddziałują na maskę.

Obszary takie powinny być poszerzone lub usunięte z projektu. Nie bez znaczenia jest również pozostawienie drobnych pozostałości miedzi na płytce. Podczas projektowania należy zwrócić szczególną uwagę, aby nie pozostawić na płytce drobnych, niepotrzebnych resztek miedzi.

Niewielkie pozostałości miedzi charakteryzują się słabą przyczepnością do laminatu, a gdy oderwą się od niego podczas nakładania maski, powodują najczęściej zwarcia. Na rysunku 6 przedstawiono omawiany problem. Zagrożeniem dla jakości płytki bywa także stosowanie dużej różnicy w powierzchni miedzi między stroną górną i dolną płytki.

Różnica ta powoduje powstanie naprężeń. W konsekwencji tak zaprojektowane płytki mają tendencję do wykrzywiania się podczas obróbek termicznych. Dotyczy to w szczególności płytek o grubości mniejszej niż 1,5mm. W takich sytuacjach, jeśli to możliwe, zaleca się stosowanie uzupełniającego wypełnienia miedzią na stronie o mniejszej powierzchni lub siatkę miedzianą po stronie z większą powierzchnią miedzi.

Takie rozwiązanie rozładowuje powstałe naprężenia, a wówczas nie pojawiają się odkształcenia płytek. Rysunek 7 przedstawia zastosowanie siatki zamiast mas z pełną powierzchnią miedzi. Tworząc taką siatkę, należy pamiętać, że bok pustego kwadratu w siatce powinien mieć minimum 8 milsów, a grubość linii miedzianej co najmniej 10 milsów. Ostatnim problemem jest tworzenie dużych powierzchni bez miedzi na warstwach wewnętrznych.

Przypadkowy fragment miedzi.

Rys. 6. Przypadkowy fragment miedzi.

Zastosowanie siatki zamiast mas z pełną powierzchnią miedzi.

Rys. 7. Zastosowanie siatki zamiast mas z pełną powierzchnią miedzi

Niezalecane rozwiązanie - czarny obszar na płytce to obszar niskiego ciśnienia, obok dobre rozwiązanie - pusty obszar wypełniono miedzią.

Rys. 8. Niezalecane rozwiązanie – czarny obszar na płytce to obszar niskiego ciśnienia, obok dobre rozwiązanie – pusty obszar wypełniono miedzią.

Miejsca takie, podczas procesu prasowania płytek, tworzą tzw. obszary niskiego ciśnienia. Obszary takie wymagają dużej ilości żywicy, aby mogły zostać całkowicie wypełnione. W przypadku niedostatecznej ilości żywicy powstają puste pęcherze, przypominające zjawisko delaminacji. Rozwiązaniem tego problemu jest dodanie w takim obszarze niefunkcjonalnej powierzchni miedzi, co przedstawia rysunek 8. Przestrzeganie tej zasady jest szczególnie istotne przy zastosowaniu miedzi o grubości ≥70μm.

Wykorzystanie powierzchni

Projektanci PCB mają również wpływ na ich cenę końcową m.in. ze względu na to, że zastosowane przez nich rozwiązania mogą zmienić zakres wykorzystania laminatu. Ponieważ obwody nie są produkowane jako pojedyncze sztuki, ale wytwarza się je w formatach produkcyjnych (przykładowy wymiar formatu 460×610mm), wytwórcy płytek zalecają klientom, aby podczas układania obwodów w panel skontaktowali się z nimi w celu ustalenia optymalnego wymiaru panelu, czego efektem jest lepsze wykorzystanie materiału.

Często zdarza się, że dodanie bądź odjęcie jednej płytki w panelu w znaczny sposób zmniejsza poprodukcyjny odpad niewykorzystanego laminatu. Przedstawione powyżej problemy wynikają głównie z właściwości mechanicznych i fizykochemicznych materiałów i procesów służących do wyprodukowania obwodu drukowanego.

Wszystkie moje wskazówki sprzyjają poszerzeniu okna procesowego producenta obwodów. Tym samym płytka przygotowana z uwzględnieniem powyższych zasad będzie zawsze łatwiejsza do wykonania, co sprawia, że można wyprodukować ją szybciej, lepiej, taniej i bez ryzyka problemów jakościowych.

 

Jakość obwodów drukowanych w dużej mierze zależy tego jak zostały zaprojektowane – już na tym etapie projektanci decydują o tym, jak będzie przebiegał proces ich produkcji oraz o tym, jak wysokie jest prawdopodobieństwo wystąpienia problemów jakościowych. Wiele potencjalnych błędów można wyeliminować poprzez drobne zmiany w projektach i tym samym zapewnić wyższą jakość produktu końcowego. Poniżej przedstawiono kilka wskazówek, jak  zadbać o jakość obwodu na etapie jego projektowania.

9. Jakie typy zatkanych przelotek wykonuje Techno-Service S.A.? Jak prawidłowo przygotować projekt z zatkanymi przelotkami?

Wykonujemy cztery rodzaje przelotek:

1.       Vias – przelotki, które pokrywane są soldermaską. Przelotki te z reguły nie są zatkane, farba kurtynowa przelewa się przez nie, pokrywając krawędzie i ścianki otworów.

2.       Plugged and covered via – standard – przelotki zatykane są specjalną farbą utwardzaną fotochemicznie przed etapem pokrycia płytki soldermaską. Przelotki są w 100% zatkane i zalane maską. Przy użyciu tej metody stopień wypełnienia przelotki farbą  wynosi około 40%. Farba wypełniająca zapewnia optymalne zatrzymanie stopu lutowniczego przed  dostaniem się na drugą strony płytki, jednak powierzchnia przelotek nie jest płaska. Metoda ta nadaje się do zatykania przelotek w technologii cynowania i złocenia z miedzią końcową 35µm. Ten rodzaj przelotek nadaje się do zatykania otworów o średnicy do max. 0,6 mm.

3. Plugged and covered via – flat – w celu uzyskania większej płaskości przelotki, a co się z tym wiąże zwiększenia stopnia wypełniania przelotek farbą, stosujemy metodę zatykania, w której stopień wypełnienia wynosi >80%. Zastosowanie tej metody wiąże się z koniecznością zastosowania technologii złocenia, nie można takich płytek wykonać w technologii HAL. Ta metoda stosowana jest również przy zatykaniu przelotek na płytkach z miedzią końcową ≥70µm. Ten rodzaj przelotek podobnie jak poprzedni nadaje się do zatykania otworów o średnicy do max. 0,6 mm.

Tę metodę można stosować również do zatykania przelotek w padach, jednak farba użyta do zatykania przelotek nie jest pokrywana miedzią, a wokół otworu pozostaje 3 milsowa otoczka z tejże farby. Zamawiając tego typu zatykanie przelotek należy dodać do zamówienia uwagę „PŁASKIE PRZELOTKI”.

4.       Plugged via – przelotki zatykane po procesach wykończenia powierzchni (złocenie, hal) specjalną farbą nakładaną metodą sitodrukową i utwardzaną termicznie. Przelotki są zatkane, jednak charakteryzują się wypukłością. Farba wyraźnie wystaje poza powierzchnię miedzi. Ten rodzaj przelotek nadaje się do zatykania otworów o średnicy do max. 1mm.

Podczas przygotowywania projektu należy wziąć pod uwagę ograniczenia, co do wielkości średnicy zatykanej przelotki. W przypadku przelotki, która ma średnice równą 0,5mm, możemy wybrać dowolny typ przelotki. W przypadku średnicy przelotki np. 0,8mm można zastosować tylko przelotki typu Plugged via.

10. Czy można wykonać szczeliny metalizowane, w których jedna krawędź jest pokryta maską, a druga niepokryta?

Nie można wykonać szczeliny z takim wykończeniem. Cała szczelina może być zasłonięta maską, lub cała odsłonięta (analogicznie jak przelotki). Standardowo wykonujemy szczeliny zawsze odsłonięte, zatem z metalicznym wykończeniem powierzchni (złoto lub cyna). Szczeliny, które mają być pokryte maską muszą być wyraźnie zaznaczone przez klienta w projekcie. Zasada ta dotyczy również metalizowanych krawędzi płytki.

11. Jaką tolerancję grubości posiadają produkowane w Techno-Service obwody?

Na końcową grubość obwodu drukowanego ma wpływ kilka elementów:

  • tolerancja grubości laminatu bazowego,
  • grubość miedzi,
  • grubość nałożonych warstw (maska, metalizacja, pokrycie, opis itd.) – standardowo 0,17 mm.

Zestawienie granicznych dopuszczalnych grubości gotowych, wykonywanych na laminatach FR4, obwodów jedno oraz dwustronnych (grubości całkowite płytek) przedstawiono w poniższej tabeli.

Grubość laminatu
bazowego [mm]
Grubość miedzi
bazowej [mm]
Dopuszczalny zakres grubości gotowych obwodów [mm]
min. max.
0,80 0,018 0,93 1,08
1,00 dowolna – grubość Cu wliczona w grubość laminatu bazowego 1,10 1,25
1,20 1,30 1,45
1,55 1,65 1,80

2,00 2,07 2,27
2,40 2,47 2,67
3,20 3,24 3,50

12. Jaka jest największa oraz najmniejsza średnica otworu, możliwa do wykonania w Techno-Service?

Możemy wykonać otwory metalizowane o minimalnej średnicy 0,15 mm. Minimalna średnica otworów niemetalizowanych wynosi 0,25 mm. Nie ma natomiast ograniczenia co do maksymalnej średnicy otworu. Duże otwory nie są jednak wiercone – te o średnicy powyżej 6 mm są frezowane.

13. Czy możliwe jest wykonanie metalizowanych krawędzi?

Tak – wykonujemy dwa typy metalizowanych krawędzi:

Standardowa metalizacja krawędzi

Metalizacja pokrywa krawędź na prostym odcinku – brak otworów oraz półszczelin na krawędzi. W przypadku tego tupu metalizowanej krawędzi zalecane jest złocenie, ale nie jest ono wymagane. Mimo wszystko warto je zastosować zamiast HAL-u aby wyeliminować ryzyko pękania oraz odchodzenia metalizacji od krawędzi laminatu pod wpływem wysokiej temperatury np. podczas montażu.

Metalizacja krawędzi z półotworami lub półszczelinami

Na krawędzi płytki znajdują się dodatkowo półotwory lub półszczeliny (rys 1).

Rys. 1. Przykład metalizowanych półotworów na krawędzi płytki.

W tym przypadku złocenie jest konieczne, ponieważ półotwory oraz półszczeliny są bardziej narażone na udary termiczne, które mogą powodować ich uszkodzenie.

Należy pamiętać, że krawędź płytki, na której ma być wykonana metalizacja musi być frezowana – nie ma możliwości zastosowania w tym miejscu rylcowania.

14. Jaką grubość ma warstwa maski antylutowniczej (soldermaska)?

Minimalna ilość maski na krawędzi ścieżki to 7 μm, niezależnie od grubości miedzi końcowej.

Wszelkie inne grubości maski należy konsultować indywidualnie do zlecenia.
Maksymalna ilość maski na masach to:

  • 50 μm dla miedzi końcowej 35 μm,
  • 85 μm dla miedzi końcowej 70 μm,
  • 120 μm w przypadku miedzi końcowej 105 μm .

Wszelkie inne grubości maski należy konsultować indywidualnie do zlecenia.

15. Jaką grubość ma maska zrywalna oraz jakie otwory można za jej pomocą zakryć? Jaki typ maski używany jest w Techno-Service?

Typ maski: Peters SD2955
Grubość: ok. 0,3 mm
Maksymalna średnica otworu możliwego do zakrycia: 1,9 mm

16. Jaka jest średnia grubość metalizacji?

Średnia grubość metalizacji wynosi: 20 µm – 30 µm.

17. Jaki maksymalny rozmiar płytki jest możliwy do wykonania w Techno-Service?

Obwody jedno- i dwuwarstwowe: 463 mm x 576 mm.
Obwody wielowarstwowe: 421 mm x 573 mm.
Obwody aluminiowe: 433 mm x 576 mm.

18. Jaka jest minimalna grubość laminatu na którym można stosować rylcowanie?

Najcieńszy laminat możliwy do rylcowania ma grubość 0,5 mm. Jednak w takiej sytuacji stosowane jest rylcowanie tylko z jednej strony (stosowane dla lamiantów o grubości < 0,8 mm). Jeśli konieczne jest rylcowanie dwustronne to możemy je wykonać na laminatach o grubości ≥ 0,8 mm. 

Tolerancja wykonania linii rylcowanej wynosi +/- 0,1 mm.

Minimalna grubość części nierylcowanej w laminatach rylcowanych jednostronnie wynosi 0,15 mm. Dotyczy to laminatów o grubości w zakresie ≥0,5 mm oraz <0,8 mm. Począwszy od grubości 0,8 mm aż do grubości <2,4 mm pozostawiamy standardowo 0,3 mm nierylcowanego lamiantu. W  laminatach o grubości 2,4mm i większej część nierylcowana stanowi 20% grubości laminatu.

Wszystkie powyższe parametry odnoszą się do laminatu bazowego, czyli laminatu który nie został jeszcze użyty do produkcji.

19. Jaka jest standardowa średnica frezów? Jakie inne średnice frezów dostępne są °w ofercie Techno-Service?

Standardowe frezy wykorzystywane do obróbki mechanicznej obwodów mają średnicę 2 mm.

Posiadamy również frezy o innych średnicach [mm]: 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,4.

Oprócz standardowych frezów posiadamy także frezy specjalistyczne np. stożkowe (30º, 60º), które pozwalają wykonywać między innymi fazowanie krawędzi otworów, czy fazowanie złącza, którego nie można wykonać standardową metodą.

20. Czy Techno-Service S.A. wykonuje obwody zaprojektowane pod montaż układów BGA i µBGA ?

Tak, wykonujemy obwody polami lutowniczymi pod układy BGA oraz µBGA.  Takie obwody wymagają złocenia chemicznego.

Minimalny raster (rys. 1, odległość oznaczona jako X) takich układów, możliwy do wykonania w Techno-Service wynosi:

  • dla przelotek 0,20 mm: 0,80 mm,
  • dla przelotek 0,15 mm: 0,75 mm.

W specyficznych sytuacjach (bardzo proste BGA, bez ścieżek pomiędzy polami lutowniczymi oraz przelotkami) możliwe jest zastosowanie mniejszego rastra: 0,65 mm.

Rys. 1. Przykładowy widok elementów układu BGA.

21. W jakim formacie można przesłać projekt obwodu drukowanego?

Powszechnie akceptowalnym formatem plików dla projektów obwodów drukowanych jest Extended Gerber RS-274X wraz z plikami wierceń w formacie Excellon.

Oprócz tego akceptujemy pliki w formatach:

  • Gerber RS-274D + osobny plik/pliki z aperturami,
  • Mania-Barco DPF,
  • GraphiCode GWK,
  • Eagle BRD (do 4 warstw)
  • ODB++.

22. Jaka jest maksymalna liczba warstw dla obwodów wielowarstwowych? Jakiego typu obwody są wykonywane w Techno-Service?

Wykonujemy następujące rodzaje obwodów drukowanych:

  • jednostronne na laminatach: FR4 (otwory niemetalizowane / półmetalizowane), aluminiowym (bez metalizacji otworów), mikrofalowe – Rogers (bez metalizacji otworów);
  • dwustronne na laminatach: FR4 (otwory metalizowane / niemetalizowane), aluminiowym (otwory niemetalizowane), mikrofalowe – Rogers (otwory metalizowane / niemetalizowane – zależy od typu laminatu);
  • wielowarstwowe do 8 warstw na laminacie FR4 (otwory metalizowane / niemetalizowane).

23. Czy Techno-Service S.A. realizuje zlecenia na obwody aluminiowe?

Tak – produkujemy obwody aluminiowe jednostronne i dwustronne bez metalizacji. Link do specyfikacji.

24. Czy test elektryczny pozwala na wykrycie zarówno zwarć, jak i rozwarć?

Tak – przeprowadzenie testu elektrycznego jest gwarancją wykonania 100% dobrych płytek. Wykorzystujemy niezależne urządzenia testujące – tester igłowy oraz testery palcowe.

Oprócz testu elektrycznego przeprowadzamy również test optyczny dla wszystkich produkowanych obwodów.

25. Jaka jest minimalna wielkość płytki, która może być wykonana przez Techno-Service?

Jesteśmy w stanie wykonać płytkę o dowolnie małych wymiarach, która będzie możliwa do wycięcia z punktu widzenia obróbki mechanicznej.

Minimalna wielkość płytki którą można wykonać pojedynczo wynosi 30 x 30 mm. Mniejsze obwody musza być zawsze umieszczone w panelu (oprócz niewielkich ilości prototypowych).

26. W jaki sposób przygotowywana jest dokumentacja dla warstw opisowych? Jakie kryteria powinna spełniać?

W procesie przygotowanie warstwy opisowej przycinane są wszystkie elementy poprzez dodanie warstwy kompozytowej – stworzonej z soldermaski i odwiertu.Kompozyt jest dodatkowo powiększany o 1 mils na stronę ponieważ obraz na warstwie opisowej musi być oddalony od obrazu na mozaice o minimum 4 milsy. Minimalna szerokość linii na warstwie opisowej wynosi 4 mils.

27. Jakie są zależności dla grubości obwodów wielowarstwowych i ich tolerancji?

   W formularzu zamówień obwodów wielowarstwowych definiowana jest grubość bazowa laminatu, która obejmuje grubości: rdzeni(a) z miedzią 35 mm oraz zewnętrznej folii miedzianej 18 mm. Maksymalny dopuszczalny rozrzut końcowej grubości laminatu wynosi ±10%. Dla standardowego laminatu bazowego 1,55 mm tolerancję grubości można wyrazić
w mili­metrach jako 1,55 ±0,155 mm, co oznacza, że dopuszczalna grubość końcowa będzie zawierała się w zakresie od 1,395 mm do 1,705 mm. Rozrzut grubości laminatu spowodo­wany jest występowaniem tolerancji:

  1. grubości prepregów o wartości ±0,007 mm,
  2. grubości rdzeni przedstawionej w tab. 1,
  3. procesowych – typowo ±0,03 mm.
Tab. 1. Tolerancje grubości rdzeni.

 Grubość rdzenia [mm]

 Tolerancja [mm]

0,10

±0,01

0,20

±0,02

0,36

±0,03

0,50

±0,04

0,71

±0,04

1,00

±0,06

 

 

   W przypadku obwodów wielowarstwowych z grub­szymi warstwami przewodzącymi (70 mm i więcej) grubość laminatu bazowego wzrasta. Dla obwodu o rdzeniach z miedzią 70 mm wyniesie ona 1,62 mm (1,55 mm + 0,07 mm), ponieważ grubość standardową należy powiększyć o dwukrotność 35 mm grubości dodatkowej miedzi na rdzeniu.Wynikowa (końcowa) grubość obwodu jest sumą grubości bazowej oraz nakładanych w procesie produk­cyjnym powłok: miedzi galwanicznej oraz solder­maski. Grubości tych powłok zależą od grubości końcowej (wysokości) miedzi, co przedstawiono w tab. 2. Wyższe warstwy mozaik powodują wzrost grubości powłok ze względu na konieczność nakładania grubszej warstwy soldermaski, dla zapewnienia jej ciągłości, szczególnie na krawędziach mozaik. Obok tab. 2 zamieszczono sposób określenia końcowej grubości standardowej budowy obwodu 4-warstwowego (link) oraz jej tolerancji.

Tab. 2. Grubości nakładanych powłok.

 Grubość końcowa
miedzi [mm]

Grubość
powłok [mm]

35

0,17

70

0,22

105

0,25

 

 

Standardowa budowa obwodu 4-warstwowego zawiera:
– 4 x prepreg typu 7628 – grubość P=0,72 ±0,028 mm,
– rdzeń 0,71 mm (w tym 2 warstwy miedzi 35/35 um) – grubość R=0,78 ±0,04 mm.

– bazową miedź na warstwach zewnętrznych o grubości 18 um każda.
Zatem końcowa grubość i jej tolerancja wyniesie P+R+0,03 mm (tolerancja procesowa) + 0,17 mm (nakładane powłoki) = 1,706 ±0,1 mm.

 

   Chcąc uzyskać obwód o standardowej grubości dla grubszych warstw miedzi, należy taką informację zamieścić w polu „Uwagi Klienta dot. technologii”. Tego typu informacje należy także umieszczać w przypadku nietypowych grubości laminatów i ich tolerancji.



Logowanie do portalu