服装网站怎么做的,上海十大公司排名,网站设计目标怎么写,最好的免费的黄页网站如何制定标准方法#xff0c;包括电气和机械参数#xff0c;以及 - 是的#xff01;–成本。 在 4 月的专栏中#xff0c;我们讨论了如何使用总板厚来推动为树脂系统选择合适的玻璃化转变温度 #xff08;Tg#xff09; 的决策。电路板设计越厚#xff0c;目标玻璃化转变…如何制定标准方法包括电气和机械参数以及 - 是的–成本。 在 4 月的专栏中我们讨论了如何使用总板厚来推动为树脂系统选择合适的玻璃化转变温度 Tg 的决策。电路板设计越厚目标玻璃化转变温度越高。我们还讨论了基于电气特性的材料选择特别是层压板的耗散因数 Df。我们将在这里更详细地介绍这两个主题。
我们从 IPC-4101 和商品神话开始。说到购买电路板“商品经理”这个头衔在 40 年前在一个充斥着双面板的世界里可能是合理的但在今天的环境中它并不准确。如果 PCB 材料和电路板是商品那么它们是我所知道的最具差异化的商品之一尤其是当人们以更高的速度考虑“一切都很重要”时。
IPC-4101刚性和多层印制板的基材中的复杂性为层压板领域的广泛选择提供了一个很好的例子。一些属性分类 - 64 种不同的关键字可搜索的 “斜线表” - 包括低卤素含量、填料含量、玻璃类型、高热性能、高速/高频性能和导热性以及下面提到的参数等。
在筛选大量层压板选项时我在比较它们时最常使用五六个标准
介电常数 Dk耗散因数或损耗角正切 Df玻璃化转变温度 Tg °C分解温度 Td °C总 z 轴膨胀率 %50°-260°CX-y 热膨胀系数 x-y-CTE ppm/°C。
图 1 显示了上述所有六个参数比较了少数电气相似的层压板Dks 和 Dfs 彼此相差 10% 以内。这是一个详细的列表但出现了一些差异。绿色材料显示出高度的热稳定性z 轴膨胀和 x-y-CTE。如果这些参数很重要 - 如下所述 - 该材料可能会引起兴趣。如果 x-y-CTE 不是一个大问题蓝色图显示几个参数有希望。 图 1. 径向图中有六个层压板参数对于 Dks 和 Dfs 彼此相差在 10% 以内的材料周长上具有最佳值。Z 规划器材质映射器使用来自层压板制造商的数据。
在这里我们将讨论这些特征是什么以及它们为什么重要。在本次讨论中有意隐瞒了几个重要的参数
材料是否符合 UL 无卤素要求几个机械细节包括吸水率、剥离强度、泊松比、杨氏模量等。在实际测试车辆上进行详细的可靠性测试详细定价。
这并不意味着这些不重要。而是说它们需要单独更详细地单独解决。
警告。下面的讨论介绍了选择 PCB 层压板的基本高级流程。由于产品和定价选项的范围如此广泛因此建立一种标准方法来添加您的专有皱纹是很有帮助的。虽然许多硬件团队在材料选择过程中依赖他们的制造商——这显然有一些逻辑——但我建议考虑警告买者原则的修改版本。当然Caveat emptor 的意思是“让买家当心”。当它与层压板有关时我认为它是“让买方意识到”。成本以及印刷电路板设计的电气和机械性能和可靠性最终是 OEM 设计团队的责任。如果您目前正在将材料选择委托给您的 PCB 制造商我敢打赌您在性能、成本或两者方面都会付出一些代价。
考虑到这一点让我们考虑一个可能使更明智的层压板选择的过程。
电气参数
如上个月所述Dk 和 Df 越低越好。表 1 显示了成熟的用户和制造商如何将层压板分为五个主要的 Df 组通常在 10GHz 时高损耗、标准损耗、中损耗、低损耗和超低损耗。请注意超过 3 位数字的 Df 精度通常是人为的。很少有公司拥有具有这种分辨率的测量设备。 表 1. 用于层压板的典型 Df/Loss 桶*
较少情况下材料按介电常数进行分类。我遇到的最有用的分组包含在表 2 的左列中。较低的 Dks 意味着更窄的走线、更薄的电介质、更少的串扰和更低的电路板总厚度通常成本略高。典型的高层数、高 Tg 层压板的介电常数在 3.3 至 4.0 范围内。 表 2. 用于层压板的典型 Dk 桶*
上述类别可以推动对 4 月刊中介绍的材料进行更精细的观察如图 2 所示。 图 2. 大材料列表报告 10GHz 时的 Dk 与 Df 并按类别分组。Z 规划器材质映射器使用来自层压板制造商的数据。
应用程序示例。如果设计 110-130 mil 范围内的电路板假设您想考虑 Tg 高于 170°C 的材料范围在“低损耗”Df ~0.005 至 0.010和“中等 Dk”Dk ~3.5 至 3.8范围内。这将范围缩小到图 3 中的层压板。 图 3. 缩小的材料列表包括 Tg 范围为 170°-200°C 的材料供应商报告的 Dk 值在中等 Dk 范围内Df 值在 10GHz 时处于低损耗范围内。Z 轴规划器材料映射器使用来自层压板制造商的数据。
到目前为止我们已经研究了 Dk 和 Df。但我们仍然有一大堆可能性。我们需要额外的选择启发式方法才能得出结论。选择标准的选项也很广泛。候选名单可能包括价格当然、UL 认证侧边栏或大量机械参数。信号完整性仿真通常也会缩小要考虑的材料范围具体取决于损耗目标 Df 以及串扰和板厚目标 Dk。
机械参数
重要的是要从热和机械可靠性的角度考虑不同的层压板如何与电路板设计相互作用。可以考虑许多机械因素包括剥离强度、吸湿性、杨氏模量、泊松比等。在这里我们将讨论层压板数据表中广泛提供的四个热/机械参数包括 Tg这些参数可用于评估电路板厚度、特征密度、加工以及电路板设计与底层电介质在暴露于多个焊接回流循环后之间的相互作用。在将它们纳入决策过程之前让我们简要定义一下这些参数。
玻璃化转变温度 Tg 这是层压板变形发生剧烈变化的温度以摄氏度为单位。后 RoHS 时代的 Tg 值范围为 150°-260°C根据 IPC-TM-650 方法 2.4.24.3、2.4.24c 或 2.4.25c 测量。
分解温度 Td 这是材料因热分解而失去 5% 重量的温度以摄氏度为单位。由于无铅焊料的熔点约为 225°C因此组装和返工过程中的焊料回流温度将高于 225°C最高可达 260°C。 后 RoHS 时代的 Td 值范围为 330°-430°C根据 IPC-TM-650 方法 2.3.40 测量。
Z 轴扩展这种品质因数的优点之一是它在一个数字中捕获了三个不同的参数Tg alpha1 之前的 z-CTE、Tg °C 和 Tg alpha2 之后的 z-CTE。图 4 显示当材料温度从 50° 升高到 260°C 时这是以膨胀百分比来衡量的。 随着温度的变化层压板的膨胀速度比铜快得多尤其是在玻璃化转变温度 Tg 之后。在 Tg °C 之前层压板以大约 50ppm/°C 的速率膨胀称为 alpha1而在 Tg 之后它们以大约 250ppm/°C alpha2 的速率膨胀具体取决于特定的树脂体系。目的是评估材料对 z 方向上可能导致分层的热诱导应力的敏感性。值范围为 1.3% 至 3.5%根据 IPC-TM-650 方法 2.4.24 测量。 图 4.无论 Tg 如何在比较材料的热性能时更高或更低的 alpha2 膨胀都会产生巨大影响。z 轴膨胀百分比 50°-260°C 考虑了这两个参数。
X-y-CTE热膨胀系数了解材料的 x-y-CTE在 -40° 至 125°C 范围内测量单位为 ppm/°C的目的是评估材料的 x-y 膨胀与 BGA 封装的 x-y 膨胀的不同程度目的是减少焊点故障。BGA 封装的温度范围为 5 至 8 ppm/°C而 PCB 层压板的封装值通常为 10 至 16 ppm/°C。 虽然这不是该参数的主要目的但它可能用于比较层压过程中介电材料之间的特征配准变化程度根据 IPC-TM-650 方法 2.4.41 进行测量。
电路板越厚就越担心焊接过程中 z 方向的应力。由于当今的无铅焊料会暴露于超过 225°C 的热偏移中因此热膨胀最严重的 PCB 材料将成为一个重大的故障问题。电路板越厚您就越倾向于高 Tg 材料和 z-CTE 相对较低的材料。
在考虑定价和 UL 认证之前这些额外的参数可以进一步缩短列表。一旦在较厚的设计例如超过 16 层上建立了电溶液空间我就喜欢通过比较 z 轴膨胀与分解温度来分析材料图 5。电路板越厚设计人员就越需要关注这些现成的 datasheet 参数。从可靠性的角度来看右下角的材料的性能可能比图中的其他材料要好一些。这并不是说其他材料不起作用。可以说只要 Td 大于 260°Cz 轴膨胀就比 Td 更重要而所有这些材料都满足这一条件。电路板总厚度、价格和可用性也起着重要作用。例如在所有条件相同的情况下包括价格和其他所有因素在 130 mil 厚的电路板上具有较低 z 轴扩展和较高 Td 的材料值得考虑。 图 5. 图 3 中的层压板使用 50°-260°C 的总 z 轴膨胀率 % 与 Td 的关系图使用供应商提供的值。Z 规划器材质映射器使用来自层压板制造商的数据。
定价
得知右下象限的层压板比左上角的层压板贵一点我不会感到惊讶。简单地说任何提高层压板性能的东西都会带来更高的成本。任何内容包括但不限于
降低 Dk降低 Df减少铜型材低 Dk 玻璃更低的卤素含量降低 CTE更高的 Tg导热性更高。
一些硬件工程师认为层压板的定价应该很容易获得就像他们在 Amazon 上购物或在 DigiKey 上购买电阻器一样。大批量层压板行业并没有以这种方式发展。层压板供应商唯一比层压板和预浸料定价更紧密保护的是他们的化学配方和工艺。通常在同一供应商的层压板 A 和层压板 B 之间从相对意义上讨论价格然后根据原材料价格波动和竞争压力与各个 PCB 制造商进行报价和谈判。
根据经验裸 PCB 价格的大约三分之一由层压板本身组成。因此要了解 Laminate A 和 Laminate B 之间的价格差异就需要让 PCB 供应商为每种材料的电路板报价。更复杂的是PCB 制造商永远不会单独拆开层压板组件因此您将无法判断层压板的贡献是总成本的 32% 还是 38%即使层压板价格可以在一家 PCB 制造商处以某种方式进行逆向设计该数字在另一家供应商处不一定有效。在董事会层面进行详细的报价练习是解决这个问题的唯一方法。幸运的是一旦您完成了这个过程它应该可以在同一制造商处以相同的材料在未来的项目中重复使用——也就是说直到市场因素再次推动层压板价格的变化。
离别感言
数据表参数不能取代实验室中的实际台架测量或在类似于生产板的测试车辆上进行可靠性测试。在比较层压板时如果设计团队能够熟练地从数据表参数中进行电气即 Dk 和 Df和热/机械例如 Tg、Td、z 轴膨胀的权衡那么他们将比设计团队领先几步他们只是将设计扔给制造商寻求建议。由于叠层决策和材料是电路板设计的支柱因此出于电气和机械原因以及成本控制成为更精明的消费者将对我们所有人都有好处。
