Linee guida pratiche per migliorare l'affidabilità dei PCB

Le prestazioni di un PCB ad alta affidabilità non sono determinate solo dai test effettuati dopo la produzione.

Nella nostra esperienza, l'affidabilità a lungo termine è fortemente influenzata dalla scelta dei materiali, dalla progettazione della stratificazione, dalla complessità della produzione e dalla stabilità del processo.

Sulla base di oltre 25 anni di esperienza nella produzione di PCB, raccomandiamo le seguenti considerazioni:

PCB ad alta affidabilità

---

1. Scegli il materiale PCB giusto: MTG è spesso la soluzione migliore.

Per le applicazioni che richiedono elevata affidabilità, la scelta dei materiali è uno dei fattori più importanti.

I materiali Tg standard sono convenienti in termini di costi, ma per ottenere un costo inferiore, alcuni materiali possono contenere una percentuale maggiore di riempitivi inorganici.

Un contenuto eccessivo di materiale di riempimento può:

• Aumento della fragilità dei PCB
• Ridurre il flusso di resina durante la laminazione
• Influisce sul riempimento di resina tra le fibre di vetro
• Aumenta il rischio di difetti di interconnessione (ICD)

I materiali con elevata Tg offrono prestazioni termiche eccellenti, ma solitamente hanno costi più elevati.

In molte applicazioni per circuiti stampati in ambito automobilistico, i materiali a media temperatura di transizione vetrosa (MTG) sono ampiamente utilizzati perché offrono un buon equilibrio tra affidabilità e rapporto costo-prestazioni.

La scelta del materiale migliore dipende da:

• Funzionamento
• Requisiti del ciclo termico
• Durata del prodotto
• Obiettivo di costo

---

2. Evitare, quando possibile, uno spessore eccessivo dei pannelli.

Un circuito stampato più spesso non è sempre sinonimo di maggiore affidabilità.

Quando i requisiti di impedenza e le esigenze meccaniche lo consentono, spesso si preferiscono schede più sottili.

Per numerose applicazioni:

Uno spessore pari o inferiore a 1.6 mm rappresenta una scelta pratica e stabile.

Uno spessore eccessivo può aumentare:

• Stress termico
• Difficoltà di laminazione
• Complessità manifatturiera

---

3. Mantieni il numero di strati il ​​più semplice possibile

Un maggior numero di strati non sempre si traduce in una maggiore affidabilità.

Quando il progetto lo consente:

• PCB a lato singolo
• PCB a doppia faccia
• PCB a 4 strati

sono generalmente più facili da produrre e controllare.

All'aumentare del numero di strati:

• Sono necessari più cicli di laminazione
• Le variabili di produzione aumentano
• Il controllo del processo diventa più impegnativo

Nella produzione ad alto volume, anche una piccola variazione di processo può creare rischi per l'affidabilità.

Una struttura PCB più semplice è spesso una struttura PCB più stabile.

---

4. Scegliere la finitura superficiale in base ai requisiti dell'applicazione

La scelta della finitura superficiale deve essere coerente con i requisiti del componente.

HASL

Consigliato quando:

• Nessun componente a passo fine
• Niente piccoli cuscinetti
• Requisiti SMT standard

HASL è una finitura superficiale matura e stabile.

ENIG

Consigliato quando:

• Vengono utilizzati componenti a passo fine
• Sono necessari package BGA/QFN
• Esistono requisiti di superficie piana

Per le applicazioni ENIG, si consiglia di specificare:

Spessore minimo dell'oro: 2 µ"

Sia HASL che ENIG sono finiture superficiali ampiamente collaudate e affidabili, se controllate correttamente.

---

5. Mantenere una spaziatura sufficiente tra gli elettrodi per ridurre il rischio di ICD

La progettazione dei PCB influisce direttamente sull'affidabilità della produzione.

Quando possibile:

Mantenere la distanza tra i pad superiore a 0.4 mm.

Una spaziatura insufficiente può aumentare:

• rischio di carenza di resina
• Sfide di laminazione
• Possibilità di difetto di interconnessione (ICD)

Una buona affidabilità dei circuiti stampati inizia da una buona progettazione.

---

6. Evita l'HDI a meno che non sia strettamente necessario.

La tecnologia HDI offre eccellenti capacità di routing.

Tuttavia, le microvie realizzate con laser introducono ulteriori sfide produttive rispetto ai fori passanti tradizionali.

Quando una struttura a foro passante convenzionale è in grado di soddisfare i requisiti elettrici:

Un design più semplice con foro passante è spesso preferibile per una maggiore affidabilità a lungo termine.

L'opzione HDI deve essere selezionata quando richiesto da:

• Densità dei componenti
• La miniaturizzazione
• Requisiti di integrità del segnale

Non semplicemente perché si tratta di una tecnologia più avanzata.

---

7. Assicurarsi che lo spessore del rame placcato nel foro passante sia sufficiente

L'affidabilità del via dipende fortemente dallo spessore del rame all'interno della parete del foro.

Sebbene i requisiti della classe 2 dell'IPC definiscano i criteri minimi di accettazione, aumentare lo spessore del rame nei fori può migliorare significativamente il margine di affidabilità.

Per applicazioni che richiedono elevata affidabilità, consigliamo:

Spessore del rame del foro ≥25µm

Una placcatura in rame più spessa riduce il rischio di:

• Fratture dovute al ciclo termico
• Crepe nella canna
• Tramite cedimenti per fatica

---

Conclusione

La produzione di PCB ad alta affidabilità non si ottiene con un singolo processo.

Deriva dalla combinazione di:

• Selezione corretta del materiale
• Design impilabile affidabile
• Processi di produzione controllati
• Finitura superficiale appropriata
• Complessità ragionevole

In molti casi, una struttura del circuito stampato più semplice e ben controllata può offrire una maggiore affidabilità a lungo termine rispetto a un design inutilmente complesso.