Praktische richtlijnen voor het verbeteren van de betrouwbaarheid van printplaten

De betrouwbaarheid van printplaten wordt niet alleen bepaald door tests na de productie.

Onze ervaring leert dat de betrouwbaarheid op lange termijn sterk wordt beïnvloed door materiaalkeuze, opbouw, complexiteit van de productie en processtabiliteit.

Op basis van meer dan 25 jaar ervaring in de productie van printplaten adviseren wij de volgende aandachtspunten:

PCB met hoge betrouwbaarheid

---

1. Kies het juiste PCB-materiaal — MTG biedt vaak de beste balans.

Voor toepassingen die hoge betrouwbaarheid vereisen, is materiaalkeuze een van de belangrijkste factoren.

Standaard Tg-materialen zijn kosteneffectief, maar om de kosten te drukken, kunnen sommige materialen een hoger percentage anorganische vulstoffen bevatten.

Een te hoog gehalte aan vulstoffen kan:

• Verhoog de broosheid van de printplaat.
• Verminder de harsstroom tijdens het lamineren.
• Beïnvloedt de harsvulling tussen glasvezelweefsels.
• Verhoog het risico op interconnectiedefecten (ICD)

Materialen met een hoge Tg-waarde bieden uitstekende thermische prestaties, maar zijn doorgaans duurder.

In veel toepassingen voor printplaten in de automobielindustrie worden materialen met een gemiddelde glasovergangstemperatuur (MTG) veelvuldig gekozen, omdat ze een goede balans bieden tussen betrouwbaarheid en prijs-prestatieverhouding.

De beste materiaalkeuze hangt af van:

• bedrijfstemperatuur
• Vereisten voor thermische cycli
• Levensduur van het product
• Kostendoelstelling

---

2. Vermijd waar mogelijk een te dikke plank.

Een dikkere printplaat is niet altijd betrouwbaarder.

Wanneer de impedantie- en mechanische eisen dit toelaten, wordt vaak de voorkeur gegeven aan dunnere printplaten.

Voor veel toepassingen:

Een korrelgrootte van 1.6 mm of minder is een praktische en stabiele keuze.

Een te grote dikte kan leiden tot:

• Thermische spanning
• Laminatiemoeilijkheid
• Complexiteit van de productie

---

3. Houd het aantal lagen zo eenvoudig mogelijk.

Meer lagen betekenen niet altijd een betere betrouwbaarheid.

Wanneer het ontwerp dit toelaat:

• Enkelzijdige printplaat
• Dubbelzijdige printplaat
• 4-laags printplaat

zijn doorgaans gemakkelijker te produceren en te controleren.

Naarmate het aantal lagen toeneemt:

• Er zijn meer lamineercycli nodig.
• Productievariabelen nemen toe
• Procesbeheersing wordt steeds uitdagender.

Bij grootschalige productie kan zelfs een kleine procesvariatie betrouwbaarheidsrisico's met zich meebrengen.

Een eenvoudigere printplaatstructuur is vaak een stabielere printplaatstructuur.

---

4. Kies de oppervlakteafwerking op basis van de toepassingsvereisten.

De keuze van de oppervlakteafwerking moet aansluiten bij de eisen van het onderdeel.

HASL

Aanbevolen wanneer:

• Geen componenten met fijne spoed
• Geen kleine pads
• Standaard SMT-vereisten

HASL is een volwaardige en stabiele oppervlakteafwerking.

ENIG

Aanbevolen wanneer:

• Er worden componenten met een fijne spoed gebruikt.
• BGA/QFN-pakketten zijn vereist.
• Er bestaan ​​eisen met betrekking tot vlakke oppervlakken.

Voor ENIG-toepassingen raden we aan het volgende te specificeren:

Minimale gouddikte: 2 µm

Zowel HASL als ENIG zijn ruimschoots bewezen en betrouwbare oppervlaktebehandelingen, mits ze op de juiste manier worden toegepast.

---

5. Zorg voor voldoende afstand tussen de elektroden om het risico op ICD-problemen te verkleinen.

Het ontwerp van de printplaat heeft een directe invloed op de betrouwbaarheid van de productie.

Indien mogelijk:

Houd de afstand tussen de pads groter dan 0.4 mm.

Onvoldoende afstand kan leiden tot:

• Risico op harsgebrek
• Laminatie-uitdagingen
• Mogelijkheid van een verbindingsdefect (ICD)

Een goede betrouwbaarheid van printplaten begint met een goed printplaatontwerp.

---

6. Vermijd de HDI tenzij het echt noodzakelijk is.

HDI-technologie biedt uitstekende routeringsmogelijkheden.

Laser-microvias brengen echter extra productie-uitdagingen met zich mee in vergelijking met traditionele doorvoergaten.

Wanneer een conventionele doorvoerstructuur aan de elektrische eisen kan voldoen:

Een eenvoudiger ontwerp met doorlopende gaten heeft vaak de voorkeur voor betrouwbaarheid op lange termijn.

De HDI moet worden geselecteerd wanneer dit vereist is door:

• Componentdichtheid
• miniaturisatie
• Vereisten voor signaalintegriteit

Niet simpelweg omdat het een geavanceerdere technologie is.

---

7. Zorg voor voldoende dikte van de doorgeplateerde koperlaag in het gat.

De betrouwbaarheid van de via hangt sterk af van de dikte van het koper in de gatwand.

Hoewel de IPC Klasse 2-vereisten minimale acceptatiecriteria definiëren, kan een grotere koperdikte in de gaten de betrouwbaarheidsmarge aanzienlijk verbeteren.

Voor toepassingen met hoge betrouwbaarheidseisen adviseren wij:

Dikte van het koper in het gat ≥25 µm

Een dikkere koperlaag vermindert het risico op:

• Scheuren door thermische cycli
• Vatbarsten
• Door vermoeidheidsbreuken

---

Conclusie

De productie van zeer betrouwbare printplaten wordt niet bereikt met één enkel proces.

Het komt voort uit de combinatie van:

• Juiste materiaalkeuze
• Betrouwbaar stapelontwerp
• Gecontroleerde productieprocessen
• Geschikte oppervlakteafwerking
• Redelijke complexiteit

In veel gevallen kan een eenvoudigere en goed gecontroleerde printplaatstructuur een betere betrouwbaarheid op lange termijn bieden dan een onnodig complex ontwerp.