【技术大神】线路板材料耐热性&可靠性对比测试

2016-08-29 技术大神活动文章
半固化片,微波电路板材,RO4000,RO3000 半固化片,微波电路板材,RO4000,RO3000 半固化片,微波电路板材,RO4000,RO3000 半固化片,微波电路板材,RO4000,RO3000

依照无铅化处理的温度对以下四种材料进行耐热性&可靠性对比测试：
1）FR4类型的芯板/半固化片：155℃， 165℃，175℃，180℃，190℃，210℃，225℃。
2）陶瓷填充的碳氢化合物的芯板/半固化片：RO4003C/RO4450F，RO4350B/RO4450F。其中RO4003C简称HCF或HC；RO4350B简称HCFR；RO4450F简称HCP。
3）陶瓷填充的PTFE：RO3003/RO3003，RO3003/RO4450F，其中RO3003简称FT。
4）少量陶瓷填充带玻璃布增强的PTFE：FGT/Preg。


从以下三个方面做对比测试：
1）热特性：对比数据资料表中的特性指标

2）铜箔结合力Vs返工温度：胶水的可靠性Vs温度
3）通孔的可靠性：通过极端的热冲击和疲劳测试


热特性
使用相同的测试流程针对关键热特性做对比实验。
1）玻璃化温度转化点(Tg) ：DSC，TMA(测试多层板)， DMA

 

 

2）分解温度(Td)，5%重量损失

 

 

 

3）热膨胀系数(CTE)：温度从0-250度RO4000和RO3000的CTE都小于50PPM/C。

 

 


4）爆板测试(T-###)
T-288 (IPC-TM-650 2.4.24.1)
a) 用 TMA 测量，30 Min，125℃预烘烤
b) 样品的结构（首选有内层铜箔）
i. 1.55 mm 厚度的覆铜板
ii. 1.55 mm 厚度的多层板
c) 依IPC测试方法测试真实的多层板
d) 使用标准测试程序进行测量
e) 测试样品条
i. 2.85 mm 厚度，带通孔的可靠性测试条，在测试条的四角设计有通孔。
ii. TMA 探针放在孔的中间位置，通孔限制了Z轴的自由膨胀。

 

 

f) 测试结果：RO4000和RO3000都通过了T-288 30分钟的测试 

 

 

g) 失效案例：FR4材料温度没到288°C就出现了分层失效

 


h) RO4000通过了T-288 90分钟测试

 


铜箔结合力Vs返工温度
1）拉拔强度与焊接温度对返工可行性的预测
• 在288℃ 与370℃ 时用焊料将导线焊在蚀刻出的焊盘上；
• 测定垂直拉脱时的最大负荷；
• 当温度从288℃ 升到 370 ℃(无铅焊接时的返工温度)，计算残留的拉拔强度；
 

 


测试结果：RO4000和RO3000焊盘拉拔力降低不超过10%。

 

 

 

2）模拟返工来预测返工的可行性
• 标准的SMT 返工测试条
i. QFP's的返工：120 Gull Wing Leads(鸥翼引脚)
ii. 化学银的表面处理

 


• 使用 Sn/Ag/Cu 的锡膏：回流焊的最高温度是265 ℃
• 每个元件做3次返工循环
i. 每个循环：拔出元件->焊料整平->焊上元件
ii. 在 370 ℃下操作


测试结果：RO3000和RO4000板材都通过了三次焊接返工。

 

 

通孔可靠性
1）测试条的设计:
• 2.85 mm的厚度
• 10层铜箔：L1-L6，L2-L7， L3-L8， L4-L9， L5-L10 连接
• 每个测试条上有三组相连的通孔
a) 每组有220个孔
b) 0.25 mm， 0.35 mm， 0.50 mm 钻孔直径

 

 

2）测试条件：
• 条件A：
a) 500 次 -50 ℃ 到 150 ℃空气-空气的热冲击循环
b) 20 分钟停留时间，1 分钟转换时间。
• 条件 B：
a) 10 次无铅回流焊：265 ℃ 最高温度
b) 500 次 –50 ℃ 到 150 ℃空气-空气的热冲击循环


条件A的测试结果：RO3000和RO4000都通过了条件A测试。
 

 

条件B的测试结果：RO3000和RO4000都通过了条件B测试。

 

 

 

总结，耐热性可靠性高的材料的共同特点有：
1）添加大量的陶瓷填料
2）没有转化点或是转化仅产生非常小的变化
2）很高的分解温度
4）从室温到无铅回流焊的温度范围内，Z轴的热膨胀系数非常低


作者：罗杰斯 吴云龙

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全部评论（10）

  • 著名公司 Lv7 资深专家 2018-05-19
    zigbee和mesh的最主要的优缺点有哪些？
    • asd_世强回复： ZigBee优点：1、低功耗：工作模式下，ZigBee技术的传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短。2、低成本：通过大幅简化协议，降低了对节点存储和计算能力的要求。3、低速率：ZigBee工作在20-250kbit/s的较低速率，分别提供250kbit/s（2.4GHz）、40kbit/s（915MHz）和20kbit/s（868MHz）的原始数据吞吐率。4、近距离：ZigBe设备点对点的传输范围一般介于10-100米之间。5、短时延：ZigBee响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需要15ms。6、网络容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使得它非常适宜支持简单器件。7、高安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能。8、免执照频段：ZigBee设备物理层采用工业、科学、医疗（ISM）频段。9、数据传输可靠：ZigBee的媒质传入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。ZigBee缺点：1、成本：目前ZigBee芯片出货量还不大，整体成本相对较高；2、通信稳定性：目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.4G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱，需要通过中继提高稳定性。

      查看全部7条回复

  • serena Lv7. 资深专家 2018-11-01
    很用心的编写
  • 号角 Lv5 2018-09-08
    不错
  • 蓝血人 Lv4. 资深工程师 2018-08-19
    ᕙ(•̤᷆ ॒ ູ॒•̤᷇)ᕘ
  • 著名公司 Lv7. 资深专家 2018-05-19
    学习
  • 皇甫の殇 Lv4. 资深工程师 2018-01-28
    研究一下，mark
  • Ghost Lv4. 资深工程师 2018-01-23
    不错不错
  • Jackie0078 Lv8. 研究员 2017-12-01
    赞clark
  • 大个 Lv4. 资深工程师 2017-08-31
    写的挺实用的
  • 一头笨牛 Lv8. 研究员 2016-08-29
    这个如何通过仿真，来实现与试验的闭环，是个需要研究的问题。
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原厂动态    发布时间 : 2020-03-26

Rogers（罗杰斯） RO3000 Series 板材数据手册（中文）

型号- 3003 24X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,RO3000,3003 12X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0400+-002/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3010 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 12X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,3010 18X12 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,RO3035™,3003 24X18 H1/H1 0600+-003/DI,RO3003™,RO3006PTFE 陶瓷,3003 12X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,3003 24X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0600+-003/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0200+-001/DI,3003 24X18 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5R/5R 0100+-0007/DI,3010 18X12 H1/H1 0250+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 HH/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 H1/H1 0200+-001/DI,RO3000系列,3003 12X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 2ED/2ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 HH/HH 0400+-002/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,3006 18X12 HH/HH 0050+-0005/DI,RO3006™,3003 24X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,RO3035PTFE 陶瓷,3003 12X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,RO3010™,3003 24X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 12X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 12X18 2ED/2ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 12X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 HH/H2 0050+-0005/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 24X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0050+-0005/DI,3006 24X18 H1/H1 0250+-001/DI,RO3010PTFE 陶瓷,3003 24X18 5R/5R R3 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,RO3003PTFE 陶瓷,3003 24X18 5ED/1ED 0050+-0005/DI,3035 18X12 1E/1E 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,RO3000®系列,3003 12X18 5RD/5RD 0100+-0007/DI,3003 24X18 H1/H1 0200+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 1RD/1RD 0600+-003/DI,3003 12X18 HH/HH 0400+-002/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 H1/H1 0100+-0007/DI

数据手册  -  ROGERS  - 2016年05月12日 PDF 中文 下载

92ML(TM) 层压板和半固化片 数据资料表

型号- 92ML™,92ML,92ML 106/90,ML SERIES,92ML 104/88,92ML 108/85

数据手册  -  ROGERS  - 04.26.19 PDF 英文 下载

高介电常数板材RO3010和TMM10i有什么区别？

两种板材介电常数一致，但基材不同，板材RO3010的成份为聚四氟乙烯加陶瓷填料，板材较软；板材TMM10i的成份为碳氢化合物加陶瓷填料，板材较硬，且介电常数对温度不敏感，属于宇航级板材。

技术问答    发布时间 : 2017-05-05

【技术】浅析玻璃纤维对层压板性能的影响

本文研究了在印刷电路板（PCB）材料影响玻璃编织效应现象的一些因素。

技术探讨    发布时间 : 2019-08-29

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