المعلمات الرئيسية للوحات دارات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

شرح مفصل لمعلمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الرئيسية

1. معلمات الأداء الكهربائي

تؤثر الخصائص الكهربائية لثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل مباشر على سلامة الإشارة، خاصة في الدوائر عالية التردد وعالية السرعة.

• ثابت العزل الكهربائي (Dk) - يقيس قدرة المادة على تخزين الطاقة الكهربائية. وتتيح قيم Dk المنخفضة (على سبيل المثال، مادة PTFE ذات Dk≈2.2) نقل الإشارات بشكل أسرع، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الجيل الخامس والموجات المليمترية.
• عامل التبدد (Df/ماس الخسارة) - يشير إلى فقدان طاقة الإشارة. تتطلب التطبيقات عالية التردد (مثل الرادار والاتصالات الساتلية) Df < 0.005.
• مقاومية السطح/الحجم - تمنع مقاومة العزل العالية (>10¹² Ω-سم) تيارات التسرب، وهو أمر بالغ الأهمية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الجهد (مثل وحدات الطاقة).
• جهد الانهيار - وتتحمل FR4 القياسية ≥20 كيلو فولت/ملم، بينما يمكن لركائز السيراميك أن تتحمل حتى 50 كيلو فولت/مم.
• التحكم في المعاوقة - تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة (على سبيل المثال، DDR5، PCIe 6.0) تحمل مقاومة ضيقة (±5%) لتقليل انعكاسات الإشارة.

2. معلمات الأداء الحراري

تحدد مقاومة ثنائي الفينيل متعدد الكلور للحرارة موثوقيتها في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، خاصةً بالنسبة للحام الخالي من الرصاص والاستقرار طويل الأمد.

• درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) - تحتوي FR4 القياسية على درجة حرارة Tg≈130 درجة مئوية، في حين أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات درجة حرارة Tg العالية (Tg≥ 170 درجة مئوية) تستخدم في إلكترونيات السيارات والإلكترونيات العسكرية.
• درجة حرارة التحلل الحراري (Td) - يفضل استخدام المواد التي تزيد درجة حرارتها عن 325 درجة مئوية (مثل Isola 370HR) للحام الخالي من الرصاص.
• تُستخدم الوحدات الموصلة الحرارية في محولات السكك الحديدية عالية السرعة ومحولات الطاقة الشمسية.2. - تتميز FR4 بموصلية حرارية منخفضة (حوالي 0.3 واط/م-ك)، في حين أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات النواة المعدنية (مثل الألومنيوم) يمكن أن تصل إلى 10 واط/م-ك مما يجعلها مثالية لتبريد مصابيح LED.
• معامل التمدد الحراري (CTE) - يجب أن تكون CTE للمحور Z أقل من 50 جزء في المليون/درجة مئوية لمنع التشوه في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات (تتطلب ركائز الدوائر المتكاملة CTE≈6 جزء في المليون/درجة مئوية).

3. معلمات الأداء الميكانيكي

تؤثر القوة الميكانيكية على عمليات التجميع والمتانة على المدى الطويل.

• قوة الانثناءتستخدم الوحدات في محولات السكك الحديدية عالية السرعة ومحولات الطاقة الشمسية.2. - يتراوح وزن FR4 القياسي من 400-600 ميجا باسكال في حين تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة (بوليميد) > 200 ميجا باسكال.
• قوة التقشير - يجب أن يتجاوز التصاق النحاس 1.0 نيوتن/مم (معيار IPC) لمنع انفصال الرقاقة أثناء اللحام.
• امتصاص الماء - امتصاص منخفض للرطوبة (<0.2%) يمنع التقرح؛ وعادةً ما تحافظ الرقائق عالية التردد على أقل من 0.1%.

4. الخصائص الهيكلية

تُعد دقة التصنيع أمرًا بالغ الأهمية لـ وصلة بينية عالية الكثافة (HDI) والتصميمات المصغرة.

• تفاوت سماكة النحاس - يتميز النحاس القياسي ذو الأوقية الواحدة من النحاس بتفاوت ± 10%، بينما تتطلب الدوائر الدقيقة ± 5%.
• دقة التسجيل من طبقة إلى طبقة - تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور HDI محاذاة أقل من 25 ميكرومتر، بينما تسمح الألواح القياسية متعددة الطبقات بأقل من 50 ميكرومتر.
• الحد الأدنى للأثر/المساحة (L/S) - تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور القياسية 0.1 مم/ 0.1 مم، بينما تصل ركائز الدوائر المتكاملة المتقدمة إلى 20 ميكرومتر/ 20 ميكرومتر.

5. مقاييس اختبار الموثوقية

يجب أن تجتاز مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور اختبارات صارمة لضمان ثباتها على المدى الطويل.

• مقاومة الخيوط الأنودية الموصلة (CAF) - يقيّم مخاطر قصر الدائرة الكهربائية في ظروف رطبة (85 درجة مئوية/851 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية لمدة 1000 ساعة).
• مقاومة العزل السطحي (SIR) - يجب أن يتجاوز 10 ⁸ Ω (وفقًا لمعايير JIS).
• اختبار التدوير الحراري - يتحمل 100 دورة (من -55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية تحت الصفر) دون حدوث تشقق (تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للسيارات اختبارات أكثر صرامة).

6. الامتثال البيئي والامتثال للعمليات

تقود اللوائح البيئية (مثل RoHS وREACH) التطورات في مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

• مؤشر التتبع المقارن (CTI) - تحتاج الأجهزة الطبية إلى الفئة 3 (400-600 فولت)، بينما تحتاج أجهزة التحكم الصناعية إلى الفئة 2.
• خالية من الهالوجين - يجب أن يكون محتوى الكلور/البروم أقل من 900 جزء في المليون لتقليل الانبعاثات السامة.
• مثبطات اللهب (UL94) - V-0 هو أعلى تصنيف، وهو إلزامي للتطبيقات الفضائية.

تصنيف واختيار لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. المواد الشائعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور

• FR4 - صفائح زجاج إيبوكسي زجاجية قياسية للإلكترونيات الاستهلاكية.
• CEM-3 - ركيزة مركبة، فعالة من حيث التكلفة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور البسيطة على الوجهين.
• مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الفينيل متعدد الكلور (Tg≥170 درجة مئوية) - مقاومة للحرارة للاستخدام في السيارات والاستخدام العسكري.
• شرائح عالية التردد (على سبيل المثال، روجرز RO4003C) - انخفاض Dk/Df لتطبيقات 5G/الرادار.
• مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعدنية النواة (ألومنيوم/نحاس) - إدارة حرارية ممتازة لمصابيح LED ووحدات الطاقة.

2. مقارنة درجات مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور

3. كيف تختار مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المناسبة؟

• التطبيقات عالية التردد → مواد منخفضة الدك/دف (روجرز، تاكونيك).
• البيئات ذات درجات الحرارة العالية → مواد ذات درجة حرارة عالية (≥ 170 درجة مئوية) أو مواد ذات درجة حرارة عالية (> 325 درجة مئوية).
• تبديد الحرارة العالية الطاقة → النواة المعدنية أو FR4 ذات الموصلية الحرارية العالية.
• المتطلبات الصديقة للبيئة → مواد خالية من الهالوجين ومتوافقة مع RoHS.

يؤثر اختيار معلمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل مباشر على أداء المنتج وموثوقيته وتكلفته. يحتاج المهندسون إلى اختيار مواد اللوحة المناسبة (مثل FR4، وCEM-3، وثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التحمل وما إلى ذلك) بناءً على سيناريو التطبيق (مثل الترددات العالية ودرجة الحرارة العالية والطاقة العالية)، وتحسين التصميم لتحسين سلامة الإشارة، وقدرات تبديد الحرارة، والقوة الميكانيكية.