This book is designed for entry-through-intermediate-level device designers who want to build their own Internet of Things (IoT) projects for prototyping and proof-of-concept purposes. Expert makers may also find interesting new approaches. Raspberry Pi IoT Projects contains the tools needed to build a prototype of your design, sense the environment, communicate with the Internet (over the Internet and Machine to Machine communications) and display the results.
Several IoT projects and designs are shown from the start to the finish including an IoT Heartbeat Monitor, an IoT Swarm, IoT Solar Powered Weather Station, an IoT iBeacon Application and a RFID (Radio Frequency Identification) IoT Inventory Tracking System. The software is presented as reusable libraries, primarily in Python and C with full source code available. Raspberry Pi IoT Projects: Prototyping Experiments for Makers is also a valuable learning resource for classrooms and learning labs.
2021-08-24 22:04:16
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2021-07-12 13:05:07
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刚性有机印制板设计分标准，有助于开发人员避免降低电路板可制造性的常见错误。
TPC-2222A-CN2010年12月表4-4FR-4覆钢箔层压板结构选择指南…9图41个质层厚度测量5表4-5高TgFR4覆铜箔层压板结构选择指南…10图42设计者/用户材朴选择图….表46氰酸翡(Tg:170-250°C11图5-1印制在刹扳的边界和边距,mm[in16覆铜箔层压板结构近择指南图5-2刻槽参数18表4-7BT覆铜箔层压板结构选择指南12图53V形刻槽与导体的问隙…19丧4-8聚酰亚胺覆铜箔居压板结构选择南…图54可分高条19表51标准刻槽参数, u m[in图55带铣切槽的可分离条(铣切后的图形)20表52机械加工的外形、切口、槽口和键槽公差, mmin]20图5-δ铣切槽20表53印制板厚度公差等级图8-1水久印制板拔取装置22表9-1连接盘圳层的间隙,mmin图8-2外部印制板拔取装置22表9-2非功能连接盘的考虑因素26图9-1层中的隔离区24表9-3要素位置公差(连接盘、导电图形等)27图9-2翁辐条尺寸25(直径实际位罡)1,mmin]图9-3引线到孔的问隔28表94非支撑孔直径公差范田,mmin1-图10-1典型齐平电路…29我95镀覆孔直径与引线宜径的关系,mmn图102表面齐平状况30表9-6镀覆孔厚径比28图103交义影线的等温导仆大导电层¨…31表97最小镀覆孔直径公差范围…28(最大孔径与最小孔径约差值);mm夜表10-!表面齐平度要求,mmim]表4-1覆箔层压坂的最高操作温度k4+I表42部分赏用层压板材料的优点和缺点……4表4-2部分常用层压坂材料的优点和缺点(续)…5表4-3单面和双面印制扳常用基材厚度mmi62010年12月IPC-2222A-CN刚性有机印制板设计分标准1范围本标准建立了刚性有机印制板设计的专用要求。1.1目的本标准包含的要求旨在建立有机印制扳的专用设计细节,应当与PC2221结合使用,以形成用于贴装和连接元器件的设计。元器件可以是通孔插装、表面贴装、精細节距、超精细节距、阵列贴装或未封装的裸芯片。有机材料可以是均质的、增强的、或与无机衬料结合使用的;互联结构可以是单面的、双面的、或多层的。以上可以任寇組合以完成物理、热、环境和电子功能12文件层次结构文件层次结构应当符合通用标准PC2221的规定。1.3单位表示单位表示应当符合通用标准IPC-2221的规定4表述表逑应当符合通用标准PC-2221规定I5术语的定义本文中所有术语的定义均应当与IPC-T-50一致并符合1.51节的要求。1.5.1由供需双方协商确定( AABUS)在釆购文件中由供方和需方硝定的附加或补充要求,例如合同要求、对采购文件的更改及图纸的信息,这些要求可用来说明在测试中尚待建立的测试方法、测忒条件、频卒、类型或验收准则。16产品等级产品等级应当符合用标准PC222及1,6.1节的规定。16.1印制板类型本标准为不同类型的印制板提供了设计信息。印制板的类型划分如下1型一单面印制板2型一双面印制板3型一不带宮孔或埋孔的多层印制扳4型一带言孔及/或埋孔的多层印制板5型一不带肓孔或埋孔的多层金属芯印制板6型一带肓孔及/或埋孔的多层金属芯印制扳17适用性本规范的内容可能不适用于某种前沿技术,其他信息参考PC2221。18版本更新本标准通过灰色阴影标示出了现行版本修订变化的相关章节。对于图或表的修订,只用灰色阴影标示图题或表题。TPC-2222A-CN2010年12月2引用文件下订单时,下列文件的有效版本构成了本规范在此服定范围内的组成部分。如本规范和以下所列的适用文件发生冲突,应当以本规范为准。2.1IC1田PC50电子电路互连与封装术语及定义PCD-279印制板组装件高可靠表面贴装技术设计指南IPC-TN650测试方法手册222.18机械法测定层压材板厚度22.18.1覆企属箔层压板厚度测定,显微剖切法TC-2152印制板设计中确定载流能力标准IPC2221印制板设计通用标准IC-4101剛性及多层印制板用基材规范IPC-4108高速/高频应用基材规范TPC4411非编织对位聚芳酰胺增强材料规范和特性评定方法TC-4562印制线路用金属箔IPC-6012刚性印制板鉴定及性能规范22美国安全检测实验空3U746E标准聚合材料,印制线路板用材料3通用要求通用要求应当符合通用标准IPC2221的规定。3.1性能要求成品刚性印制板应当满足造用性能规范(如IPC6012、ⅢPC-6018等)中的性能要求4材料4,1材料选择材料选择应当符合通用标准IPC2221的规定42介质基材(包括粘结片和粘合剂)介质基材应当符合通用标准PC2221和以下42L节至424节的要求。1. wwwipc org2可通过订购和从PC网站( wwwC. org/htm/ testmethods htm)下戟得到现行和修订版PC测试方法手册 IPC-TM6503.www.ul.com2010年I2月IPC-2222A-CN421环氧层压板环氧树脂是最常用的树脂材料,它与玻璃布组合成层压板。与其它层压板材料相比,环氧树脂容易购得且相对容易加工。许多不同类型的环氧树脂和环氧混合物,为应用或焊接制程提供了较大的选择范围;大多数板材供应商均可提供Tg(玻璃化温度)从110C到超过200C的环氧树脂。无铅组装已成为重要的选材准则。当计划实行无铅組波时,应该使用“无铅”关键词在IPC-4101中直接宗引到适用的材料422高温层压板高温层压板包括由环氧树脂、氰酸緒、三嗪混合物和聚酰亚胺等树脂制作的层压板。高温树脂层压板具有较好的耐化学性和耐高温的优点。其缺点主要是雷要特殊加工和更高的村料成本。高Tg材料还有利于降低翹曲;但均衡对称的结构仍然是影响印制板平整度最关键的因素。423特珠覆箔材料当热膨胀系数匹配非常关键时,采用表面贴装技术可要求使用特殊覆箔层压扳。这些特殊材料举例包括如役铜箔因瓦、合芳族聚跣胺纤维的环氧树脂或聚酰亚胺和聚酰亚胺/石英。尽管有时也会应用于某些2级产品,但最常用于3级印制板。由于他们可与元器件的膨胀特性更好的匹配,这些材料具有更妤的可靠性的忧点。期望更妤的膨胀匹龀是为了在经受焊接连接时减少应力和提供更好的可靠性,但其缺点主妥是,在印制板制作过程中可能妥求专用的制程424其它层压板当复杂裎度较低时,为了减少材料和制造成本,在某些消费类产品中可使用如纸基酚醛树脂等制成的层压板。这些材料通常用在比环氢树脂类层压板性能要求更低的大批量产品中。43层压板材料层压板材料应当符合通用标准IPC2221和如下要求当覆金属箔时,箔类型应当按IPC4562的规定。无粘合剂未覆箔层压板,要求符合PC4101或IPC-4103规范,可用于填充多层印制板层与层间的介质间距当必须满足安全认证(UI)要求时,用于填充多层印制扳层与层间介质间距的材料应当经U几认可。印制板应当选用表4-1或UL746E中规定的层压板材料进行制作。当导体/层压扳表面处于所有其他热源下(例如貼装在印制板上的散热器件、设备一般的温升和规定的设备操作温庚),印制板应当设计为:由于电流流过导体引起的内部温升不会导致其操作溫度超过层压板材料规的最高操作温上使用一个合近的减额因救来选择材料。丧41中的值是基于U期热老化测试而得定的温度。关于导体内的电流导致印制板内温升的进一步讨论信息见PC2152。建议设计者在表4-1中且这些值对于用在UL认可产品的设计中可能是强剝的。热点温度不应当超过所选层压板材料在表4-1中规定的温虔。应当在布设总图中规定所用的材料(覆铜箔层压板、粘结片、铜箔、散热层等)。常用层压板村料的优缺点列在表42中,但该表格不全面。IPC-2222A-CN2010年12月表41覆箔层压板的最高揉作温度材料代号VE介质厚废(最小最高操作涵度小567TIPC 4101FR-422I!24/26/27/82/830.1mm[00040i120C92/93/94/95/97/9804mm00157n130°FR-506mm0.0240n1 40C21.4mm[0.0551in]170oCGPY330/40/41/420.mm[o0040in]140°C16mm[o.0630in170C0.1mm[0.0040in120500. 4mm[0. 0 157ink1300. Imm[0.0040in140C53/6016mm[00630n170C70/7101mm[00040in140°C.4mm(0.0157in170°C法1.空温加上电沆通过导体和元器件产生的温升。注2.同一块印制板中,FR-4层压板不应该与GPY粘结片结合使用。注3。当在一块板中使用了GPY层压板和ⅣR4粘结片时,温庋应当按PR-4材料的观定。注4.对于表宁所示的介质总厚度,多层印制板应当限定其最高操作湿度。注5。对于表中未规定的増强材奷/树脂组合,其最高操作温度应该接近于表中有相阿树脂体系组合的温度注6.同一美别的其他材料有可能达到更高的操作温废注7。对于粜些层压板制造商,介质厚度小于上逑厚度的材料,可由U确定其温度。表42部分常用层压板材料的优点和缺点层压板材最高使用介电常数Tg(CcE(在成品印制|印刷板的优点块点〔PC4101江度℃(标称板相对成可生产代号)值)s江度本因子4性K、y环氧/玻璃1105录小11015901.0木本本易购得-返工性差/21(GF/GFN.易加工GFK)最高温度110°C可用于较大尺寸易受热损伤的卯制板/23(GH/GHN/45135-1851560卡来同GFN且难购买GHP)可高温下使用可返/24(GF/GFG)13045150~2001560|1.0|x*米同GN且成本比GN略高可高溫下使用可返工/25(GF/GFG)13045|150-20015602.5同GFN且成本比GFN略高可高温下使用可返工/26〔GFG/GFT)504.5170~22015601.0半***来同GFG且成大比GFN略高可高温下使用聚酰亚胺/玻璃170200最小11-152.5水*北冰可高温下使用-比FR4成本更高/40 (GI/GIN)75-可返工比FR4易吸潮易购得2010年12月IPC-2222A-CN表42部分常用层压板材料的优点和缺点(续)/41 (GI/GIL)170250小1t-152.5状某*可高温下使用-比F成本更高75可返工FR4易吸潮易购得/42〔GI/GI41200-~25011-152.5不卡本木高温下使用-比FR4成更高75可返工比FR4易吸潮易胸得带织物聚芳酰胺3.6125~190120低XY轴CE」-最高使用温度/50(AF)(部分材100重量轻料可达勁I25°c多官能环氧Tg可140返工性差达150-180°|-难购买不带织物聚芳酰胺19036「220最小10-1270/53(BⅠ低XY轴CTE|-返工性差10重量轻难购买高溫和较好的可生产性氛酸酯/S玻璃1703.523585-92」4Z膨胀难购买/70(SC)44潮气稳定重量轻环氧/玻纤布/9915018015-17本水本低Z轴CT作为无铅FR4成5一高热分解温度|本较高环氧/玻纤布/1241503.7I8013-141.0低Z轴CTE-作为无铅FR4成65高热分解温度|本较高环氧/玻纤布/1291503.718065卡*和低轴CTE作为无铅FR4成高热分解温度本较高PTFE IPC- 410315025-10.0N/A100低信号损耗-低温蠕变20.0可生产性差注1。星数越多表示其可生产性燧好。可生产性是基于对尺寸稳定性、材料一致性和特殊制程的考虑注2。对于焊接探作,应该考虑高于Tg以上的轴膨胀系数(将增大23倍以上);注3.表中列出的介电常数是iPC-4101和C-4103中规定的标称值。实际值可由供应商确定;注4.相对成本因子的增量为0.5,其公差为+/05注5.相对成本因子主要取决于所采用的材料431介质厚度的测量介质厚度因不同用途而异。机械测量法是按CIM650测试方法2218进行测定显微剖切法厚度(图4-1所示)是按CTM650测试方法22.18.1进行测定。按照图4-1测量介质厚度,取金属箔间最近两点间的距离。所覆金属箔最大介质厚度典型的机械厚度测量峰-到一峰(显微剖切法)平均峰值处到谷底覆金属箔所覆金属箔的厚度(相当于重量图4-1介质层厚度测量IPC-2222A-CN2010年12月4.32介质厚度/间距最小介质厚度/间距应该在设计总图中规定。当未规定最小介质河距和增强层层数时,默认最小介质间距为90μmo.00354i],且增强层的数量由供应商选择。当最小介质间距小于9Op m(000354门时,应该使用低粗糙度箔和考虑施加的电压,以避免层间击穿,但选择低粗糙度铜箔会增加成本且不易购买。当布设总图中规定的标称介质间距小于90m000354n]时,应当在布设总图中枧定最小介质间距,增强层的数量由供应商选择。更多关于电气异体间距的信息参见PC2221除最小值以外,如釆设计时对介质厚度有要求,则应该在印制板总图上明确地规定这些厚庋。辋箔厚度将决定所要求的粘结片的最小层数,以滴足导电层之间的最小绝缘间距。例如,厚为68.60μm20/升2的两相邻层之问比钢厚为3430m[10/的两相郐层之间,将要求使用更多张数的粘结片,因为相对较厚的蚀刻钥图形之间要求更多的粘结片材料填充。表4-3中列出了卬制板供应商常备的典型基材厚度,应该从表4-3中诡择基材厚度。这些厚度的层压板其常用铜箔的厚度是17.10、3430和68.601m(0.5、1.0和2.0z/ft2]。表4-3单面和双面印制板常用基材厚度(mmin)树杆尽度10.762[00301016[00401.57[0.0622360.093]3.180.125]1.在层压板上洲量材料厚度(不包含锏箔、镀层等)4.33层压板性能4331层压板厚度公差当规定多层印制板总厚度和单个层间介质厚度时,识别单个介质的累积公差对成品印制板总厚度的影响非常重要。从罰造层压板材料时,层压板材料就有所谓的“工作区域”,要满足厚度公差。供应商提供的整张层压板或剪切层压板,其“工作区域”之外的厚度公差不应当超过规定公差的125%IPC4101按标准层压板厚度范和公差等级规定了印制板层压板“工作区域”默认的厚度公差。由于仅“工作区城”内符合较严的公差要求,因此在生产在制扳中制造商必须把所有印制板和附连板拼放在该区域内。当设计者定义印制板的总尺寸时,他应该考虑这些,以使印制板和相关测试附连板能够全部放置在区域内。43.3.2树脂含歪层压板是由树脂和玻璃布或其它增强材料构成的。随着层压板厚度增加,要采用更重的玻璃布或增强材料,且树脂百分比(树脂含量)减少。高树脂含量的层压板具有更高的热膨胀系教和更低的尺寸稳定性。低树脂含量的层压板夏硬;然而,如y树脂含量太低,可能导致露织物和白斑。层压板中玻璃布和树脂的比率也宜接影响介电常数。除非设计强制要求,不应当在布设总图中规定玻璃布类型和树脂含量,而仅应当由印制扳制造商在采购规范中规定和便用。4.34粘鲒片由于不同树脂体系有不同的化学加工要求,当构造一款多层印制板时,首选含有类似树脂体系的层压板和粘结片。434.1环氧树脂环氡树脂是最常用的挞脂材料,它与玻璃布或其它增强材料结合并半因化制成粘结片。环氧树脂粘结片可用于生产所有级别都可接受的印制板。2010年12月IPC-2222A-CN43A2高温粘结片高温粘结片中使用的树脂体系,可以是环氧树脂、氰酸酯、三嗪混合物和聚酰亚胺等。高温粘结片可用于专用2级多层印制板,但更常用于3级多层印制板。4343增强材料包括玻璃布在内的各种增强材料可用于粘结片,并且增强材料的选择取决于奖求的介质厚度和公差、岜路填充需要和介质的电性能要求,见IPC44114.344电性能要求对于有受控阻抗要求的多层印制板,应当控制层压后粘结片的介电常数。设计者应该在布设总图中标明受控阻抗要求。因汋介电常数是由树脂/玻璃或其它増强材料的比率决定,应该选择适当类型的粘结片,以保证层压后有适量的剩余树脂含量来达到规定的介电常数。435单面覆箔层压板适用时,单面覆箔层压板可用于多层印制板的外层或内层。436双面覆箔层压板双面狻箔层压板可作为内层或外层提供导电层。行业和PC规范中定义双面覆箔层压板为两个导体层之问有介质间距分离的组合,见图41中所示。表44至表48提供了关于不同粘结片结构的完成裸层压板性能的信息。为获得成品含铜层压板的厚度,每盎司铜箔会使层压板厚度增加35m[0.0014i]s437层压扳材料代码标识层压板材料应当在布设总图中规定。推荐的材料选择流猩图见图42。通常,材料的釆购要符合IPC-4101的要來。对于一种指定的材料,典型的材料代码标识可以是L211500CIC1AA(材卅代码标识的说明见IPC4101)44导电材导电材料应当符合通用标准IPC2221的规定。4.5有机保护性涂层有机保护性涂层应当符合通用标准PC2221的规定4.6标记和字符标记和字符应当符合通用标准PC2221的规定。
TPC-2222A-CN2010年12月表4-4FR-4覆钢箔层压板结构选择指南…9图41个质层厚度测量5表4-5高TgFR4覆铜箔层压板结构选择指南…10图42设计者/用户材朴选择图….表46氰酸翡(Tg:170-250°C11图5-1印制在刹扳的边界和边距,mm[in16覆铜箔层压板结构近择指南图5-2刻槽参数18表4-7BT覆铜箔层压板结构选择指南12图53V形刻槽与导体的问隙…19丧4-8聚酰亚胺覆铜箔居压板结构选择南…图54可分高条19表51标准刻槽参数, u m[in图55带铣切槽的可分离条(铣切后的图形)20表52机械加工的外形、切口、槽口和键槽公差, mmin]20图5-δ铣切槽20表53印制板厚度公差等级图8-1水久印制板拔取装置22表9-1连接盘圳层的间隙,mmin图8-2外部印制板拔取装置22表9-2非功能连接盘的考虑因素26图9-1层中的隔离区24表9-3要素位置公差(连接盘、导电图形等)27图9-2翁辐条尺寸25(直径实际位罡)1,mmin]图9-3引线到孔的问隔28表94非支撑孔直径公差范田,mmin1-图10-1典型齐平电路…29我95镀覆孔直径与引线宜径的关系,mmn图102表面齐平状况30表9-6镀覆孔厚径比28图103交义影线的等温导仆大导电层¨…31表97最小镀覆孔直径公差范围…28(最大孔径与最小孔径约差值);mm夜表10-!表面齐平度要求,mmim]表4-1覆箔层压坂的最高操作温度k4+I表42部分赏用层压板材料的优点和缺点……4表4-2部分常用层压坂材料的优点和缺点(续)…5表4-3单面和双面印制扳常用基材厚度mmi62010年12月IPC-2222A-CN刚性有机印制板设计分标准1范围本标准建立了刚性有机印制板设计的专用要求。1.1目的本标准包含的要求旨在建立有机印制扳的专用设计细节,应当与PC2221结合使用,以形成用于贴装和连接元器件的设计。元器件可以是通孔插装、表面贴装、精細节距、超精细节距、阵列贴装或未封装的裸芯片。有机材料可以是均质的、增强的、或与无机衬料结合使用的;互联结构可以是单面的、双面的、或多层的。以上可以任寇組合以完成物理、热、环境和电子功能12文件层次结构文件层次结构应当符合通用标准PC2221的规定。1.3单位表示单位表示应当符合通用标准IPC-2221的规定4表述表逑应当符合通用标准PC-2221规定I5术语的定义本文中所有术语的定义均应当与IPC-T-50一致并符合1.51节的要求。1.5.1由供需双方协商确定( AABUS)在釆购文件中由供方和需方硝定的附加或补充要求,例如合同要求、对采购文件的更改及图纸的信息,这些要求可用来说明在测试中尚待建立的测试方法、测忒条件、频卒、类型或验收准则。16产品等级产品等级应当符合用标准PC222及1,6.1节的规定。16.1印制板类型本标准为不同类型的印制板提供了设计信息。印制板的类型划分如下1型一单面印制板2型一双面印制板3型一不带宮孔或埋孔的多层印制扳4型一带言孔及/或埋孔的多层印制板5型一不带肓孔或埋孔的多层金属芯印制板6型一带肓孔及/或埋孔的多层金属芯印制扳17适用性本规范的内容可能不适用于某种前沿技术,其他信息参考PC2221。18版本更新本标准通过灰色阴影标示出了现行版本修订变化的相关章节。对于图或表的修订,只用灰色阴影标示图题或表题。TPC-2222A-CN2010年12月2引用文件下订单时,下列文件的有效版本构成了本规范在此服定范围内的组成部分。如本规范和以下所列的适用文件发生冲突,应当以本规范为准。2.1IC1田PC50电子电路互连与封装术语及定义PCD-279印制板组装件高可靠表面贴装技术设计指南IPC-TN650测试方法手册222.18机械法测定层压材板厚度22.18.1覆企属箔层压板厚度测定,显微剖切法TC-2152印制板设计中确定载流能力标准IPC2221印制板设计通用标准IC-4101剛性及多层印制板用基材规范IPC-4108高速/高频应用基材规范TPC4411非编织对位聚芳酰胺增强材料规范和特性评定方法TC-4562印制线路用金属箔IPC-6012刚性印制板鉴定及性能规范22美国安全检测实验空3U746E标准聚合材料,印制线路板用材料3通用要求通用要求应当符合通用标准IPC2221的规定。3.1性能要求成品刚性印制板应当满足造用性能规范(如IPC6012、ⅢPC-6018等)中的性能要求4材料4,1材料选择材料选择应当符合通用标准IPC2221的规定42介质基材(包括粘结片和粘合剂)介质基材应当符合通用标准PC2221和以下42L节至424节的要求。1. wwwipc org2可通过订购和从PC网站( wwwC. org/htm/ testmethods htm)下戟得到现行和修订版PC测试方法手册 IPC-TM6503.www.ul.com2010年I2月IPC-2222A-CN421环氧层压板环氧树脂是最常用的树脂材料,它与玻璃布组合成层压板。与其它层压板材料相比,环氧树脂容易购得且相对容易加工。许多不同类型的环氧树脂和环氧混合物,为应用或焊接制程提供了较大的选择范围;大多数板材供应商均可提供Tg(玻璃化温度)从110C到超过200C的环氧树脂。无铅组装已成为重要的选材准则。当计划实行无铅組波时,应该使用“无铅”关键词在IPC-4101中直接宗引到适用的材料422高温层压板高温层压板包括由环氧树脂、氰酸緒、三嗪混合物和聚酰亚胺等树脂制作的层压板。高温树脂层压板具有较好的耐化学性和耐高温的优点。其缺点主要是雷要特殊加工和更高的村料成本。高Tg材料还有利于降低翹曲;但均衡对称的结构仍然是影响印制板平整度最关键的因素。423特珠覆箔材料当热膨胀系数匹配非常关键时,采用表面贴装技术可要求使用特殊覆箔层压扳。这些特殊材料举例包括如役铜箔因瓦、合芳族聚跣胺纤维的环氧树脂或聚酰亚胺和聚酰亚胺/石英。尽管有时也会应用于某些2级产品,但最常用于3级印制板。由于他们可与元器件的膨胀特性更好的匹配,这些材料具有更妤的可靠性的忧点。期望更妤的膨胀匹龀是为了在经受焊接连接时减少应力和提供更好的可靠性,但其缺点主妥是,在印制板制作过程中可能妥求专用的制程424其它层压板当复杂裎度较低时,为了减少材料和制造成本,在某些消费类产品中可使用如纸基酚醛树脂等制成的层压板。这些材料通常用在比环氢树脂类层压板性能要求更低的大批量产品中。43层压板材料层压板材料应当符合通用标准IPC2221和如下要求当覆金属箔时,箔类型应当按IPC4562的规定。无粘合剂未覆箔层压板,要求符合PC4101或IPC-4103规范,可用于填充多层印制板层与层间的介质间距当必须满足安全认证(UI)要求时,用于填充多层印制扳层与层间介质间距的材料应当经U几认可。印制板应当选用表4-1或UL746E中规定的层压板材料进行制作。当导体/层压扳表面处于所有其他热源下(例如貼装在印制板上的散热器件、设备一般的温升和规定的设备操作温庚),印制板应当设计为:由于电流流过导体引起的内部温升不会导致其操作溫度超过层压板材料规的最高操作温上使用一个合近的减额因救来选择材料。丧41中的值是基于U期热老化测试而得定的温度。关于导体内的电流导致印制板内温升的进一步讨论信息见PC2152。建议设计者在表4-1中且这些值对于用在UL认可产品的设计中可能是强剝的。热点温度不应当超过所选层压板材料在表4-1中规定的温虔。应当在布设总图中规定所用的材料(覆铜箔层压板、粘结片、铜箔、散热层等)。常用层压板村料的优缺点列在表42中,但该表格不全面。IPC-2222A-CN2010年12月表41覆箔层压板的最高揉作温度材料代号VE介质厚废(最小最高操作涵度小567TIPC 4101FR-422I!24/26/27/82/830.1mm[00040i120C92/93/94/95/97/9804mm00157n130°FR-506mm0.0240n1 40C21.4mm[0.0551in]170oCGPY330/40/41/420.mm[o0040in]140°C16mm[o.0630in170C0.1mm[0.0040in120500. 4mm[0. 0 157ink1300. Imm[0.0040in140C53/6016mm[00630n170C70/7101mm[00040in140°C.4mm(0.0157in170°C法1.空温加上电沆通过导体和元器件产生的温升。注2.同一块印制板中,FR-4层压板不应该与GPY粘结片结合使用。注3。当在一块板中使用了GPY层压板和ⅣR4粘结片时,温庋应当按PR-4材料的观定。注4.对于表宁所示的介质总厚度,多层印制板应当限定其最高操作湿度。注5。对于表中未规定的増强材奷/树脂组合,其最高操作温度应该接近于表中有相阿树脂体系组合的温度注6.同一美别的其他材料有可能达到更高的操作温废注7。对于粜些层压板制造商,介质厚度小于上逑厚度的材料,可由U确定其温度。表42部分常用层压板材料的优点和缺点层压板材最高使用介电常数Tg(CcE(在成品印制|印刷板的优点块点〔PC4101江度℃(标称板相对成可生产代号)值)s江度本因子4性K、y环氧/玻璃1105录小11015901.0木本本易购得-返工性差/21(GF/GFN.易加工GFK)最高温度110°C可用于较大尺寸易受热损伤的卯制板/23(GH/GHN/45135-1851560卡来同GFN且难购买GHP)可高温下使用可返/24(GF/GFG)13045150~2001560|1.0|x*米同GN且成本比GN略高可高溫下使用可返工/25(GF/GFG)13045|150-20015602.5同GFN且成本比GFN略高可高温下使用可返工/26〔GFG/GFT)504.5170~22015601.0半***来同GFG且成大比GFN略高可高温下使用聚酰亚胺/玻璃170200最小11-152.5水*北冰可高温下使用-比FR4成本更高/40 (GI/GIN)75-可返工比FR4易吸潮易购得2010年12月IPC-2222A-CN表42部分常用层压板材料的优点和缺点(续)/41 (GI/GIL)170250小1t-152.5状某*可高温下使用-比F成本更高75可返工FR4易吸潮易购得/42〔GI/GI41200-~25011-152.5不卡本木高温下使用-比FR4成更高75可返工比FR4易吸潮易胸得带织物聚芳酰胺3.6125~190120低XY轴CE」-最高使用温度/50(AF)(部分材100重量轻料可达勁I25°c多官能环氧Tg可140返工性差达150-180°|-难购买不带织物聚芳酰胺19036「220最小10-1270/53(BⅠ低XY轴CTE|-返工性差10重量轻难购买高溫和较好的可生产性氛酸酯/S玻璃1703.523585-92」4Z膨胀难购买/70(SC)44潮气稳定重量轻环氧/玻纤布/9915018015-17本水本低Z轴CT作为无铅FR4成5一高热分解温度|本较高环氧/玻纤布/1241503.7I8013-141.0低Z轴CTE-作为无铅FR4成65高热分解温度|本较高环氧/玻纤布/1291503.718065卡*和低轴CTE作为无铅FR4成高热分解温度本较高PTFE IPC- 410315025-10.0N/A100低信号损耗-低温蠕变20.0可生产性差注1。星数越多表示其可生产性燧好。可生产性是基于对尺寸稳定性、材料一致性和特殊制程的考虑注2。对于焊接探作,应该考虑高于Tg以上的轴膨胀系数(将增大23倍以上);注3.表中列出的介电常数是iPC-4101和C-4103中规定的标称值。实际值可由供应商确定;注4.相对成本因子的增量为0.5,其公差为+/05注5.相对成本因子主要取决于所采用的材料431介质厚度的测量介质厚度因不同用途而异。机械测量法是按CIM650测试方法2218进行测定显微剖切法厚度(图4-1所示)是按CTM650测试方法22.18.1进行测定。按照图4-1测量介质厚度,取金属箔间最近两点间的距离。所覆金属箔最大介质厚度典型的机械厚度测量峰-到一峰(显微剖切法)平均峰值处到谷底覆金属箔所覆金属箔的厚度(相当于重量图4-1介质层厚度测量IPC-2222A-CN2010年12月4.32介质厚度/间距最小介质厚度/间距应该在设计总图中规定。当未规定最小介质河距和增强层层数时,默认最小介质间距为90μmo.00354i],且增强层的数量由供应商选择。当最小介质间距小于9Op m(000354门时,应该使用低粗糙度箔和考虑施加的电压,以避免层间击穿,但选择低粗糙度铜箔会增加成本且不易购买。当布设总图中规定的标称介质间距小于90m000354n]时,应当在布设总图中枧定最小介质间距,增强层的数量由供应商选择。更多关于电气异体间距的信息参见PC2221除最小值以外,如釆设计时对介质厚度有要求,则应该在印制板总图上明确地规定这些厚庋。辋箔厚度将决定所要求的粘结片的最小层数,以滴足导电层之间的最小绝缘间距。例如,厚为68.60μm20/升2的两相邻层之问比钢厚为3430m[10/的两相郐层之间,将要求使用更多张数的粘结片,因为相对较厚的蚀刻钥图形之间要求更多的粘结片材料填充。表4-3中列出了卬制板供应商常备的典型基材厚度,应该从表4-3中诡择基材厚度。这些厚度的层压板其常用铜箔的厚度是17.10、3430和68.601m(0.5、1.0和2.0z/ft2]。表4-3单面和双面印制板常用基材厚度(mmin)树杆尽度10.762[00301016[00401.57[0.0622360.093]3.180.125]1.在层压板上洲量材料厚度(不包含锏箔、镀层等)4.33层压板性能4331层压板厚度公差当规定多层印制板总厚度和单个层间介质厚度时,识别单个介质的累积公差对成品印制板总厚度的影响非常重要。从罰造层压板材料时,层压板材料就有所谓的“工作区域”,要满足厚度公差。供应商提供的整张层压板或剪切层压板,其“工作区域”之外的厚度公差不应当超过规定公差的125%IPC4101按标准层压板厚度范和公差等级规定了印制板层压板“工作区域”默认的厚度公差。由于仅“工作区城”内符合较严的公差要求,因此在生产在制扳中制造商必须把所有印制板和附连板拼放在该区域内。当设计者定义印制板的总尺寸时,他应该考虑这些,以使印制板和相关测试附连板能够全部放置在区域内。43.3.2树脂含歪层压板是由树脂和玻璃布或其它增强材料构成的。随着层压板厚度增加,要采用更重的玻璃布或增强材料,且树脂百分比(树脂含量)减少。高树脂含量的层压板具有更高的热膨胀系教和更低的尺寸稳定性。低树脂含量的层压板夏硬;然而,如y树脂含量太低,可能导致露织物和白斑。层压板中玻璃布和树脂的比率也宜接影响介电常数。除非设计强制要求,不应当在布设总图中规定玻璃布类型和树脂含量,而仅应当由印制扳制造商在采购规范中规定和便用。4.34粘鲒片由于不同树脂体系有不同的化学加工要求,当构造一款多层印制板时,首选含有类似树脂体系的层压板和粘结片。434.1环氧树脂环氡树脂是最常用的挞脂材料,它与玻璃布或其它增强材料结合并半因化制成粘结片。环氧树脂粘结片可用于生产所有级别都可接受的印制板。2010年12月IPC-2222A-CN43A2高温粘结片高温粘结片中使用的树脂体系,可以是环氧树脂、氰酸酯、三嗪混合物和聚酰亚胺等。高温粘结片可用于专用2级多层印制板,但更常用于3级多层印制板。4343增强材料包括玻璃布在内的各种增强材料可用于粘结片,并且增强材料的选择取决于奖求的介质厚度和公差、岜路填充需要和介质的电性能要求,见IPC44114.344电性能要求对于有受控阻抗要求的多层印制板,应当控制层压后粘结片的介电常数。设计者应该在布设总图中标明受控阻抗要求。因汋介电常数是由树脂/玻璃或其它増强材料的比率决定,应该选择适当类型的粘结片,以保证层压后有适量的剩余树脂含量来达到规定的介电常数。435单面覆箔层压板适用时,单面覆箔层压板可用于多层印制板的外层或内层。436双面覆箔层压板双面狻箔层压板可作为内层或外层提供导电层。行业和PC规范中定义双面覆箔层压板为两个导体层之问有介质间距分离的组合,见图41中所示。表44至表48提供了关于不同粘结片结构的完成裸层压板性能的信息。为获得成品含铜层压板的厚度,每盎司铜箔会使层压板厚度增加35m[0.0014i]s437层压扳材料代码标识层压板材料应当在布设总图中规定。推荐的材料选择流猩图见图42。通常,材料的釆购要符合IPC-4101的要來。对于一种指定的材料,典型的材料代码标识可以是L211500CIC1AA(材卅代码标识的说明见IPC4101)44导电材导电材料应当符合通用标准IPC2221的规定。4.5有机保护性涂层有机保护性涂层应当符合通用标准PC2221的规定4.6标记和字符标记和字符应当符合通用标准PC2221的规定。
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