UL美华认证有限公司
第8期 12/2003  
友善列印
3G 时代的安全高耐热印刷电路板是关键

3G科技的带宽使得大量影音数据的传输成为可能。诸如PDA,手机和其他3G终端用户产品不断研发以满足不断增长的宽带带来的市场需求。

然而为了实现大量的影音数据资料运算,CPU 工作时脉必须增高,作业温度也会随之上升。现今的次微米 IC 制程,已经成功的将 CPU 中心运作速度推向 Giga Hertz 的领域,但 CPU 与其载板之间的连接却因为制作流程与材料的限制,成为实际使用频宽的瓶颈。虽然电路板的用途广泛,但信息产业需求却占了电路板市场的三分之二强。

因此如何设计并检测高频宽与高耐热的印刷电路板的可靠性与安全性,成为目前信息业与印刷电路板业界最重要的课题之一。


高带宽需求造成的问题如下:

  1. 极化现象:
    高频讯号所造成的电磁场变化,会引起其周围介电材料的极化而造成讯号衰减。

  2. 共振现象:
    共振的结果,造成材料分子的动能增加,温度上升,并回馈到导体本身,使讯号受到温度的影响而失真,造成讯号品质进一步劣化。

  3. Cross-talk
    无法有效阻绝电磁场的结果,邻近导体间的信号传输互相干扰,会降低讯号的分辨率甚至造成讯号误传的状况。


高耐热需求与问题则来自下列四个方面:

  1. 长时间耐热要求:
    来自于通电操作时的热效应。虽然低工作电压是信息产业设计上的趋势,但是高度密集的晶体管,在欧姆定律热效应的累积之下,操作温度仍是日渐上升。担任作业核心的 CPU,虽然可以藉由顶侧面的冷却系统降温,另一侧的线路载板面,却没有办法利用强制对流的方式散热,仅能利用传导效应导热。长时间使用的结果,材料介电特性劣化,就无法保持讯号的品质。

  2. 短时间耐热要求:
    来自于环保无铅组装制程的趋势。纯锡的熔点约在 500°C左右,一般铅锡合金熔点则降至 200°C左右,如果更换成银锡或是其它锡合金,依据目前产品所能够达到的焊锡性,熔点则至少上升至 30°C之间。由此可见,制程更动引起的温度上升,对材料的影响显而易见。

  3. 中等时间的耐热要求:
    来自高层次的高密度印刷电路板。为了达到高层次的线路密度,除了采用高转化温度的材料外,也多采用多次压合的方式,进行压合。一般高转化温度材料的压合温度大多在 160~200°C之间,其压合时间是采取”小时”的方式计算,因此核心材料会受到多次与高温的压合。即使采用一次压合,温度分布不均造成的结果,为了达到核心材料的耐热温度,表面材料的作用温度就必须提高,同样也有热效应的问题。

  4. 特殊用途的耐热要求:
    体积小型化,散热面积也随之减少,仅靠螺丝散热早已不符需求,多层的金属载板,开始广泛的运用于变压器或是并有变压功能的复合板中。此外,汽车工业的 e化,ABS、恒温空调、甚至是卫星导航,也都会运用到大量的通信或是数据处理,但汽车内属高温高震动环境,因此对电路板的耐热与尺寸安定要求更为严苛。

一般性的功能电检,并非困难,但由于安全性的因素复杂,着重于仿真长时间的严苛状况,必须累积长期的测试经验,非中小企业一蹴可几。拥有安规检测领域领导地位的 UL 也随着电路板产业升级,加快印刷电路板相关标准修订的脚步,以达到”安全第一”的目标。


 

UL 发展印刷电路板安规标准里程碑
UL 持续不断地投资人力及资源在研究及发展印刷电路板的安规标准。

1999 年
 
     
  • UL开始着手软性电路板 (Flexible Materials Interconnect Constructions) 的标准制定 (UL 796F)。
     
2000 年
 
     
  • 软质印刷电路板专用标准 UL 796F付梓。
    将大量用于手机内的高密度互联电路板之检测要求纳入UL 796。
  • 为了确保易燃性介电质的安全性,开始执行"冷热干湿环境冲击下导体结合强度与分层测试"、"多重厚度层数组合的介电材料耐燃性测试"与"介电材料电压耐受测试"等项目。
  • 针对高密度互联性电路板需要使用的高密度塞孔原料,修订耐燃性评估。
  • 开始研究无铅之银离子的运用 (the use of Lead Free Solders containing Silver)。
  • 开始发展无卤材料的环境评估项目。
     
2001 年
 
     
  • 完成 UL 796F 的第一次改版。
  • 发展UL/ANSI FR-4高温评估项目。
  • 因为通讯电机复合板开始试产,PTFE 高频通信材料也日趋成熟,在 UL 746E 新增了"异质材料兼容性测试"与"PTFE 简要评估测试"等项目。
  • 推出多层结构异质材料的兼容性测试,如 PTEE 及 UL/ANSI Grade FR-4 材料规定。
     
2002 年
 
     
  • 配合无铅的新技术发展,修订银离子迁移测试。
  • 发展运用于电路板之内嵌被动组件的评估方案。
     
2003 年
 
     
  • UL 796 正式新增"塞孔材料评估"。
  • 3G 商品导入汽车工业造成多层金属载板的需求日增以外,无铅制程、无卤材料逐渐成型,UL 也与工业界代表开始讨论"导热性高填充比例金属载板用材料的简要测试"、"银离子迁移测试"与"新 UL/ANSI 类别材料定义"的工作。
  • 关于"内嵌组件的高层次电路板"的相关材料、制程与用途需求均未成熟,相关的测试评估流程,则还在于与业界积极合作研讨之中。
  • 更新 UL746E对于高密度互联电路板之检测要求,以符合不断推陈出新之技术潮流。

目前位于台北市北投区的 UL 台湾分公司实验室,投注大量的经费与人力,并与业界合作,长期累积了大量的测试经验。今年四月,包含上述新增的大部分印刷电路板相关测试,均通过美国当地实验室的严格考核比对工作,已可服务所有来自台湾、日本、中国、香港及韩国等亚洲各国分公司承办的塑料暨印刷电路印刷厂测试案件。其余低测试频率的测试项目,也在多家印刷电路板相关业者的协助下,预计可于年底之前完成。

同时,台湾 UL 也开始规划实验室测试能量扩增与长时间特性评估的设备投资与人员训练,除了标准认证之外,也可接受一般的委托测试,期能累积丰富熟练的经验,提供业界更完备、更快速的测试与认证服务。

更多相关信息,请径洽 UL 台湾分公司或浏览 www.ul.com.tw

页首
本期内容
进入发展中的拉丁美州市场
UL 与 APEC安全标准领袖交流标准制订经验
3G 时代的安全
高耐热印刷电路板是
关键
UL亚洲首位医疗器械
FDA510(k) 审查专家
访谈
如何快速有效地申请
UL认证?
UL CEO 中国行
欧盟自2006年起禁止
使用卤化阻燃剂
参与 IECEE -
CTL 会议
上海宏力半导体制造有限公司通过UL质量管理体系认证
近期回顾
第七期
(2003年7月)
第六期
(2003年6月)
档案库  
bottom
UL美华认证有限公司 © 2003, Underwriters Laboratories Inc. All rights reserved.
取消申请 / 重新设定