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:
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。
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。
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:
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。
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。
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。
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。 |