プリプレグ, 事前含浸複合繊維の略称, の製造には欠かせない材料です 多層プリント基板s. しかしながら, 目に見えるものに比べて見落とされることが多い PCB コンポーネント 銅配線やはんだマスクなど. この記事では、多層基板構造のこの重要な部分のベールを明らかにします。. プリプレグとは何かを見てみましょう, 作り方, 主要な材料特性, 一般的なタイプ, 厚さに関する考慮事項, もっと. PCB プリプレグについて理解を深めるために読み続けてください。!
PCBにおけるプリプレグとは何ですか?
プリプレグは、特別に配合されたエポキシ樹脂システムがあらかじめ含浸された薄いグラスファイバークロスで構成されています。. 樹脂が部分的に硬化して粘着性の層が形成されます。, Bステージプリプレグと呼ばれるソリッドシート素材. これにより、ラミネート時に樹脂が流れて接着します。, 完全に硬化して固まっていない状態で. プリプレグシートは銅箔層と交互に積み重ねられます. 多層レイアップは熱と圧力の下でラミネートされます, プリプレグ樹脂を流動させ、層を接着して固体の積層板を形成します。. プリプレグは優れた誘電特性と回路層間の接着力を提供します。. そしてプリプレグは正確な厚みを持っているため、, 誘電体層の距離を厳密に制御した PCB が可能になります.
プリプレグはどのように作られるのか?
- 補強材の選択と準備: 補強材は通常、ガラス繊維を織ったマットまたは布です。. 樹脂の適切な接着と含浸を確保するには、洗浄して準備する必要があります。.
- 樹脂系の混合: 樹脂システムは通常、エポキシ樹脂で構成されます。, 硬化剤, 触媒, 難燃剤, およびその他の添加物. これらの成分を計量し、完全に混合します.
- 補強材の含浸: 樹脂混合物は織ガラス強化材に含浸させるために使用されます。, 通常、生地を樹脂に浸すか、ホットメルトコーティングなどのプロセスを使用します。. これにより、樹脂が織物に完全に浸透します。.
- 部分硬化: 含浸された材料は部分硬化ステップを経ます。, 熱をよく使う. これにより樹脂が b ステージ化されます, 完全には治っていないがベタベタしている状態を意味します, 固体の状態.
- 治療中: プリプレグには、一定の厚さを実現するためにプレスしたり、保護フィルムを追加したりするなどの追加処理が行われる場合があります。.
- 包装: プリプレグは通常、剥離フィルムまたは剥離紙の間に積層されます。, シートまたはロールにカットすることもできます. これにより材料が保護され、取り扱いが容易になります。.
- ストレージ: プリプレグは、使用前に追加の硬化を防ぐために冷凍または冷蔵で保管されます。 PCB製造. これにより保存期間が維持されます.
- 使用する: PCB製造の準備ができたら, プリプレグ層が解凍される, 銅箔をラミネートしたもの, 熱と圧力を加えて完全に硬化させます.
プロパティ PCBプリプレグ材料の製造
プリプレグ材料には、その性能と適用性を決定するいくつかの特性があります。:
レジンシステム – エポキシ配合により、樹脂の Tg などの重要な特性が制御されます, 誘電率/損失, 熱安定性, 吸湿性, とZ軸 コート. 一般的なシステムには FR-4 が含まれます, 高Tg, そしてハロゲンフリー.
グラスファイバー織り – 標準 106 そして 7628 ガラス スタイルは特性の最適なバランスを提供します. 織りが密になることでパンチング性能が向上しますが、樹脂の負荷が軽減されます。.
樹脂含有量 – 通常、 45-55% 範囲. 樹脂含有量が高いと充填性が向上しますが、誘電率が増加します。. 樹脂含有量が低いため、パンチングが容易になります.
フィラーの粒径と充填量 – シリカなどのフィラーは CTE を低減しますが、誘電率と損失を増加させます。. 粒子が大きいと積層の流れが向上し、粒子が小さいとフィラーの脱落が減少します。.
ドレープとタック – プリプレグの取り扱いと層間の位置合わせを決定する制御可能な特性.
流動/充填 – ラミネート時の溶融粘度は充填性能に影響を与えます, 特に細かい部分で.
PCBプリプレグの種類
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FR4プリプレグ
FR-4が標準です, PCB製造の大部分に使用される汎用プリプレグ材料. ガラス繊維織物で強化された臭素化エポキシ樹脂を採用しており、加工性のバランスが優れています。, 寸法安定性, 熱性能, 誘電特性, そしてコスト. FR-4 プリプレグの一般的なガラス転移温度は 130 ～ 140°C の範囲です。.
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高Tgプリプレグ
高 Tg プリプレグは、特殊なエポキシ樹脂システムを使用して 170°C 以上のガラス転移温度を達成します。, 航空宇宙分野で使用される高信頼性プリント基板の要求に応える, 防衛, およびその他の極限環境. 熱安定性の高い樹脂はんだ付けに耐えます, アニーリング, およびその他のプロセスは 230 ～ 290 °C まで. 高 Tg プリプレグは熱的および機械的性能を向上させますが、標準の FR-4 よりもコストが高くなります。.
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ハロゲンフリープリプレグ
ハロゲンフリーのプリプレグは、燃焼時に有害な副生成物を生成する可能性のある臭素やその他のハロゲンを含まない樹脂システムを利用しています。. 一般的なハロゲンフリー樹脂システムにはビスマレイミド トリアジンが含まれます (BT) エポキシ, シアン酸エステル, および変性エポキシ. ハロゲンフリーのプリプレグは環境上の利点をもたらしますが、標準の FR-4 に比べてコストが高く、加工がより複雑になります。.
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高速プリプレグ
高速プリプレグは人工樹脂システムを使用し、安定した誘電特性と低誘電損失を実現し、信頼性の高い高周波性能を実現します。. 一般的な樹脂システムにはポリフェニレンエーテルが含まれます (PPE) 以下の誘電率を得るブレンドとフッ素ポリマー 3.5. 高速プリプレグにより RF 向けの PCB 設計が可能, 電子レンジ, 高いデータレート, およびその他の要求の厳しいアプリケーション.
正しいものを選択する方法 PCB プリプレグ素材?
豊富なプリプレグオプション, 材料特性を用途要件に適合させることが重要です:
シグナルインテグリティ – 低 Dk および Df プリプレグにより、損失と分散を低減しながら高速信号が可能になります. インピーダンス許容差が仕様内であることを確認する.
熱管理 – 高い熱安定性が必要な場合, 高 Tg 樹脂系のプリプレグを選択してください. これにより、鉛フリーのアセンブリと温度サイクル下での信頼性が可能になります。.
環境 – ハロゲンフリーのプリプレグは、燃焼時のダイオキシンなどの危険物質の排出を防ぎますが、標準の FR-4 よりもコストがかかります.
積み重ねる – より薄いプリプレグにより、より緻密な垂直トレースとビアが可能になります. 標準 106 ガラスはしっかりしていても機能します 7628 織りは非常に細かいジオメトリに役立ちます.
コート – さらに層を追加すると、穴を通してメッキに応力がかかります, CTEが低いプリプレグはバレルの亀裂を防ぐのに役立ちます. これにより、誘電率の増加とバランスが取れます。.
料金 – 他のプリプレグは究極のパフォーマンスを提供しますが、, 標準の FR-4 は、低コストで多くの用途に完全に適しています。.
PCB プリプレグの厚さとその影響
プリプレグの厚さは通常、次の範囲です。 0.002 インチ (2 ミルズ) まで 0.025 インチ (25 ミルズ). より細い線やスペースを可能にするために、より薄い材料がトレンドになっています。, より小さなビア, より厳密なインピーダンス制御. プリプレグの厚さの主な影響:
より薄い誘電体により、より密な配線ジオメトリが可能になります. 0.002”プリプレグが可能にする 2/2 ライン/スペースとの比較 4/4 0.004インチの素材を使用.
誘電体を薄くすることで信号損失を低減, ただし、0.003 未満ではマイクロビアの信頼性に問題が生じる可能性があります.
標準 0.014 インチ-0.020」プリプレグは、幅広いインピーダンス制御と高電圧絶縁に適しています。.
0.020 インチを超える厚いプリプレグは、より広いギャップを通じてより高い降伏電圧を提供します. 高価な中間層の使用を節約できる.
要約すれば, プリプレグの厚さはコストとのトレードオフに影響します, デザインジオメトリ, および電気的性能. いつものように, プリプレグの厚さを恣意的に選択するのではなく、特定の用途ごとに適切に選択します。.
結論
プリプレグ材料は複雑ですが、重要な部分です。 PCBデザイン そして製造工程. 私たちが調べたように, 樹脂の種類などの要因, グラスファイバースタイル, 難燃剤, などすべてがプリプレグの電気的影響に貢献します, 機械式, および熱特性. 不透明な黒い素材のように見えるかもしれませんが、, インテリジェントなプリプレグ選択により、エンジニアは最適なパフォーマンスを得るために PCB スタックアップを調整できるようになります.
利用可能なプリプレグの種類は膨大です, したがって、経験豊富な製造パートナーとの協力は非常に貴重です. MOKO Technology は、スタックアップを最適化するために適切なプリプレグを選択する際に顧客をガイドする専門知識を備えています。. 今すぐお問い合わせください プリプレグの知識をさらに活用する.
