מבוא
הלמינטים הם התשתית המבנית והחשמלית של מעגלים מודפסים (PCBs). זיהוי מדויק של למינט ה-PCB חשוב לבחירת חומר, ייצור, בדיקה ועמידה בדרישות תקן.
בעוד שרבים מהמהנדסים מתמקדים בתכונות כגון Tg, Dk או CTE, חשוב לא פחות לוודא שהחומר אכן עומד בדרישות IPC-4101. התקן מגדיר פרמטרים מרכזיים כמו סבילות (Tolerance) לעובי, משקל נחושת, סוג נייר/פולי (Foil) ורמות איכות חזותית — שכולם משפיעים על ביצועי ה-PCB ועל אמינותו.
המאמר מציג גישה מעשית המבוססת תקנים לזיהוי למינטים. תלמדו:
- מה כולל התקן IPC-4101 וכיצד לקרוא “גיליונות סלאש” (Slash Sheets)
- קריטריוני בדיקה עיקריים לאימות תאימות הלמינט
- צ’ק-ליסט לרכש ולבקרת איכות
סקירת תקנים ומונחים
IPC-4101 הוא התקן הבינלאומי הראשי המגדיר דרישות ביצועים לחומרי למינט ו-prepreg המשמשים בלוחות קשיחים. הוא מספק מפרטים לתכונות מכניות, תרמיות וחשמליות כדי להבטיח איכות חומר עקבית ואמינה.
מהו IPC-4101?
התקן מסייע ליצרנים ולמתכננים:
- לבחור חומרי למינט מתאימים ליישומים שונים;
- לוודא שהחומרים עומדים בקווי יסוד של איכות וביצועים;
- לתמוך בעמידה בדרישות תרמיות, חשמליות וסביבתיות.
הסבר על “גיליונות סלאש” (Slash Sheets)
מאפיין ייחודי של IPC-4101 הוא מערכת גיליונות ה-Slash (למשל /21, /126, /129), שמזהים במדויק סוגי חומרים לפי:
- מערכת השרף ותכולת המילוי (Filler)
- אריג הזכוכית המחזק
דוגמה:
IPC-4101/21 מתייחס ללמינט אפוקסי מסוג FR-4 עם Tg בינונית.
שימוש בגיליונות Slash מבטיח זיהוי חומר מדויק ומונע בלבול הנובע ממונחים כלליים כמו “FR-4”.
מונחים מרכזיים שכדאי להכיר
- Tg (Glass Transition): מדד ליציבות תרמית בזמן הלחמה.
- Td (Decomposition Temperature): הגבול התרמי לפני פירוק החומר.
- CTE (מקדם התפשטות תרמית): משפיע על יציבות ממדית בשינויי טמפרטורה.
- Dk (קבוע דיאלקטרי) & Df (גורם הפסד): קריטיים לשלמות האות ב-High-Speed וב-RF.
- משקל נייר/פולי נחושת: לרוב 1oz ≈ ~35µm; משפיע על זרם מותר ופיזור חום.
קריטריונים עיקריים לזיהוי חומר למינט (בהתבסס על IPC-4101)
עובי החומר וסבילות
התקן מגדיר סבילות עובי סטנדרטית לכיתות שונות (A, B, C, D). לדוגמה לטווח 0.120–0.164 מ״מ:
- כיתה A: ±0.038 מ״מ
- כיתה B: ±0.025 מ״מ
- כיתה C: ±0.018 מ״מ
בקרה הדוקה על העובי מבטיחה אימפדנס עקבי ואמינות ב-Stack-up.
משקל ועובי נחושת
הנחושת מוגדרת לפי משקל ליחידת שטח (oz/ft²), כאשר 1oz ≈ 34.3µm. התקן מפרט משקלים נפוצים מ-0.5oz ועד 14oz. מדידה מדויקת חשובה לקיבולת זרם ולביצועים תרמיים.
סוג פולי/נייר נחושת וטיפול פני שטח
התקן מסווג סוגי נחושת (A–Z) לפי שיטות טיפול, למשל:
- Type A: נחושת למוגלת/מחושלת (Rolled, Annealed)
- Type H: אלקטרוליטית עם טיפול להבה (Electrolytic, flame-treated)
- Type Y/Z: דוקטיליות גבוהה, טיפול כפול לרכיבים משובצים
סוג הפולי משפיע על יכולת הצריבה (Etching), ההיצמדות והאמינות ביישומי קווים עדינים או HDI.
דרגת איכות חזותית
איכות פני השטח מדורגת (A–D) לפי ספירת פגמים בשטח 50×50 מ״מ:
- Grade A: עד 29 נקודות
- Grade D: 0 פגמים (לוחות אמינות גבוהה)
להבדיקה משתמשים לרוב בהגדלה ×10.
עובי דיאלקטרי (מדידת מיקרו-חתך)
עובי המינימום של הדיאלקטרי מאומת באמצעות מיקרו-חתך (Microsection), במיוחד ב-HDI או בשכבות עם אימפדנס מבוקר. התקן מגדיר שיטות וגבולות קבילים.
זיהוי לפי גיליון Slash
כל חומר התואם IPC-4101 מזוהה לפי מספר Slash ייעודי (למשל IPC-4101/21, /126). הגיליונות מגדירים במדויק מערכת שרף, תכולת מילוי, Tg, Td ומדדי ביצועים נוספים.
צ’ק-ליסט זיהוי למינט לפי IPC-4101
| פריט בדיקה | פעולה נדרשת | מקור/ייחוס | הערות |
|---|---|---|---|
| 1. אימות גיליון Slash | לאשר שמספר גיליון IPC-4101 Slash מצוין וניתן לאיתור | תקן IPC-4101 | חייב להתאים לכיתת החומר הנדרשת (למשל /21, /126) |
| 2. מדידת עובי | למדוד עובי ליבה/Prepreg במיקרומטר או בכלי אופטי | טבלה 3.6 (IPC-4101) | להשתמש בכיתת סבילות נכונה: A/K, B/L, C/M או D |
| 3. משקל נחושת | לבדוק עובי נחושת לפי משקל ליח’ שטח (1oz ≈ 35µm) | טבלה 3.5 (IPC-4101) | לאשר גם את העובי וגם אחידות הפולי |
| 4. אימות סוג פולי | לזהות קטגוריית פולי (Annealed, ED, Reverse-treated וכו׳) | טבלה 3.4 + IPC-4562 | משפיע על יכולת צריבה, גמישות ויציבות תרמית |
| 5. איכות חזותית | לבדוק שטח 50×50 מ״מ בהגדלת ×10; לספור שקעים/פגמים | טבלה 3.8 (IPC-4101) | A: עד 29 נק׳, B: עד 17, C: עד 5, D: 0 |
| 6. ניתוח חתך | לבצע מיקרו-חתך לאימות עובי דיאלקטרי ונחושת | איור 3.5 (IPC-4101) | שימושי לאמינות גבוהה או לרב-שכבתי |
| 7. תיעוד ואיתור | לרשום תוצאות בדיקה ולקשר למנה/אצווה | תיעוד איכות פנימי | תומך בביקורות (Audits) וניתוח כשל |
סיכום
זיהוי נכון של חומרי למינט מבטיח עמידה בתקן IPC-4101 ותומך באיכות מוצר עקבית. יש לוודא גורמים מרכזיים כגון סבילות לעובי, סוג פולי נחושת, דרגת איכות חזותית ותאימות לגיליון Slash כבר בשלבי הרכש והבדיקה.
באמצעות צ’ק-ליסט מובנה ניתן להפחית סיכונים, למנוע פגמים ולהבטיח ביצועים אמינים של ה-PCB. זיהוי למינט איננו רק בחירת חומר — אלא אימותו בכל שלב של תהליך הייצור.
