Post on 18-Aug-2020
MOS Electronic GmbHHermann-Löns-Straße 40-46D-75389 Neuweiler
phone +49 (0) 70 55 - 92 99 -0 | fax +49 (0) 70 55 - 15 81info@mos-electronic.de | www.mos-electronic.de leiterplattentechnik für die zukunft
Technologieby MOS
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Technologie by MOS13. Auflage, Stand: Juli 2018
Inhalt
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84 - 85
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Lacke / Drucke / Beschichtungen
Endoberfl ächen / Veredelungen
Via Filling
Copper Hole Filling
Einpresstechnik
- Flexible bzw. elastische Einpresstechnik - Massive Einpresstechnik
Backplanes
IMS
- Materialien - Ausführungen - Das einlagige IMS-Board - Mehrlagige IMS-Varianten
Dickkupfer Technologie
Starrfl ex-Technologie
- Anwendungsgebiete - Basismaterialien - Hinweise zur Konstruktion
Referenzen
Umweltschutz
Kontakt
Vertretungen
Notizen
Prepreg
SBU-Kern
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Über MOS
Der MOS-Verbund
Eildienst
PoolPlus
Das MOS Lieferportfolio
Ausführungen
Service und Beratung
Formate
Technologie Roadmap
Basismaterialien
Lagenaufbauten
Impedanzprüfung
Impedanzmodelle
Lagenaufbau mitimpedanzgeführten Leiterbahnen
Design Rules
- Außenlagen - Innenlagen - Bohrungen und Mivrovias - HDI / SBU Design - Lacke und Siebdrucke - Mechanik
Lötstopplacke
Inhalt
Qualitätby MOS
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ISO 9001:2015
LEITERPLATTENTECHNIK FÜR DIE ZUKUNFT
Über MOS
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Die MOS Electronic kann bei der Fertigung von gedruckten Schaltungen auf eine Erfahrung von über drei Jahrzehnten zurückgreifen. Durch die Kooperation mit unseren Verbundpartnern in Fernost sind wir in der Lage, alle Arten von Leiter-platten in jeder Stückzahl anzubieten. Vom Prototypen bis zur Großserie - Alles aus einer Hand. Bei der Entwicklung von Prototypen werden oft Anforderungen formuliert, welche erst lange Zeit später bei Serienfertigung zum Tragen kommen. Unser Anspruch „immer einen Schritt voraus“ garantiert Ihren Projekten heute schon Technologie von morgen. Nicht umsonst lautet unser Grundsatz:
» Leiterplattentechnik für die Zukunft «
Der Qualitätsstandard unserer Produkte ist ein fester Bestandteil unserer Un-ternehmensphilosophie. Bereits seit Unternehmensgründung ist unser Ziel, die Fertigung auf technologisch höchstem Stand zu halten. Ständige Neuinvesti-tionen und Produktverbesserungen sind ein wesentlicher Bestandteil unseres Er-folges. Bereits im Jahre 1985 wurde im Hause MOS der Eildienst ins Leben geru-fen. Eildienstfertigungen für Prototypen, aber auch Notfallproduktionen größererMengen und Lieferungen direkt ans Band gehören längst zum Tagesgeschäft - selbstverständlich in Serienqualität. Unsere zahlreichen Referenzen bspw. aus der Automobilindustrie bestätigen eine absolut zuverlässige und hochprofes-sionelle Abwicklung, gestützt von unserem äußerst fl exiblen Team aus rund 70, meist langjährigen Mitarbeitern.
Der MOS-Verbund
Unsere Verbundpartner sind mindestens nach ISO 9001, IATF 16949 und ISO 14001 zertifi ziert. Außerdem sind Hersteller für Luft- und Raumfahrtprojekte mit AS9100 und Nadcap-Zulassung verfügbar. Neben komplett RoHS-konformen und für bleifreie Prozesse zugelassenen Produkten sind i.d.R. alle Produkte UL-zugelassen.
Vor Auslieferung an unseren Kunden werden alle Lieferungen unserer Verbund-partner einer definierten und umfangreichen Qualitätsprüfung unterzogen. Darüber hinaus ist die präventive Qualitätssicherung ein wichtiger Bestandteil unserer Sourcing Strategie. Neben der Sicherstellung einer kontinuierlichen Produktqualität durch ständige Prozess- und Qualitätsüberwachung vor Ort be-deutet präventive Qualitätssicherung für uns, bereits bei der Lieferantenaus-wahl auf die wirtschaftlichen und sozialen Verhältnisse hohen Wert zu legen.
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Präzision
Flexibilität
Qualität
Schnelligkeit
High Tech
Der MOS-Verbund
Seit 2005 arbeiten wir mit festen asiatischen Serienherstellern zusammen, so dass wir alle Arten von Leiterplatten in allen Seriengrößen anbieten können. Aufgrund unserer Erfahrung und Kompetenz als Leiterplattenspezialist sind wir dazu in der Lage, auch komplexe Produkte problemlos bei unseren Vertrags-partnern in Fernost zu fertigen. Die Kenntnis der Fertigungsanlagen und Pro-zesse ermöglicht uns bei kritischen Produkten bereits in der Musterphase ge-meinsam mit unseren Partnern Lösungsvorschläge für eine kostenoptimierte Serienfertigung zu erarbeiten.
Nutzen Sie unsere langjährige Erfahrung mit Serienlieferungen aus Fernost. Wir übernehmen für Sie die gesamte Abwicklung von Angebotserstellung und Fertigungsauswahl, technischer Klärung, Fertigung, Qualitätskontrolle bis zur logistischen Organisation.
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„Der Eildienst fängt beim Angebot an!“• Produktion ab einem Arbeitstag - bei HDI und Starrfl ex Lieferzeit nach Absprache• Produktion in Serienqualität - gleiche Prozesse und Maschinen - gleiche Datenbearbeitung und Archivierung - Übertragbarkeit auf Serie• Keine Einschränkung bei LP-Ausführung• Unsere große Stärke: Notfallproduktion auch für größere Serien• Flexibilität ist für uns selbstverständlich - für wichtige Aufträge auch am Wochenende...
Sie benötigen preiswerte Muster in Serienqualität und kürzester Zeit?Testen Sie unseren PoolPlus-Service.
Eildienst
Pool Plus
Interesse geweckt? Fordern Sie noch heute unseren PoolPlus-Flyer an. Email: poolplus@mos-electronic.de oder telefonisch bei unserem Vertriebs-Team (siehe Seite 86).
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OPTIONENLayout und EnddickeBahnbreite / Abstand 70 µm min. (bei Basiskupfer 18 µm)
90 €
Enddicke > 1,00 mm bis 2,00 mm +/- 10%
ohne Aufpreis
Enddicke > 2,00 mm bis 3,20 mm +/- 10%
60 €
EndkupferdickenAußenlagen 70 µm (Bahnbreite / Abstand 150 µm min.)ohne Aufpreis
Außenlagen 105 µm (min. Bahnbreite 140 µm / min. Abstand 210 µm)35 €
Innenlagen 70 µm (min. Bahnbreite 140 µm / min. Abstand 210 µm)35 €
Innenlagen 105 µm (min. Bahnbreite 210 µm / min. Abstand 340 µm)50 €
IMS-Material (Aluminium)Dicke 1,00 mm oder 1,60 mm (Sonderdicken auf Anfrage)ohne Aufpreis
Endkupferdicke 35 µm oder 70 µm
ohne Aufpreis
Thermal Conductivity 1,6 W/m*K (VT-4A1) oder 2,2 W/m*K (VT-4A2)ohne Aufpreis
Bitte beachten Sie bei IMS-Materialien: Min. Durchmesser Fräser: 2,00 mm. Min. Lochdurchmesser 1,00 mm.
Bei komplexen Fräsprogrammen oder vielen Teilen auf dem Poolfeld können Mehrkosten entstehen.
MechanikMehrfachnutzen geritzt
40 €
Mehrfachnutzen gefräst
60 €
Mehrfachnutzen geritzt und gefräst
80 €
Bitte beachten Sie: Unsere Standard-Fräser haben einen Durchmesser von 2,00 und 2,40 mm.
Bei dünneren Fräsern sowie komplexen Fräsprogrammen können Mehrkosten entstehen.
OberflächenEntek / Chem. Zinn (1,0 µm min.) / Chem. Ag
40 €
Chem. Ni/Au (3-5 µm Ni / 0,05-0,15 µm Au)
80 €
DruckeBestückungsdruck je Seite (weiß)
60 €
Bestückungsdruck je Seite (nicht weiß)
90 €
Abziehlack je Seite
90 €
Viadruck (IPC 4761 type IV)
90 €
Karbondruck
120 €
Farbumstellung Lötstopplack (Alle Farben möglich, Typ: Carapace EMP110) 120 €*
SonstigesImpedanzprüfung
280 €*
Erstmusterprüfbericht
180 €*
Fertigung nach IPC Klasse 3 (min. Lochkupfer 25 µm)
zzgl. 10% auf den Gesamtpreis
Elektrische PrüfungE-Test bei 2-Lagen und IMS
60 €
E-Test ab 4-Lagen
inklusive
Anzahl PoolfelderUnser Angebot bezieht sich auf die Größe eines Poolfeldes. Optional bieten wir jedoch im Rahmen des PoolPlus auch zwei
oder drei Poolfelder an. Die Zuschläge auf den Gesamtpreis für ein Poolfeld, welche wir hierfür berechnen müssen, sind:
Für 2 Poolfelder
30%
Für 3 Poolfelder
50%
Versandpauschale (für Lieferungen innerhalb Deutschlands)
Service: Next Day 12.00 Uhr
12 €
Service: Next Day 9.00 Uhr
110 €
* für
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RechtlichesBei den Produkten aus dem PoolPlus-Service handelt es sich um ein Angebot der MOS Electronic GmbH. Eine Gültigkeit des Angebotes besteht
erst nach endgültiger Datenprüfung. Wir behalten uns vor, für dieses Angebot ungeeignete Projekte abzulehnen. Es gelten unsere Verkaufs- und
Lieferbedingungen auf www.mos-electronic.de. Preise verstehen sich exkl. Mehrwertsteuer. Zahlungsbedingungen: (sofern nicht abweichend
vereinbart): sofort ohne Abzug. Lieferung ab Werk. Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an unseren Vertrieb, Tel. 07055-9299-30,
poolplus@mos-electronic.de. Bestellungen/Daten senden Sie bitte an: poolplus@mos-electronic.de. Gerne erstellen wir Ihnen auch ein indi-
viduelles Angebot.
gültig bis 31. Dezember 2017
BeschreibungUnser Angebot gilt für ein Poolfeld der Größe 419 x 577 mm. Bei kleineren Layouts wird die Leiterplatte bei bestmöglicher Auslastung des zur Verfügung stehenden Feldes vervielfältigt. Die Vervielfältigung ist technisch bedingt (Abstand von LP zu LP i.d.R. 8 mm). Wir garantieren eine fehlerfreie Ausbringungsmenge von min. 60%. Passt nur eine LP auf das Poolfeld, müssen min. 2 Poolfelder bestellt werden (siehe optionale Preisliste). Verschiedene Layouts pro Poolfeld sind im Rahmen dieses Angebotes nicht zulässig. Alle Produkte haben eine UL-Zulassung (außer IMS) und sind RoHS-konform. Fertigungsstandard ist IPC A600 Klasse 2 (min. Lochkupfer 20 µm). Für Mehrfachnutzen und komplexe Fräsprogramme beachten Sie bitte unser Aufpreissystem.
Poolfeld419 x 577 mm
AUSFÜHRUNGBasismaterial 2-Lagen FR 4 TG 140 / TG 150Basismaterial Multilayer Ventec VT-481 oder Isola IS400 (TG 150 gefüllt, je nach Verfügbarkeit)IMS-Material (Aluminium) Ventec VT-4A1 oder VT-4A2 (Dielektrikum 75 µm / 100 µm / weitere auf Anfrage)Enddicke 1,60 mm +/- 10%Endkupferdicke Außenlagen 35 µmEndkupferdicke Innenlagen 18 µm oder 35 µmOberfl äche Heißluftverzinnung bleifreiLötstopplack Peters Elpemer 2467 (grün matt)Standard-Prepregs 106 / 1080 / 2116 / 7628 (weitere auf Anfrage)Standard-Kerne (mm) 0,1 bis 1,46 (Sonderaufbau nach Absprache)
Bitte beachten Sie: Ein symmetrischer Aufbau ist erforderlich.
LAYOUTBahnbreite / Abstand 0,10 mm (bei Basiskupfer 18 µm)Min. Reststeg Lötstopplack 0,10 mm (bei Basiskupfer 18 µm)Toleranz Enddurchmesser• Plated Drills < 6,00 mm +/- 0,10 mm• Non-Plated Drills < 6,00 mm +/- 0,05 mm• Routing (inner/outer) +/- 0,10 mm
Bohrungen größer 6,00 mm werden gefräst.
Nicht schnell genug?Fragen Sie nach unseren Eildienstoptionen.
Es würde uns freuen, könnten Sie von unserem Angebot Gebrauch machen. Ihre Spezifi kation ist nicht aufgeführt? Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot. Anfragen an: anfrage@mos-electronic.de
plus
Basispreisliste
2 Lagen 222 € » 4 AT 4 Lagen 444 € » 6 AT 6 Lagen 666 € » 8 AT 8 Lagen 888 € » 10 AT
IMS-Material (Aluminium)Basispreis: 288 € » 6 AT
(vorbehaltlich Materialverfügbarkeit)
plus
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Die MOS Electronic bietet schon seit vielen Jahren Lötstopplacke in allen erdenk-lichen Farben an. So ist bspw. der Farbton Magenta in Anlehnung an die MOS ei-gene Unternehmensfarbe lieferbar. Erste Farbmuster sorgten unter anderem bei dem Messeauftritt von Peters auf der Productronica 2011 in München für reichlich Gesprächstoff. „Dieses Produkt zeichnet sich wie auch unsere anderen Farbtöne durch eine hohe Farbstabilität aus. Der magentafarbene Sonderfarbton wurde auf Kundenwunsch der Firma MOS Electronic entwickelt. Ziel von MOS ist es, das Corporate Design auch verstärkt im Produktportfolio umzusetzen: Magenta- eine Farbe, die für Qualität steht.“ (Quelle: LPinfos 3/2011, Kundenzeitschrift der PETERS-Gruppe)
The „Pink Circuit Board“
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Das MOS Lieferportfolio
Vom Prototyping bis zum End of Life
Ein wichtiger Baustein für unseren Unternehmenserfolg ist die vollumfängliche, strategische Ausrichtung auf die gesamtheitlichen Liefer- und Performance-Be-dürfnisse unserer Kunden. Neben der Eigenfertigung stellt die Serienfertigung bei Partnern in Europa und Asien eine nicht minder wichtige Säule in unserer Unter-nehmenskultur dar. Unsere Liefer- und Performancematrix bietet einen Überblick über unsere Leistungen. Abgerundet wird unser Portfolio durch die passende Lo-gistiklösung - sicher auch für Ihr Projekt. Gerne erarbeiten wir ein individuelles, auf Ihre Bedürfnisse zugestimmtes Konzept.
Sprechen Sie uns an...
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Service – Zuverlässigkeit – Verantwortung – Qualität
• Technologische Beratung• Impedanzberechnungen und Lagenaufbauvorschläge• Unterstützung bei der Entwicklung neuer Produkte• Erarbeitung von Alternativlösungen und Weiterentwicklung zur Produktstabilität• Nutzung von Synergieeffekten• DFM (Design For Manufacturing)• Workshops und Technologietage mit kundenspezifi schen Inhalten
Service und Beratung
• Standardformat für einseitige und doppelseitige Leiterplatten: 580 x 427 mm² (nutzbare Fläche)
• Standardformat für Multilayer: 577 x 419 mm² (nutzbare Fläche)
• Standardformat für SBU-Multilayer: 577 x 419 mm² (nutzbare Fläche)
• Max. Größe im MOS-Verbund: 1200 x 700 mm² (nutzbare Fläche)
• Sondergrößen auf Anfrage
Formate
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Ausführungen
• Einseitig bis 50 Lagen (Dicke 6 mm max., im Verbund bis zu 10 mm max., 72 Lagen)• HDI- und SBU-Multilayer (4 + Kern + 4 max.)• Blind, Buried und Microvias• Stacked Vias• Hochfrequenz– und impedanzkontrollierte Leiterplatten• Halogenfreie Leiterplatten• Backplanes• Dickkupfer bis 400 μm• Cu-Inlay Technologie• Einpresstechnik• IMS / Metal-Core PCB• Flex / Starrfl ex (auch HDI)• Via Hole Plugging und Copper Hole Filling• Verschiedenfarbige Lötstopplacke• RoHS-Konformität und UL-Listung• Sondermaterialien (z.B. Rogers, Nelco, glasverstärktes Polyimid, etc.)• Sonderanwendungen nach Kundenwunsch
Unsere Produkte werden nach IPC A600G Klasse 2 (alternativKlasse 3) gefertigt.
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Kategorie Technologie 2017 2019 2021 KommentarStandard Sondertechnik Standard Sondertechnik Standard Sondertechnik
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Anzahl Lagen 28 50 38 54 48 58
SequentielleAufbauten 4+Kern+4 6+Kern+6 5+Kern+5 (7+Kern+7) 6+Kern+6 (8+Kern+8)
Bei > 4 Pressungen müssen Spezialmaterialien eingesetzt werden. Die Entwicklung ist somit auch
abhängig von den Materialherstellern.
Max. CuInnenlage einfachund Außenlagen
400μm 500μm 500μm 600μm 600μm 800μm > 210μm nur Walzkupfer möglich
Max. Cu Innenlage zu
Innenlage210μm 400μm 400μm 600μm 600μm 800μm > 210μm nur Walzkupfer möglich
Min. Line/Space 70 50 60 50 50 40 Bedingt Basiskupferdicke
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Anzahl Flex-Lagen 4 8 8 12 12 16
Einfache symetri-sche und asymet-rische Aufbauten
Horizontalasymetrische
Aufbauten
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Multi-Flexlayer 4 fl ex. Lagen 6 fl ex. Lagen 6 fl ex. Lagen 8 fl ex. Lagen 8 fl ex. Lagen 8 fl ex. Lagen
Unilateraleasymetrische
Aufbauten 2 Ebenen 2 Ebenen 4 Ebenen 4 Ebenen 6 Ebenen
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Technologie RoadmapTechnologie Roadmap
16
Chip Aufbau
Lötstopplack Eingebettete Komponenten
Aufbau
FR 4 HF-Material
Cu-Inlay
Sie haben Fragen zum Thema Roadmap?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Technologie Roadmap
Kategorie Technologie 2017 2019 2021 KommentarStandard Sondertechnik Standard Sondertechnik Standard Sondertechnik
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Partial HDI(Mutter-/Tochter-
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Entwicklungs-projekt auf Anfrage bedingt möglich
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Partial IMS Hybrid
Partial Hybrid
Entwicklungs-projekt auf Anfrage bedingt möglich
Em
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EmbeddedCapacitor/Resistor
Entwicklungs-projekt auf Anfrage bedingt möglich
EmbeddedComponents
Entwicklungs-projekt auf Anfrage bedingt möglich
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High Integration PCB
Entwicklungs-projekt auf Anfrage bedingt möglich
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(Dickkupfer, Cu-Inlay), HDI, Flex, …
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Technologie Roadmap
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Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Basismaterialien.Im Hause MOS werden folgende Materialtypen verwendet:
• Low-, Mid- und High-TG FR4• Materialien für Hochfrequenzanwendungen (z.B. Rogers, Nelco, etc.)• Halogenfreie Materialien• Polyimid / glasverstärktes Polyimid• Tefl on• Keramisch gefüllte Materialien• IMS (Aluminium, Kupfer, Messing, etc.)• Sondermaterialien nach Kundenwunsch
Basismaterialien werden durch thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften klassifi ziert:
Thermische Eigenschaften:• Glasübergangstemperatur (TG)• Delaminationszeit (bei 260°C und 288°C)• Ausdehnungsverhalten (CTE in x, y, und z)• Beständigkeit bei Zyklentests• Wärmeleitfähigkeit in W/mK
Mechanische Eigenschaften:• Elastizität• Biegefestigkeit
Auf der Folgeseite möchten wir Ihnen die in unserem Hause verwendeten Stan-dardmaterialien vorstellen. Alle zur Anwendung kommenden Standardmaterialien sind für bleifreie Lötprozesse geeignet. Thermisch leitfähige Materialien sind im IMS-Sonderteil ab Seite 46 aufgeführt.
Basismaterialien
Sie haben Fragen zum Thema Basismaterial?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
Elektrische Eigenschaften:• Dielektrizitätskonstante (εr)• Kriechstromfestigkeit (CTI)• CAF-Resistenz• Oberfl ächenwiderstand• Verlustwinkel• Spannungsfestigkeit
20
Impedanzmodelle
In der Praxis kommen je nach Anforderung verschiedene Impedanzberechnungs-modelle zur Anwendung. Im Folgenden möchten wir Ihnen vier häufi g verwendete Modelle vorstellen:
Coated MicrostripVereinzelt impedanzgeführte Leiter-bahnen auf den Außenlagen.
Ausschlaggebende Faktoren:- Abstand zur Bezugsfl äche ( H1 )- Leiterbahnbreite ( W1 )- Dielektrizitätskonstante ( εr ) der verwendeten Materialien
Edge Coupled Coated MicrostripPaarweise impedanzgeführte Leiter-bahnen auf den Außenlagen.
Ausschlaggebende Faktoren:- Abstand zur Bezugsfl äche ( H1 )- Leiterbahnbreite ( W1 )- Leiterbahnabstand ( S1 )- Dielektrizitätskonstante ( εr ) der verwendeten Materialien
Offset StriplineVereinzelt impedanzgeführte Leiter-bahnen auf den Innenlagen mit zwei Bezugsfl ächen.
Ausschlaggebende Faktoren:- Abstand zu den Bezugsfl ächen ( H1 und H2 )- Leiterbahnbreiten ( W1 und W2 )- Dielektrizitätskonstante ( εr ) der verwendeten Materialien
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Die Eigenschaften einer Leiterplatte werden nicht zuletzt durch ihren Lagen-aufbau bestimmt. Der Lagenaufbau nimmt bspw. Einfl uss auf die Impedanzen.Im Folgenden sind die im Hause MOS verwendeten standardmäßigen Prepreg-Typen aufgelistet:
• 106• 1080• 2113• 2116• 7628
Andere Typen auf Anfrage möglich. Die min. Kerndicke beträgt 50 μm. Es sind Gesamtdicken von 0,2 mm bis 6,0 mm möglich (10,0 mm im Verbund).
Lagenaufbauten
Impedanzprüfung
Die an der Leiterplatte anliegenden Im-pedanzen werden hauptsächlich durch das Leiterplattenlayout, den Lagenauf-bau sowie der Dielektrizitätskonstante der verwendeten Materialien bestimmt. Mit Hilfe eines Kalkulationssystems (POLAR) werden die Impedanzdefi-nitionen des Kunden generell auf ihre
Machbarkeit in Abhängigkeit zu den übrigen Rahmenbedingungen geprüft und ggf. Lösungsvorschläge erarbeitet. Die Toleranzen werden üblicherweise mit einer Toleranz von +/-10% geprüft. Auf Anfrage sind jedoch auch Toleran-zen bis zu +/-5% möglich.
Ein Faktor, der zu unerwünschten Abweichungen der Impedanzen führen kann, sind aufmetallisierte Kupferschichten (z.B. auf den Außenlagen), da diese Unregelmäßigkeiten bezüglich ihrer Schichtdicke aufweisen können. Wir empfehlen, impedanzgeführte Leiterbahnen auf nicht aufzumetallisie-rende Innenlagen unterzubringen
Um möglichen Verwindungen und Verwölbungen entgegenzuwirken emp-fehlen wir die Verwendung von symmetrischen Lagenaufbauten.
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Beispiel
Lagenaufbau mit impedanzgeführten Leiterbahnen
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Edge Coupled Offset StriplinePaarweise impedanzgeführte Leiter-bahnen auf den Innenlagen mit zwei Bezugsfl ächen.
Ausschlaggebende Faktoren:- Abstand zu den Bezugsfl ächen ( H1 und H2 )- Leiterbahnbreiten ( W1 und W2 )- Leiterbahnabstand ( S1 )- Dielektrizitätskonstante ( εr ) der verwendeten Materialien
Messung eines Impedanzsignals
Impedanzmodelle
Sie haben Fragen zum Thema Lagenaufbauten oder Impedanzprüfung? Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).Gerne erstellen wir Ihnen einen individuellen Lagenaufbauvorschlag.
iii24
Leiterbahn:
NDK-Bohrung
DK-Bohrung
a
bc
l
i
f
hk j
d
e g
Design Rules
KommentarMin. Kerndicke 50 μmMin. Kupferkaschierung 9 μmMax. Kupferkaschierung 400 μmToleranz Bahnbreite +/-10%
a Min. Bahnbreite 70 μm Muster bis 50 μmb Min. Bahnabstand 70 μm Muster bis 50 μmc Bahn Pitch 140 μm Muster bis 100 μmd Abstand Bahn / Bahn 70 μm Muster bis 50 μme Abstand Bahn / Via-Pad 70 μm Muster bis 50 μmf Abstand Bahn / Massefl äche 70 μm Muster bis 50 μmg Abstand Via-Pad / Via-Pad 70 μm Muster bis 50 μmh Abstand Via-Pad / Massefl äche 70 μm Muster bis 50 μmi Abstand Massefl äche / Massefl äche 70 μm Muster bis 50 μmj Abstand Leiterbahn / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μmk Abstand Pad / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μml Abstand Massefl äche / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μm
Sonderparameter auf Anfrage
Bitte beachten Sie: Die aufgeführten Design Rules sind unsere gängigen min. / max. Werte (bei 18 μm Basiskupfer). Mit zunehmender Kupferdicke oder Verwendung bspw. spezieller Materialien wird die Machbarkeit der angegebenen Werte eingeschränkt. Für eine endgültige Machbarkeitsbe-wertung ist die Prüfung der Fertigungsunterlagen erforderlich.
Innenlagen
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Leiterbahn:
NDK-Bohrung
DK-Bohrung
BGA-Pad
a
bc
n
k
f
im l
d
e h
g
j
Design Rules
KommentarMin. Kupferdicke (Basis- + galv. Kupfer) 32 μmMax. Kupferdicke (Basis- + galv. Kupfer) 400 μmToleranz Bahnbreite +/-10%
Min. Lochkupfer 20 μm / 25 μm
Weitere auf Anfrage
BGA-Pad (Durchmesser) 0,3 mmBGA-Pad Pitch (eine Bahn zw. Pad/Pad) 0,5 mmBGA-Pad Pitch (zwei Bahnen zw. Pad/Pad) 0,65 mm
a Min. Bahnbreite 70 μm Muster bis 50 μmb Min. Bahnabstand 70 μm Muster bis 50 μmc Bahn Pitch 140 μm Muster bis 100 μmd Abstand Bahn / Bahn 70 μm Muster bis 50 μme Abstand Bahn / Via-Pad 70 μm Muster bis 50 μmf Abstand Bahn / Massefl äche 70 μm Muster bis 50 μmg Abstand Bahn / BGA-Pad 70 μm Muster bis 50 μmh Abstand Via-Pad / Via-Pad 70 μm Muster bis 50 μmi Abstand Via-Pad / Massefl äche 70 μm Muster bis 50 μmj Abstand Via-Pad / BGA-Pad 70 μm Muster bis 50 μmk Abstand Massefl äche / Massefl äche 70 μml Abstand Leiterbahn / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μmm Abstand Pad / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μmn Abstand Massefl äche / LP-Kante 200 μm Sondertechnik bis 50 μm
Sonderparameter auf Anfrage
Außenlagen
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eg
f
d c b
a
Design Rules
HDI / SBU Design MachbarkeitMax. sequenzielle Aufbauten 4 + Kern + 4Min. Prepregstärke für sequen. Aufbau
PP106 (ca. 50 μm)
Min. Durchmesser Microvia Bohr-Ø 0,1 mm / End-Ø 0,05 mmMax. Aspect Ratio Microvia 1:1
a Innenliegende Microvias jab Stacked Via auf Durchgangsbohrung jac Stacked Via auf Microvia jad Copper Hole Filling für Microvias jad Via Hole Plugging für Microvias jae PID jaf Microvia Lage 1-2
(PP2116 / ~100 μm max.) ja
g Microvia Lage 1-3(PP1080 / ~75 μm max.) ja
Ansicht einesSchliffbilds
HDI / SBU Design
Sie haben Fragen zu unseren Design Rules?Unser CAM-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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a
b
eh
g
c
i f
d j
Design Rules
Bohrungen(Laser und mechanisch) Machbarkeit
a Min. Lochdurchmesser (dk) Bohr-Ø 0,2 mm / End-Ø 0,15 mmb Min. Via-Pad (dk) End-Ø +0,25 mmc Min. Lochdurchmesser Buried Via (dk) Bohr-Ø 0,2 mm / End-Ø 0,15 mmd Min. Via-Pad bei Buried Vias (dk) End-Ø +0,25 mme Min. Abstand Via / Via (dk) 0,30 mmf Min. Abstand Loch / Loch (ndk) 0,15 mmg Min. Abstand Via (dk) / Leiterbild 0,20 mmh Min. Abstand Via (dk) / LP-Kante 0,30 mmh Min. Abstand Loch (ndk) / LP-Kante 0,30 mmi Min. Durchmesser Microvia (Lage 1-2) Bohr-Ø 0,1 mm / End-Ø 0,05 mmj Min. Via-Pad Microvia (Lage 1-2) End-Ø +0,2 mm
Bitte beachten Sie: Die aufgeführten Design Rules sind unsere gängigen min. / max. Werte (bei 18 μm Basiskupfer). Mit zunehmender Kupferdicke oder Verwendung bspw. spezieller Materialien wird die Machbarkeit der angegebenen Werte eingeschränkt. Für eine endgültige Machbarkeitsbe-wertung ist die Prüfung der Fertigungsunterlagen erforderlich.
Ansicht einesSchliffbilds
Bohrungen und Microvias
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Design Rules
Mechanische Bearbeitung MachbarkeitMin. Toleranz Bohrlochdurchmesser +/-25 μmMin. Toleranz Endlochdurchmesser +/-50 μmMin. Toleranz Fräsen +/-50 μm
a Ritzwinkel (V-Cut) 30°Registriertoleranz V-Cut / Leiterbild +/-100 μm
b Max. Pos.-Toleranz obere / untere Ritzung +/-50 μmc Min. Tol. Reststeg bei LP-Dicke bis 1,2 mm +0,10 / -0,05 mmc Min. Tol. Reststeg bei LP-Dicke ab 1,2 mm +0,15 / -0,05 mmd Min. Abstand Sprungritzen (mit Stichel) 0,3 mmd Min. Abstand Sprungritzen (mit Ritzfräser) 15 mm
Auslauf Ritzfräser (Abhänig von Ritztiefe) ~7 mme Toleranz LP Dicke i.d.R. +/-10%
ec
a
b Ritzen / V-Cut
V-Cutd
Sprungritzen
Mechanik
Sie haben Fragen zu unseren Design Rules?Unser CAM-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
31
Design Rules
Lötstopplack / Bestückungsdruck MachbarkeitDicke Lötstopplack ≥ 16 μmMin. Kantenabdeckung Lötstopplack ≥ 6 μm
a Min. Öffnung Lötstopplack / BGA-Pad 50 μmb Min. Öffnung Lötstopplack / SMD-Pad 50 μmc Min. Reststeg Lötstopplack 75 μmd Min. Öffnung Lötstoppmaske Pad + 100 μme Min. Strichstärke für Schrift im LSL 100 μmg Min. Strichstärke Bestückungsdruck 100 μmh Min. Registriertoleranz BD / Leiterbild 100 μmi Min. Registriertoleranz BD / NDK-Bohrung ≤ 3,0 mm 100 μm
Min. Registriertoleranz BD / NDK-Bohrung ≥ 3,0 mm 150 μm
Registriertoleranzen Standard GrenzwerteDK-Bohrung zu Leiterbild +/-100 μm +/-50 μmNDK-Bohrung zu Leiterbild +/-150 μm +/-100 μmFräsen zu Leiterbild +/-150 μm +/-100 μmLötstopplack zu Leiterbild +/-100 μm +/-50 μmBestückungsdruck zu Leiterbild +/-100 μm +/-100 μmSiebdrucke zu Leiterbild +/-200 μm +/-150 μm
d
Pad
aAbstand
Löts
topp
lack
Lötstopplack
b
c
BLötstopplack
e
R100LötstopplackNDK-Bohrung
ig h
Registrierung
ReststegLötstopplack
Schriftstile in LSL
Bestückungs-druck
Bitte beachten Sie: Die aufgeführten Design Rules sind unsere gängigen min. / max. Werte (bei 18 μm Basiskupfer). Mit zunehmender Kupferdicke oder Verwendung bspw. spezieller Materialien wird die Machbarkeit der angegebenen Werte eingeschränkt. Für eine endgültige Machbarkeitsbe-wertung ist die Prüfung der Fertigungsunterlagen erforderlich.
Lacke und Siebdrucke
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• Verschiedenfarbige Lötstopplacke (Standard: Peters Elpemer 2467 / Carapace Electra EMP110)• Bestückungsdruck• Servicedrucke• Lötabdecklack• Karbondruck• Via-Fülldruck• Flux-Stop-Lack• Silberleitlack• Heatsink-Lack
HAL bleifrei (Heißluftverzinnung)• Lotbad: HAL-Sn99Ag+• Schichtdicke 1-30 μm• Gute Löteigenschaften• Lange Lagerfähigkeit (>12 Monate)• Nicht geeignet für feinste Strukturen• Keine Bondfähigkeit• Schlechte Planarität• Lagerfähigkeit: 12 Monate
HAL bleihaltig• Schichtdicke 1-30μm• Gute Löteigenschaften• Niedrige Prozesstemperaturen• Gute Lagerfähigkeit• Nicht geeignet für feinste Strukturen• Nicht bondfähig• Keine RoHS-Konformität• Schlechte Planarität• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Lacke / Drucke / Beschichtungen
Endoberfl ächen / Veredelungen
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Standardmäßig verwenden wir die Lötstopplacke Peters Elpemer 2467 und Cara-pace Electra EMP110. Die Lacke werden in einem Sprayverfahren aufgebracht. Verschiedene Farben sind möglich, es können auch mehrfarbige Leiterplatten hergestellt werden. Die Lacke können wie folgt charakterisiert werden:
• Fotostrukturierbar• Höchste Aufl ösung (bis zu 50μm)• Wässrig-alkalisch entwickelbar• TWT-Zyklenbeständigkeit (Temperaturwechseltest)• Sehr gute Beständigkeit in galvanischen und chemischen Bädern• Kompatibel mit bleifreien Lötprozessen• Hervorragende Kantenabdeckung• RoHS-Konformität und UL-Listung• Erfüllt IPC-SM-840 C, Klasse H und T
Lötstopplacke
Lötstopplack Elpemer 2467 EMP110Temperaturschock Klasse H und T Klasse HDurchschlagfestigkeit 160 - 190 kV/mm 134 kV/mmDielektrizitätskonstante (εr) bei 1MHz 3,7 4
Sie haben Fragen zum Thema Lötstopplack?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Chemisch Nickel / Palladium / Gold (ENEPIG)• Schichtdicke 4-7μm Ni, >0,05μm Pd, >0,02μm Au (Löten und US Al-Draht Bonden)• Schichtdicke 4-7μm Ni, 0,15μm Pd, 0,05μm Au (Löten und TS Au-Draht Bonden)• Löt- und bondfähig• TS / US drahtbondfähig• Großes Prozessfenster• Planare Oberfl äche• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Chemisch Palladium / Teilreduktiv Gold (EPIG)• Schichtdicke 0,1-0,2µm Pd, 0,1-0,2µm Au• Nickelfreie Oberfl äche• Dünne und sehr gleichmäßige chemische Abscheidung• Geeignet für feinste Strukturen• Duktile Oberfl äche für fl exible LP-Anwendungen• Exzellente Al- und Au-Draht Bondfähigkeit• Planare Oberfl äche• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Immersion Silver / Immersion Gold (ISIG)• Schichtdicke 0,1-0,4µm Ag, 0,05-0,2µm Au (Löten)• Schichtdicke 0,1-0,4µm Ag, 0,1-0,2µm Au (TS / US Draht Bonden)• Nickelfreie Oberfl äche• Hohe Leitfähigkeit• Dünne und sehr gleichmäßige chemische Abscheidung• Geeignet für feinste Strukturen• Duktile Oberfl äche für fl exible LPs• Exzellente Al- und Au-Draht Bondfähigkeit• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Weitere Oberfl ächen• Galvanisch Gold (z.B. Steckergold)• Galvanisch Nickel• Lötlacke• Reduktivgold• Weitere Oberfl ächen auf Anfrage
Endoberfl ächen / Veredelungen
Sie haben Fragen zum Thema Oberfl ächen oder Veredelung?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Chemisch Zinn• Prozess: Atotech (Standard) und Ormecon möglich• Min. Schichtdicke 1,0 μm• Gute Löteigenschaften• Planare Oberfl äche• Eingeengtes Prozessfenster bei Lötprozessen• Eingeschränkte Lagerfähigkeit• Lagerfähigkeit: 6 Monate
Chemisch Silber• Schichtdicke 0,15-0,3μm• Gute Löteigenschaften• Bondfähig• Planare Oberfl äche• Niedrige Verarbeitungstemperatur (ca. 50°C)• Luftdichte Lagerung erforderlich• Lagerfähigkeit: 6 Monate
Organische Kupferpassivierung (OSP / Entek)• Hohe Planarität• Gute Lagerfähigkeit• Kostengünstig• Hohe Prozesstemperaturen• Nicht Bondfähig• Lagerfähigkeit: 6 Monate
Chemisch Nickel / Gold (ENIG)• Schichtdicke 3-5μm Ni, 0,05-0,2μm Au (Löten und US Al-Draht Bonden)• Schichtdicke 3-5μm Ni, 0,3-0,7μm Au (Löten und TS Au-Draht Bonden)• Gute Lötfähigkeit und Bondeigenschaften• Hohe Prozesstemperaturen• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Chemisch Nickel / Palladium / Gold (ENIPIG)• Schichtdicke 4-8μm Ni, 0,01-0,04μm Pd, 0,03-0,08μm Au• Löt- und bondfähig• TS / US drahtbondfähig• Qualitativ sehr hochwertige Beschichtung• Lagerfähigkeit: 12 Monate
Endoberfl ächen / Veredelungen
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Via Filling
Anwendungen
Füllen und Übermetallisieren der außenliegenden Durchkontaktierungen(Via-In-Pad-Technologie)Diese Anwendung ermöglicht, Vias direkt auf einem Pad zu platzieren. Durch das Füllen werden bspw. Lufteinschlüsse verhindert. Auch für Sacklochbohrungen anwendbar. Kupferstärke in der Hülse: 15 μm min. (Standard). Kupferdeckel: 10 μm min. (Standard, ggf. muss die Basiskupferstärke reduziert werden).
Füllen von innenliegenden Bohrungen (Buried Vias)Ungefüllte innenliegende Vias können bspw. Einsenkungen auf den Außenla-gen oder Lufteinschlüsse verursachen. Dies kann durch Füllen der Buried Vias verhindert werden.
Füllen und Übermetallisieren der innenliegenden Bohrungen (Buried Vias)Durch die Metallisierung können Blind Vias „aufgesetzt“ werden (Stacked Vias).
Gef
üllte
DK
-Boh
rung
Basis-Material
nich
tgef
üllte
DK
-Boh
rung
Prepreg
SBU-Kernge
füllt
e in
nenl
iege
nde
DK-
Bohr
ung
Prepreg
gefü
llte
inne
nlie
gend
eD
K-Bo
hrun
g
Prepreg
SBU-Kern
Prepreg
aufgesetztes Blind Via
gefü
llte
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nlie
gend
eD
K-Bo
hrun
g
gefü
llte
inne
nlie
gend
eD
K-Bo
hrun
g
aufgesetztes Blind Via
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Das Via wird vor dem Lötstopplackpro-zess mit einem Viafülldruck im Sieb-druckverfahren einseitig (Typ IV a) oder beidseitig (Type IV b) verschlossen. Der Viafülldruck besteht aus denselben In-
haltsstoffen (hauptsächlich Harz) wie der Lötstopplack. Nach Typ IV gefüllte Vias sind gasdicht, die Oberfl ächenbe-schaffenheit ist nicht zu 100% planar.
Via Filling nach IPC 4761
Ist in der PCB-Spezifi kation nichts ange-geben, werden die Restringe der Vias, sofern nicht datenseitig freigestellt, mit Lötstopplack bedeckt, ohne die Vias zu füllen. MOS Electronic kann mehrere Via-Fülltypen nach IPC 4761 anbieten.
Bitte beachten Sie: Die Typen III, V und VI kommen bei MOS standardmäßig nicht zur Anwendung. Je nach Herstellerkönnen im MOS-Verbund jedoch auch andere Via-Fülltypen bevorzugt werden.
Via Filling
einseitiger Viafülldruck
Basis-Material
zweiseitiger Viafülldruck
Basis-Material
Aufgrund immer höherer Verbindungs-dichte stellt das sogenannte Via Hole Plugging einen Schlüsselprozess in der SBU-Technologie dar. Es können sowohl Sacklochbohrungen als auch Durchgangsbohrungen luftblasenfrei verschlossen werden (auch sequen-
tiell / partiell). Optional können die ver-schlossenen Bohrungen übermetalli-siert werden. Es sind Lochdurchmesservon 0,15 mm - 3,5 mm bei einem AspectRatio von max. 1:8 möglich (Sonder-größen auf Anfrage).
IPC 4761 Type VII: Filled and capped via
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IPC 4761 Type IV: Plugged and covered via
Einpresstechnik
Die Einpresstechnik ist eine Technik für lötfreie, elektrische Verbindungen von Bauteil und Leiterplatte. Dabei wird der Einpressstift in eine durch-kontaktierte Bohrung eingepresst. Es gibt zwei Arten der Einpresstechnik, welche sich durch die Art der Aufnah-me der Einpresskräfte unterscheiden.
Bei der fl exiblen bzw. elastischen Ein-presstechnik werden die Kräfte vom Einpressstift aufgenommen. Werden massive Einpressstifte verwendet, ent-steht die Haltekraft durch Deformation der Kupferhülse. Bei beiden Verfahren entsteht eine gasdichte, elektrische Verbindung.
Parameter für die Leiterplatte• Bohr- bzw. Frästoleranzen• Toleranz des Endlochdurchmessers• Kupferhülse• Endoberfl äche• Dicke der Leiterplatte und Kupferdicke
Vorteile der Einpresstechnik• Keine thermische Belastung der Leiterplatte oder bereits bestückten Baugruppen• Gasdichte Verbindung• Reparaturmöglichkeit• Keine Lötbrücken• Keine Rückstände von Flussmitteln, daher keine Reinigung notwendig• Zusätzliche Befestigung der Bauteile entfällt
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Für das Füllen wird eine weiße Plugging-Paste verwendet.Die Eigenschaften sind wie folgt:
• Gute Haftung zwischen Kupfer und Paste auch unter Temperatureinfl üssen• Gute Haftung von Kupfer, Dielektrika und Fotoresist• Keine Lufteinschlüsse in der Paste• TG > 140°C• CTE < 50 ppm (unterhalb TG)• Kein Schrumpfverhalten beim Härten• Lötbadbeständigkeit nach IPC-SM-840 C• UL-Listung, RoHS-Konformität
Neben dem Via Filling nach IPC 4761 bieten wir kupfergefüllte Blind Vias an.Copper Hole Filling ist für Lochdurchmesser von 70 μm bis 150 μm (Microvias, Aspect Ratio 1:1 max.) möglich. Vorteile gegenüber dem Via Hole Plugging sind:
• Höhere Stabilität• Keine mechanische Beanspruchung der Oberfl äche (Kein Schleifprozess)• Kupferschicht in der Hülse > 25 μm, da lediglich ein Metallisierungs- prozess notwendig• Höherer TG (TG ist abhängig vom verwendeten Basismaterial)
Via Filling
Copper Hole Filling
Sie haben Fragen zum Thema Via Filling oder Copper Hole Filling?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Einpresstechnik
Im Gegensatz zur fl exiblen Einpress-technik ist der Stift massiv ausgeführt (i.d.R. rechteckig oder quadratisch). Der Einpressstift hat einen größeren Umkreisdurchmesser als die durch-
kontaktierte Bohrung. Beim Einpressen wird die Kupferhülse der LP deformiert, dadurch entsteht der Presskontakt bzw. die gasdichte, elektrische Verbin-dung.
Eigenschaften• Hohe Anforderungen an die LP bezüglich Bohrdurchmesser (+0,025 / -0,025 mm) und Lochkupfer (min. 30 µm / max. 60 µm)• Hohe Strombelastbarkeit (>300 A)• Hohe Widerstandkraft gegenüber Vibrationen und Schmutz• Gegenüber Lötverbindungen mechanisch stabiler, hohe mechanische Belastungen möglich (Drehmomente etc.)
Massive Einpresstechnik
Würth ElektronikPowerelemente
Anforderungen an dieLeiterplatte (Lochparameter)
Schliffbild
Ø 1,60-0,03 min. 0,10
min. 30µm copper max. 60µm
Ø 1,475 ±0,05
Entscheidend für einen guten Press-kontakt ist bezüglich Leiterplatte vor allem die Toleranz des Bohrlochdurch-messers vor der Plattierung sowie die Einhaltung der spezifi zierten Kupfer-dicke in der Hülse. Als Endoberfl äche wird chem. Sn empfohlen. Ein einzel-ner Einpressstift hat typischerweise eine Haltekraft von >100N.
Beispiel für massive Einpresstechnik – Würth Elektronik Powerelemente
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Einpresstechnik
Bei der fl exiblen Einpresstechnik kom-men Stifte mit einer Aussparung im Einpressbereich zum Einsatz. Der Stift hat an dieser Stelle einen größeren Durchmesser als die durchkontaktierte Bohrung. Durch die Aussparung ent-steht eine Federwirkung aus welcher die Haltekraft der Einpressverbindung resultiert.
Entscheidend für einen guten Press-kontakt ist bezüglich Leiterplatte vor allem die Toleranz des Endlochdurch-messers (typischerweise +0,09 / -0,06 mm, je nach Hersteller).
Die Kupferhülse sollte eine Stärke von min. 25 µm aufweisen (ggf. zuzüglich Endoberfläche, siehe Datenblatt des Bauteilherstellers). Als Endoberfl äche wird chem. Sn empfohlen.
AnwendungsgebietBspw. Steckverbinder für die Signal-verteilung, nicht für Hochstromanwen-dungen.
Durchmesser des metallisierten Loches Ø 1,60 +0,09/-0,06 mm
min. 25µm Cu
Flexible bzw. elastische Einpresstechnik
40
Einpresstechnik
43
Die Leiterplatten von MOS Electronic GmbH wurden von Würth Elektronikerfolgreich für die Verarbeitung der Würth Elektronik Powerelemente qualifi -ziert. Sie erfüllen die geforderten Leiterplattenspezifi kationen und haben die Strombelastbarkeitstests bestanden.
Für die Verarbeitung der Powerelemente von Würth Elektronik müssen Leiterplat-ten folgende Spezifi kationen erfüllen: Die Stromtragfähigkeit der Powerele-mente muss immer im Kontext des Ge-samtsystems betrachtet werden, da sie in Abhängigkeit zu der Ausführung und der Pinanordnung der Powerelemente
sowie dem Layout der Leiterplatte steht. Die durchgeführten Tests haben erge-ben, dass beispielsweise mit der Kom-bination „Leiterplatte, 2-lagig, 70 μm Endkupfer“ und „Power One, 20 Pins, rundum“ Ströme bis zu 300 A möglich sind.
Spezifi sche Anforderungen an Leiterplatten
Einpresstechnik
Würth Elektronik ist ein Allround-Spe-zialist im Bereich der Einpresstechnik. Über 25 Jahre Know-how, zahlreiche Eigenentwicklungen, Patente und Er-fahrungen in der Verarbeitung aller gängigen Einpresszonen, von der fl e-xiblen über die Rändel- bis zur quadra-tischen bzw. rechteckigen Einpresszo-ne, stehen dafür.
Würth Elektronik bietet eine breite Pa-lette an Powerelementen in Einpress-technik an. Sie werden für die Einspei-sung bzw. die Verteilung von hohen Strö-men in auf Leiterplatten basierenden Systemen eingesetzt. Außerdem eig-nen sie sich auch hervorragend als Anschlusselemente für Sicherungen, IGBT‘s, Schalter und Kabel an die Leiterplatte oder als Verbindungsele-mente von Leiterplatte zu Leiterplatte bzw. Leiterplatte zu Gehäuse.
Die Powerelemente gibt es in unter-schiedlichen Ausführungen, die in ihrer Bauform und Abmaßen individuell kon-fi guriert werden können. Die massiven Powerelemente sind als einteilige (Po-werOne), zweiteilige (PowerTwo), oder steckbare (PowerRadsok, PowerLa-mella, PowerBasket) Powerelemente verfügbar.
Die gestanzten Powerelemente Power-Plus und PowerPlus SMD sowie die flexiblen Powerelemente PowerFlex runden die Palette ab.
Würth Elektronik ICS GmbH & Co. KGIntelligent Connecting Systems
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Backplanes
Sie haben Fragen zum Thema Backplanes?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
Einpresselemente fi nden ihre Anwen-dung häufi g wenn es um die Themen Signalverteilung, Stromaufnahme und Hochstromanwendungen geht. Die MOS Electronic kann bei der Fertigung von hochkompatiblen Leiterplatten auf
ein breites Spektrum und einen großen Erfahrungsschatz zurückgreifen. Alle Technologien können auch über den MOS-Verbund (Fernost) angeboten werden.
Applikation und Fähigkeiten
Produktfeatures:• Leiterplattendicke bis zu 6 mm, im MOS-Verbund bis zu 10 mm• Kupferdicken bis zu 400 µm möglich• Max. LP-Größe: 580 x 427 mm (1 und 2 Lagen) bzw. 577 x 419 mm (Multilayer), im MOS-Verbund 1200 x 700 mm, Sondergrößen auf Anfrage.
Einpresstechnik
Eigenschaften• Dauerhafte, lösbare Verbindung mittels Hochstrom-Kontaktelementen• Hochstromanwendungen für 100 bis 600 A, unter der Verwendung von Verbindungsplatten können Ströme von weit über 1000 A auf die Leiterplatte übertragen werden• Hohe Anforderungen an die LP bezüglich Bohr- bzw. Fräsdurchmesser (+/-0,025 mm) und Lochkupfer (min. 25 µm / max. 45 µm)
Die Einpressstifte haben eine runde, verzahnte Form, so dass die gesamte Kontaktfl äche der Kupferhülse zur Kon-taktierung zur Verfügung steht. Broxing PowerClamps für Einpresstechnik gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die Einpressbohrungen für die B-/N-/L-Serien können gebohrt ausgeführt wer-den. Die H- und D-Serien benötigen jedoch Einpressbohrungen mit einem Durchmesser von bis zu 22,15 mm,
so dass diese nicht mehr gebohrt wer-den können. Die MOS Electronic hat für diese Anforderungen ein spezielles und zuverlässiges Verfahren ermit-telt, durch welches die Anforderungen an Toleranzen und Schichtdicken in der Hülse garantiert eingehalten wer-den können. Als Endoberfl äche kön-nen chem. Sn (empfohlen), HAL oder chem. Ni/Au gewählt werden.
Sie haben Fragen zum Thema Einpresstechnik?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
Beispiel für massive Einpresstechnik – Broxing PowerClamps
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IMS
Als Metallsubstrat kommt in der Regel ein massives Aluminium- oder Kupfer-blech zur Anwendung.
Oberfläche und Lochwandung (bei Bedarf) des Metalls werden mit ei-ner Isolationsschicht versehen. Als Dielektrikum kommen in der Regel thermisch leitende Prepregs (kera-mikhaltig) zum Einsatz. Daraus folgt eine hohe thermische Leitfähigkeit
(bzw. schnelle Temperaturspreizung)bei einer guten elektrischen Isola-tion.
Die klassische Variante ist ein einsei-tiges Basismaterial mit einem Metall-substrat auf der Unterseite. Es sindjedoch auch 2- oder mehrlagige Vari-anten mit Durchkontaktierungen mög-lich (Metallsubstrat innen- oder außen-liegend).
Eigenschaften• Hohe thermische Leitfähigkeit• Geringe z-Achsenausdehnung• Hohe mechanische Festigkeit• Geringe Feuchtigkeitsaufnahme
Vorteile von Kupfer gegenüber Aluminium• Physikalische Eigenschaften von Kupfer sind bezüglich Ausdehnungskoeffi zient und Elastizität besser für Mischaufbauten geeignet• Höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit• Höhere Spannungsfestigkeit• Es können lötbare Oberfl ächen aufgebracht werden
47
IMS
Leiterplatten mit Metallkern erfreuen sich überall dort stark zunehmender Beliebtheit, wo hohe Temperaturen über die Leiterplatte abgeführt werden müssen, bspw. bei LED- oder Hoch-leistungsanwendungen.
Bei LED-Anwendungen gilt bspw. die Faustformel: Je 10°C höhere Betriebs-temperatur bedeuten 50% geringere Lebensdauer. Jedoch auch bei hoher mechanischer Belastung oder hohen Anforderungen an die Dimensionssta-bilität kann ein Metallkern von großem Nutzen sein.
46
Biegewinkel 30° Biegewinkel 60°
Biegewinkel 90° Biegewinkel 180°
IMS
Die Dielektrikas ohne Glasgewebe (VT-4B3 und VT-4B5) sind für Biegeanwen-dungen geeignet. Im Folgenden sind mögliche Biegeparameter für das Dielek-trikum VT-4B3 dargestellt:
Betrachtung möglicher Biegedurchmesser am Bsp. VT-4B3
Biegewerkzeug
Biegedurchmesser Fehlerbild
Die Biegung muss immer kontrolliert unter zu Hilfenahme eines Biegewerkzeuges erfolgen, damit es nicht zu Beschädigungen des Kupfers (Layout-Seite) kommt.
49
IMS
Die IMS-Materialien werden im Hause MOS in der Regel selbst verpresst, es kommen standardmäßig keine vorkon-fektionierten Materialien zum Einsatz. Dies sichert ein Höchstmaß an Flexibi-lität bei der Materialkonfi guration. Die verwendeten Dielektrikas weisen Wär-meleitwerte zwischen 1,6 und 4,2 W/mK auf (zum Vergleich: 0,2-0,4 W/mK bei Standard FR 4). Als Metallsubstrat wer-den i.d.R. Aluminium oder Kupfer mit
Dicken zwischen 0,4 mm und 3,0 mm (>3,0 mm auf Anfrage) verwendet, es sind jedoch auch andere Substrate wie bspw. Messing möglich. Für mehr-lagige Anwendungen wird aufgrund der „Nähe“ der physikalischen Eigen-schaften zur Leiterplatte Kupfer emp-fohlen. Aufgrund der hohen Rohstoff-preise und des hohen Gewichts wird jedoch typischerweise Aluminium ver-wendet.
Materialien
Dielektrikum Ventec VT-4A1 Ventec VT-4A2
Dicke desDielektrikums in μm
75 100 125 150 75 100 125 150
Therm. Leitfähigkeit 1,6 W/mK 2,2 W/mK
Therm. Impedanz(in °C*in²/W)
0,074 0,099 0,123 0,148 0,054 0,072 0,089 0,107
Glasgewebe ja ja
Dielektrikum Ventec VT-4B3 Ventec VT-4B5
Dicke desDielektrikums in μm
50 75 100 50 75 100
Therm. Leitfähigkeit 3,0 W/mK 4,2 W/mK
Therm. Impedanz(in °C*in²/W)
0,026 0,04 0,053 0,018 0,029 0,038
Glasgewebe nein nein
48
IMS
37
1,0 mm75 μm35 μm
1,0 mm100 μm
35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,5 mm100 μm
35 μm
0,4 mm75 μm35 μm
0,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
HTE Super HTE
Biegedurchmesser (mm)
25
20
15
10
5
0
AluDielektrikum
Kupfer
90°
1,0 mm75 μm35 μm
1,0 mm100 μm
35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,5 mm100 μm
35 μm
0,4 mm75 μm35 μm
0,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
HTE Super HTE
Biegedurchmesser (mm)
25
20
15
10
5
0
AluDielektrikum
Kupfer
180°
51
IMS
1,0 mm75 μm35 μm
1,0 mm100 μm
35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,5 mm100 μm35 μm
0,4 mm75 μm35 μm
0,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
HTE Super HTE
Biegedurchmesser (mm)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
AluDielektrikum
Kupfer
30°
1,0 mm75 μm35 μm
1,0 mm100 μm35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,5 mm100 μm35 μm
0,4 mm75 μm35 μm
0,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
1,5 mm75 μm35 μm
1,0 mm75 μm35 μm
HTE Super HTE
Biegedurchmesser (mm)
25
20
15
10
5
0
AluDielektrikum
Kupfer
60°
50
IMS
KupferKupfer MetallsubstratMetallsubstratPrepreg /IsolationsschichtPrepreg /Isolationsschichtt
Das einlagige IMS-Board
Das einseitige IMS-Board ist die klassische Variante, bei welchem das Metallsub-strat auf der Unterseite freiliegt. Als kleinster Bohrdurchmesser sollte ein Werk-zeug mit 1,0 mm gewählt werden. Der kleinste standardmäßig verwendbare Frä-ser sollte 2,0 mm nicht unterschreiten. Sonderparameter sind jedoch auf Anfrage bedingt möglich.
1-lagiges IMS-Board mit Cavity
CavityvityCav
Bei einlagigen IMS-Boards ist zu beachten, dass die Lochwandungen bei Boh-rungen durch das Metallsubstrat freiliegen, also nicht isoliert sind. Eine Isolation ist zwar machbar, aber auch kostspielig.
53
IMS
AusführungenGenerell sind alle Technologien an-wendbar, die von der herkömmlichen Leiterplatte bekannt sind. Jedoch gilt zu beachten, dass das Metallsubstrat bspw. bei Durchkontaktierungen zu-nächst isoliert werden muss, um nicht das gesamte Netz kurzzuschließen. Einschränkungen gibt es bei der me-chanischen Bearbeitung. Mögliche Sondertechniken bei IMS-Boards sind bspw. Blind und Buried Vias. Um eine noch bessere Wärmeableitung zu errreichen, können partielle Cavities
(Freistellung von Kupfer und Prepreg) eingebracht werden, um Bauteile mit hoher Temperaturentwicklung direkt mit dem Metallsubstrat zu verbinden. Die Anbindung des Bauteils an das höherliegende Kupfer kann bei dieser Technologie bspw. über einen Bondi-ngprozess erfolgen. Bei Platzproble-men können Tiefenfräsungen in das Metallsubstrat mit anschließender Iso-lation vorgenommen werden. Auch die Kombination mit fl exiblen Materialien ist möglich.
Endoberfl ächen• OSP / Entek (empfohlen)• HAL bleifrei / bleihaltig (bei mehrlagigen Aufbauten sollte auf HAL verzichtet werden)• Chem. Sn• Chem. Ag
• Chem. Ni/Au
Weitere Oberfl ächen auf Anfrage.
52
IMS
Beispiele für mehrlagige Aufbauten
Aufbau 2-lagig mit Metallkern
Aufbau 2-lagig mit außenliegendemMetallsubstrat als Wärmeleitblech
1-lagige fl exible Leiterplattemit Metallverstärkung
Aufbau 4-lagig mit Metallkern
Kupfer PolyimidPolyimidKupfer KleberMetallsubstratMetallsubstrat FR4FR4Prepreg /IsolationsschichtPrepreg /Isolationsschichtt
Legende
55
KupferKupfer MetallsubstratMetallsubstratPrepreg /IsolationsschichtPrepreg /Isolationsschichtt
IMS
Mehrlagige IMS-Varianten
ParameterEmpfoh-
len Grenzwerta 1,20 mm 1,00 mmAspect Ratio a
Max. 1:1 Max. 1:1
b 0,40 mm 0,30 mmc 0,50 mm 0,30 mmd 1,40 mm 1,20 mmMin. Ø NDK-Bohrung 1,00 mm 1,00 mm
Kleinster Fräser 2,00 mm 2,00 mm
Sonderparameter auf AnfrageSchliffbild einer durchmetallisierten Bohrung mit Isolationsschicht
Prepreg
Cu-Hülse
Isolations-schicht
Alu
a b
c
d
Um mehrlagige IMS-Varianten durchkontaktieren zu können, ohne dabei das Me-tallsubstrat anzubinden, muss nach einem vorhergehenden Bohrprozess eine Isolationsschicht auf die Lochwandung aufgebracht werden. Nach Aufbringung der Isolationsschicht kann die eigentliche Durchkontaktierung erfolgen. Für das Leiterplattendesign gilt es, folgende Parameter zu beachten:
54
Dickkupfer Technologie
57
Design Rules für Dickkupfer
KASCHIERUNGBASISKUPFER
MIN. BAHNBREITE
MIN. ABSTAND
MIN. RESTRINGumlaufend
70 µm 100 µm 210 µm 100 µm
105 µm 140 µm 340 µm 140 µm
140 µm 160 µm 400 µm 160 µm
210 µm 210 µm 500 µm 210 µm
400 µm 400 µm 700 µm 400 µm
Sonderparameter auf Anfrage
Dickkupfertechnologien spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der Lei-stungselektronik. Technologietreiber sind bspw. Themengebiete wie Elektromo-bilität oder alternative Energien. Neben Hochstromanwendungen kann Dickkup-fertechnologie auch zur Entwärmung angewendet werden. Die MOS Electronic kann langjährige Erfahrung bei der Entwicklung, Prototypen- und Serienferti-gung von Dickkupfertechnologien bis zu 400μm Kupferdicke vorweisen. Für Sonderapplikationen sind auch > 400μm Kupfer möglich.
Bei der Weiterverarbeitung ist die erhöhte Wärmeableitung zu beachten (Durch-wärmungsproblematik). Kommt Dickkupfer auf den Außenlagen zum Einsatz, muss die zulässige Dicke des Lötstopplacks auf dem Kupfer erhöht werden, um eine ausreichende Kantenabdeckung gewährleisten zu können. Bei Dickkupfe-ranwendungen spielen Lagenaufbau und Kupferverteilung eine wesentliche Rolle bezüglich Dimensionsstabilität und Vermeidung von Delamination. Gerne bera-ten wir Sie persönlich rund um das Thema Produktdesign.
Eigenschaften:
• Sehr robustes Design• Gute Abschirmung von Signallagen• Hohe Ströme möglich (mehrere 100 Ampere bei Kupferdicke 400μm)• Gute Wärmespreizung• Standard Bauteile verwendbar• Stanzgitterersatz
IMS
Weitere EntwärmungsmöglichkeitenNeben der Verwendung von IMS-Materialien existieren noch weitere Möglich-keiten der Entwärmung:• Strahlung• Konvektion• Wärmeleitung (Externe Kühler, Heatsink, Kupfer-Inlays, Wärmeableitung durch Dickkupfer, Thermische Vias)
Die verschiedene Varianten können auch kombiniert werden.
Sie haben Fragen zum Thema IMS-Boards?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
Für eine optimale Wärmeableitung oder eine elektrische Anbindung an das Metall-substrat können Kupfer- und Aluminiumkerne auch direkt ankontaktiert werden.
Dielektrikum
Kupfer
KupferAluminium
Aluminium
Cu-Hülse
56
Sie haben Fragen zum Thema Dickkupfer Technologie?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
KernKern
Prepreg
Cu - InlayKernKern Cu - Inlay
Prepreg
Blind Vias
KernKern Cu - Inlay KernKern Cu - Inlay
Prepreg
Inlay durchgehend mit planer Anbindung an die Außenlagen:
Inlay innenliegend, Ankontaktierung durch kupfergefüllte Blind Vias:
Inlay innenliegend mit planer Anbindung an die Innenlagen:
Dickkupfer Technologie
Konstruktionsmöglichkeiten:
Inlay einseitig außenliegend, plane Anbindung an eine Außenlage:
Farblegende:
= Cu-Außenlage
Durch den Einsatz von thermisch optimierten Prepregs kann die Wärme-spreizung zusätzlich beeinfl usst werden. Gerne beraten wir Sie persönlich zu den verschiedenen Konstruktionsmöglichkeiten.
Bitte sprechen Sie uns an.
KernKern Cu - Inlay
Prepreg
Blind Vias
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Schliffbilder
400μm Kupfer auf den Innenlagen
210μm Kupfer auf den Innenlagen
Außenliegendes Inlay, von Top-Seite mit kupfergefüllten
Blind Vias ankontaktiert.
Cu-Inlay Technologie
Cu-Inlays sind eine Alternative bei partiellen Temperaturproblemen auf der Lei-terplatte. In Verbindung mit Hochleistungs-LEDs beispielsweise ist der Einsatz von Cu-Inlays zwischenzeitlich etabliert und eine weit verbreitete Technologie.
Technologie:
Bei der Cu-Inlay Technologie werden massive Cu-Inlays zur optimalen, partiellen Wärmeableitung oder als Stromschiene in die Leiterplatte eingearbeitet. Die In-lays können direkt unter dem Bauteil positioniert werden. Die Inlays sind typi-scherweise rund oder viereckig mit abgerundeten Ecken ausgeführt. Es ist je-doch auch jede andere Form möglich.
Dickkupfer Technologie
58
Starrfl ex-Technologie
Vorteile gegenüber Kabellösungen:- Hohe Langzeitzuverlässigkeit- Gewichts- und Platzersparnis- Hohe Flexibilität- Kostenreduzierung bei Montagearbeiten und Handling- Qualitätsverbesserungen und Integration von besonderen elektrischen Eigenschaften (z.B. kontrollierte Impedanz)
Flexible Leiterplatten gelten heute in vielen Branchen als etabliert. Hauptabneh-mer für flexible Schaltungen sind Industriebereiche wie Automotive, Telekommu-nikation, Computer & Peripherie, Industrie- und Sensortechnik, Maschinenbau, Medizinelektronik sowie Luft- und Raumfahrt.
Starrfl ex
Flexibilität für jede Anwendung
Anwendungsgebiete
61
Starrfl ex-Technologie
Flexibilitätin jeder Lage
60
Starrfl ex-Technologie
Basis-folie
Dielektri-zitätskon-
stante
Durchschlags-festigkeitin V/μm
Max. Betriebs-temperatur
in °C
TGin °C
Wasser-aufnahme
in %
Aus-dehnungin ppm
PET 3,20 240 105 78 < 0,08 120
PEN 3,16 275 160 120 0,60 65
PI 3,50 204 200 410 > 3,00 70
Eigenschaften der wichtigsten fl exiblen Basisfolien
Basisfolie Haftungin N/cm2
Schrumpfung nachdem Ätzen in %
Wasseraufnahmein %
Flexibles Basismaterial (PI) > 7 0 - 0,20 < 3
Starres Basismaterial (FR4) 14 0 - 0,02 0,50
Unterschiede zwischen starren und fl exiblen Materialien
Vergleich von ausgewählten Eigenschaften der wichtigsten fl exiblenBasisfolien
- Standard Foliendicken- Kupferdicken und -sorten- Kleber und Lacke
Technische Daten / Unterschiede bei fl exiblen Materialien
63
Starrfl ex-Technologie
PET: Niedriger Preis, sehr eingeschränkt lötbar, Betriebstemperatur ca -70 °C bis +70 °CPEN: Niedriger Preis, sehr eingeschränkt lötbar, Betriebstemperatur ca. -70 °C bis +90 °C PI: Hohe Temperaturbelastbarkeit, uneingeschränkte Lötbarkeit, Betriebstemperatur ca. -70 °C bis +110 °C, kurzzeitig bis 200 °C
Als Basisfolien kommen größtenteils folgende Materialien zum Einsatz:
PET (Polyethylenteraphthalat)PEN (Polyethylennaphtalat)PI (Polyimid)*
Wahl der Materialien in Bezug auf:- Flexibles Matererial- Verklebung- Art der Verklebung (No-fl ow Prepreg, Epoxyd- oder Acryl-Kleber)- Temperaturbelastung- Reinigung vor dem Durchkontak- tieren (Plasma)- Chemie für den Durchkontaktie- rungsprozess- Gestaltung des Lagenaufbaus
Qualitätskriterien für starrfl exibleLeiterplatten
Damit eine starrfl exible Leiterplatte zu einem qualitativ hochwertigen Produkt werden kann, gilt es bereits bei der Konstruktion auf die wichtigsten Qua-litätskriterien (bspw. Auswahl der Ba-sismaterialien, Hinweise zur Layoutge-staltung, ...) zu achten.
Auswahlkriterien
* bevorzugt
Basismaterialien
62
Starrfl ex-Technologie
Flexibles Basismaterial ohne Kleber*- AP 9121 (DuPont)- A2010RD (Thinfl ex) - bevorzugt
Schliffbilder
Flexibles Basismaterial mit Kleber- LF 9121 (DuPont)
Polyimid mit Acrylkleber ist gut geeignet für dynamische Beanspruchung bis zu 40 Mio. Biegezyklen bei entsprechen-dem Layout und Biegeradius.
Polyimid mit fl ammhemmendem Kle-ber (FR4) ist UL 94 VTM -0 gelistet und gemäß IPC Klasse 2 zertifi ziert, weist aber nur eine begrenzte dynamische Flexibilität auf. Kleberloses Polyimid istebenfalls UL 94 VTM -0 gelistet undgemäß IPC Klasse 3 zertifi ziert. Die Temperaturbeständikeit wird mit 1.000 Stunden bei 150 °C angegeben, weit-erhin zeigt es eine sehr gute chem. Re-sistenz und eine geringe Ausgasung.
* bevorzugt
65
Starrfl ex-Technologie
Material Dicke in mm
Kupfer 0,018 0,035 0,070 0,105
Kleber 0,015 0,025 0,025 0,025
Polyimid 0,025 0,050 0,075 0,125
Einseitig Kupfer
Material Dicke in mm
Kupfer 0,018 0,035 0,070 0,105
Kleber 0,015 0,025 0,025 0,025
Polyimid 0,025 0,050 0,075 0,125
Kleber 0,015 0,025 0,025 0,025
Kupfer 0,018 0,035 0,070 0,105
Zweiseitig Kupfer
Material Dicke in mm
Kupfer 0,018 0,035 0,070
Polyimid 0,025 0,050 -
Kupfer 0,018 0,035 0,070
Zweiseitig Kupfer, kleberlosAP-Material
Standardfolien
KupferED: Bruchdehnung 8 – 10 % (HTE Cu ca. 16 %)RA: Bruchdehnung > 10 % (IPC-CF-150 ca. 16 %)
KleberEpoxyd, Acryl
64
Parameter:- 2 Stunden tempern bei 120 °C im Umluftofen (Leiterplat- ten mit Zwischenraum lagern)- Die max. Haltezeit zwischen Tempern und Lötprozess beträgt 8 Stunden. Bei einer Haltezeit von mehr als 8 Stunden ist ein erneutes Tempern vor dem Löt- prozess notwendig.- Bei Refl ow-Lötprozessen beträgt die max. Temperaturbelastung 270 °C
Starrfl ex-Technologie
?!Was bedeutet das für die Verarbeitung der fl exiblen Schaltungen?
Da diese Eigenschaft schon seit min. 20 Jahren bekannt ist, haben sich alle verarbeitenden Betriebe darauf einge-stellt.Polyimid ist hydroskopisch und nimmt daher Feuchtigkeit (Wasser) auf. Dieses Wasser wird bei Erhitzung auf über 100 °C zu Wasserdampf und nimmt somit ein erheblich größeres Volumen in Anspruch. Bei sehr schnel-ler Erwärmung (Lötprozess) kann dies zur Folge haben, dass der Dampfdruck die Verklebung zwischen den einzel-nen Lagen (Polyimid, Kleber, Kupfer) zerstört (Delamination).Aus diesem Grund muss vor der Lö-tung eine Trocknung erfolgen (Temper-Prozess). Nach dem Trocknen müssen die Schaltungen innerhalb von 2 – 6 Stunden verarbeitet oder trocken zwi-schengelagert werden.
Aufgrund der hohen Feuchtigkeitsauf-nahme von Polyimid müssen die Lei-terplatten vor dem Lötprozess einer Trocknung (Tempervorgang) unterzo-gen werden.
Verarbeitungshinweis (Temper-Prozess)
Trocknen fl exibler Schaltungen aus Polyimid Wie im Schaubild aufgeführt, nimmt Po-lyimid bis zu 3% Wasser aus der umge-benden Atmosphäre auf.
Schichtdicke (µm)
Isolierspannungen
bei max.Wassergehalt
Polyimid-Folie 2 x 102 V/cm
Polyimid-Folie 1,5 - 2,5 x 102 V/cmPolyester-Folie 3 x 102 V/cm
Glasfaser-Epoxyd-Folie 2,5 x 102 V/cm
100,2
0,5
1,0
2,0
5,0
10
20
20 50 75 100 200
Dur
chsc
hlag
sspa
nnun
g (k
V)
67
Starrfl ex-Technologie
Material Dicke in mm
Polyimid 0,025 0,050 0,075 0,125
Kleber von 25 – 75 µm
Schutzfolie nach mech. Bearbeitung entfernt
Deckfolie
MOS bevorzugt Coverlay aus dem Hause DuPont
Weiterhin kommen sogenannte Flex-Lacke (fl exible Lötstopplacke, z. B. Pe-ters Typ 2463) zum Einsatz.
Wird eine fl exible Schaltung als reines Verbindungselement zwischen zwei Steckern verwendet und nicht mit üb-lichen Standard-Lötanlagen gelötet, so kann hier das kostengünstige Materi-al PET zum Einsatz kommen. Sobald SMD-Bauteile bestückt und automa-tisch gelötet werden müssen, ist die Verwendung von PEN oder Polyimid erforderlich. Entscheidend hierfür ist das Maschinen-Equipment und das vorgeschriebene Lötmittel. PEN kann mit entsprechend geeigneten Maschi-nen und Loten automatisch verarbeitet werden. Polyimid hat hier einen deut-lichen Vorteil. Dieses Material ist für alle üblichen bleihaltigen und bleifreien
Lötverfahren (Wellenlöten, IR-Löten, Handlötung, Dampfphasenlöten) ge-eignet.
Ob fl exible Schaltungen (aus PEN oder Polyimid) für den Einsatz im Feld bei hohen Temperaturen geeignet sind, entscheidet oft das verwendete Kle-bersystem in den fl exiblen Basismate-rialien.
Die Beanspruchung der fl ex. Schal-tungen im Feld und bei der Verarbei-tung entscheidet über die Wahl des entsprechenden Basismaterials.
Wahl der Materialien in Bezugauf:- Temperaturbelastung- Forderung von UL-Listung- Biegebeanspruchung- Durchschlagsfestigkeit
Flex-Lack
Sie haben Fragen zum Thema Flex-Lack?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
66
Starrfl ex-Technologie
Bei richtig ausgeführtem Layout sind die Lötaugenfl ächen so groß gewählt, dass die Deckfolie bzw. der Lack das Lötauge überdeckt. Dies ist insbe-sondere bei 1-lagigen fl exiblen Schal-tungen notwendig. Bei 2-lagig durch-kontaktierten Schaltungen werden die Lötaugen von der Ober- zur Unterseite über die Durchkontaktierungshülse wie ein Niet verbunden und dadurch gut befestigt.
Sanfte Übergänge von schmalen zu breiten Leiterbahnen sind die beste Vo-raussetzung für bruchunempfi ndliche Leiterbahnstrukturen.
Die scharfkantigen Ecken im geätzten Leiterbild wirken wie eine Kerbe im Metall. Wird hier gebogen, könnte der Absatz im Leiterbild zu einer Sollbruch-stelle werden.
Der Übergang von schmalen zu brei-teren Leiterbahnen im 90° Winkel sollte immer über ausreichend große Radien realisiert werden.
69
Starrfl ex-Technologie
Hinweise zur Konstruktion
Layoutgestaltung (Leiterbild)
Flexible Schaltungen werden vielseitig eingesetzt und bei vielen Anwendungen dynamisch mit bis zu mehreren Millio-nen Biegezyklen belastet. In vielenanderen Fällen werden fl exible Schal-tungen in kleinste Gehäuse bei mi-nimalen Biegeradien eingebaut. Von dem Leiterbild wird erwartet, dass es all diese Beanspruchungen schadlos übersteht.
Werden bei der Erstellung eines Lay-outs für fl exible Schaltungen bestimmte Grundregeln eingehalten, dann wird ein wichtiger Grundstein für den erfolg-reichen Einsatz der fl exiblen Schaltung gelegt.
Beispiele
Leiterbahnanbindungen an Lötaugen sollten immer tropfenförmig und abge-rundet ausgeführt werden. Eine mög-lich groß realisierte Lötaugenfläche trägt zu einer besseren Verankerung der Lötaugen auf den fl exiblen Basis-materialien bei.
Zu kleine Lötaugen bieten eine schlech-te Verbindung zum fl ex. Basismaterial. Dies kann ein Ablösen der Lötaugen vom Trägermaterial zur Folge haben. Bei sehr schmaler Leiterbahnanbin-dung ist bei entsprechender Belastung ein Leiterbahnbruch im Übergang Löt-auge-Leiterbahn möglich.
68
Starrfl ex-Technologie
Minimale Stegbreite zwischen den Freistellungen: 0,08 mm
Freistellung Lötstopplack
PadBohrung
Lackstegbreite0,08 mm
Layoutparameter
x
Freistellung Lötstopplack
PadBohrung
x + 0,1
Versatz Lötstopplack zu Leiterbild:0,15 mm
Parameter für fl exiblen Lötstopplack
AussparungDeckfolie (Bohrung)
Flow bis 25 µm bei50 µm Kleberdicke(Standard)
Kleber-flow nachdem Laminieren
Deckfolie
Bohrung
Lötauge
Parameter für Deckfolien (Coverlay)
71
Starrfl ex-Technologie
Auch hier wirken die scharfen Kanten im 90° Winkel wie Kerben im Metall. Bei Biegebeanspruchung ist an sol-chen Stellen Bruchgefahr gegeben.
Werden auf flexiblen Schaltungen SMD Bauteile bestückt, so ist es rat-sam, diese Bereiche mit 0,125 mmPolyimidfolie oder 0,5 mm FR4 zu verstärken. Hierdurch wird verhindert, dass im Bauteilebereich gebogen wird, was die Lötstellen beschädigen kann.
Leiterbahnanbindungen an SMD Pads müssen so weit wie möglich vom Bie-gebereich entfernt sein. SMD Pads werden zur besseren Verankerung unter die Deckfolie verlängert. 90° Lei-terbahnknicke sind in diesem Bereich zulässig, da hier zusätzlich mit Polyi-mid oder FR4 verstärkt wurde. In die-sem Layout wurden die SMD-Pads nur nominal ausgelegt, dadurch wird keine zusätzliche Verankerung erreicht. Der Biegebereich (gelb) ist zu nah an den SMD-Pads, dadurch ist die Bruchge-fahr an der Leiterbahnanbindung der beiden rechten SMD-Pads sehr groß.
Werden fl ex. Schaltungen eingeschnit-ten, um z. B. 2 fl exible Ausleger in un-terschiedliche Richtungen zu biegen, so muss bei einem Nullschnitt (linkes Bild), aber auch bei einem Einschnitt (rechtes Bild), eine zusätzliche Kupfer-bahn als Einreißschutz montiert wer-den. Der Nullschnitt sollte zusätzlich in einer Bohrung enden. Die Innenecken des Einschnittes müssen so groß wie möglich als Radius ausgeführt wer-den. Diese Maßnahmen verhindern, dass bei mechanischer Belastung die fl exiblen Schaltungen an den beschrie-benen Stellen einreißen können.
70
Starrfl ex-Technologie
Deckfolienstegmin. 0,2 mm
AussparungDeckfolie
Lötauge
Bohrung in derSchaltung
Die Deckfolie ist mit einer Schutzfolie zur Kleberseite versehen. Beim Entfer-nen dieser Schutzfolie, sowie beim La-minieren kann dieser Steg wegbrechen und sich auf das Lötauge setzen.
Deckfolien-Stegbreite, Bohrung zu Bohrung
starrer Bereich{ starrer Bereich{flexiblerBereich{ {
Löts
topp
lack
Löts
topp
lack
{
Partielle Deckfolie0,8 mm
0,4 mm 0,4 mm
0,8 mm
flexiblerBereich
Löts
topp
lack
{flexiblerflexiblerBereichBereichflexiblerBereich
{{{
0,8 mm
0,4 mm
flexiblerflexiblerBereichBereichflexiblerBereich
Löts
topp
lack
{{{
0,8 mm
Partielle Deckfolie und partiellerLötstopplack
Die Partielle Deckfolie überlappt den zuvor aufgebrachten Lötstopplack.Zurücksetzen des Lötstopplackes um mindestens 0,4 mm von Übergangs-kante.
Im Überlappungsbereich dürfen keine durchkontaktierten Bohrungen oder Lö-taugen plaziert sein. Ein Überspannen oder Abdecken ist nicht zugelassen.
Deckfolien-Überlappung im starrenBereich
flexibler Bereich{flexibler Bereich{{flexibler Bereich{{flexibler Bereich{{flexibler Bereich{{flexibler Bereich{{
DeckfolieKleber
Polyimid
FR 4
No-flowPrepreg
0,8 mm min. Überlappung
Um dies zu verhindern, empfehlen wir eine min. Stegbreite von 0,2 mm. Wenn dies nicht realisiert werden kann, muss der gesamte Bereich ausgespart wer-den (Alternative: Verwendung eines fl exiblen Lötstopplackes).
73
Starrfl ex-Technologie
{
flexibler Bereich Deckfolie
starrer Bereich starrer Bereich
{ {Versatz beim Anheften der Deckfolie
Toleranz ± 0,25 mm
Toleranz ± 0,25 mm
Toleranz ± 0,25 mm
Toleranz ± 0,25 mm
Bei der Aufl amination von Deckfolien kommt es zu einem Kleberfl uß (fl ow).Der Kleberfl uß ist transparent und so-mit nicht immer sichtbar.
In diesem Bereich ist keine Bedeckung mit einer Endoberfl äche möglich und muss daher bei der Restringauslegung berücksichtigt werden. Siehe Schaubild„Parameter für Deckfolien (Coverlay)“.
Deckfolie
Partielle DeckfolieBeim Anheften der Deckfolie auf Flex-Materialien werden außerhalb der LP-Kontur Markierungen für die Registrie-rung gesetzt. Dies muss auch bei der Nutzengestaltung beachtet werden.
72
Starrfl ex-Technologie
{flexibler Bereich
1. Pressung(flexible Lage)
{
{{flexibler Bereich {{{ FR4
Beispiel eines Lagenaufbaus mit innenliegender Flex-Lage
75
Starrfl ex-Technologie
Deckfoliegemäß
Kunden-zeichnung
{starrer Bereich{
{ {
starrer Bereich {flexibler Bereich
min. 0,8 mm Überlappung
Now-flowPrepreg
partielleDeckfolie
No-fl ow Prepreg zum Einebnen von partieller Deckfolie
Bei innenliegenden Flex-Lagen wird die Deckfolie nur partiell aufgebracht. Um Delaminationen zu vermeiden, muss der übrige Bereich mit einem partiellen No-fl ow Prepreg aufgefüllt werden.
Einebnen von innenliegender Deckfolie
{flexibler Bereichmit partieller Deckfolie
Now-flow Prepreg Typ 1080(nach Pressung ~ 65 µm)
25 µmDeckfolie
50 µmKleber
Nullschnitt
Pressung(flexible Lage)Pressung(flexible Lage)
flexibler Bereichmit partieller Deckfoliemit partieller Deckfolie
(flexible Lage)(flexible Lage)(flexible Lage)
flexibler Bereichmit partieller Deckfoliemit partieller Deckfolie
flexibler Bereichmit partieller Deckfolie
{flexibler Bereich {flexibler Bereich {flexibler Bereich
25 µm 50 µm25 µm Nullschnitt
PressungPressungPressung
50 µm Nullschnitt25 µmDeckfolie
50 µmKleber
25 µmDeckfolie
50 µmKleber
Nullschnitt {
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Starrfl ex-Technologie
Polyimid
Oberfläche (gold)
Basis Cu (eventuell galv. Cu)
PolyimidPolyimidPolyimidPolyimidPolyimidPolyimid
Basis Cu (eventuell galv. Cu)Basis Cu (eventuell galv. Cu)Basis Cu (eventuell galv. Cu)
Verstärkung / Stiffener
Nullkraftsteckerbereich
Dicke 0,3 ± 0,03 mm (über alles)
Nullkraftstecker
Berücksichtigung in Bezug auf:- Oberfl äche- Verstärkung
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flow
flow
FR4
PolyimidNo-flowPrepreg
max. 0,3 mm
Starrfl ex-Technologie
Max. Fluß des No-fl ow Prepregs
Max. Undercut(Rückzug des No-fl ow Prepregs)
undercut
undercut
FR4
PolyimidNo-flowPrepreg
max. 0,2 mm
Vor- / Gegennuten
Wieso Vor- und Gegennuten?
Kleber, No-fl ow Prepreg oder Transparentkleber wie LF0100 / LF0200 oder Verbundkleber LF0111 / LF0212 haben einen Fluß, der nur durch das Vornu-ten gestoppt wird.
?!
Sie haben Fragen zum Thema Vor- / Gegennuten?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Starrfl ex-Technologie
Bruchgefahr
Da bei der mechanischen Bearbeitung ein Grat entstehen kann, muß das Kupfer zurückgesetzt werden.
Leiterbahnen sollten tropfenförmig von den Steckerzungen abgehen.
So nicht!Da bei der mechanischen Bearbeitung
min. 0,1 mm
Steckerzungen
Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von Leiterbahnen sollten tropfenförmig von
Auslegung des Steckerbereichs bei Verwendung von fl exiblemLötstopplack oder Deckfolie
Um Bruchgefahr zu vermeiden, müs-sen die Steckerzungen mit Lötstopp-lack oder Deckfolie abgedeckt sein. Aufgrund von möglichem Versatz beim Anheften der Deckfolie bzw. Positionie-ren des fl exiblen Lötstopplacks, sollten mindestens 0,35 mm der Steckerzun-gen bedeckt sein.
Steckerzungen min. 0,35 mm
Maß nach Kundenzeichnungbzw. Layout
Deckfolie oderflexibler Lötstopplack
Sie haben Fragen zum Thema Nullkraftstecker?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Starrfl ex-Technologie
Kalt verklebenWarm verkleben
FR4
Scotch 467 /3M-Folie
FR4
No-flowPrepreg
Die Maße X und Y werden aus der Kundenzeichnung bzw. dem Kundenlayout entnommen.
Flexibler Bereich
Steckerzunge
X
Y
X
Y X
+ +
Z
XPassermarke
Mechanische Abmessungen
Maßgeblich für die Kontaktregistrierung von Stecker und Steckergehäuse, ist das Maß X. Falsche Auslegungen füh-ren zum Kontaktverlust oder sogar zum Kurzschluß.
Bei der Gestaltung der Außenkontur bzw. des Nutzenlayouts, muss darauf geachtet werden, dass für die Herstel-lung zusätzliche Passermarken benötigtwerden, um die erforderlichen Toleran-zen einhalten zu können.
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Starrfl ex-Technologie
Snap-Out Bereich
OK Nicht OK
Bei der Snap-Out Technik bleibt das starre Material unterhalb des fl exiblen Bereiches zunächst mit dem starren Teil der Leiterplatte verbunden und wird erst beim Kunden entfernt. Da-durch wird eine größere Stabilität bei der Bestückung erreicht.
Das Vornuten wird standardmäßig ausgeführt. Beim Gegennuten (Ge-genfräsen) bleiben Haltestege stehen. Diese dürfen nicht im Bereich von Lei-terbahnen positioniert werden.
Snap-Out Technik
Sie haben Fragen zum Thema Snap-Out Technik?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii
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Referenzen
Weitere Referenzen auf www.mos-electronic.de
Referenzen
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Ein kleiner Auszug unserer langjährigen Kunden:
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Das Thema Umweltschutz und Ressourcenschonung ist schon seit Unterneh-mensgründung ein wesentlicher Bestandteil unseres Denkens und Handelns. An-gesiedelt am Rande eines Naturschutzgebietes im Naturpark Nordschwarzwald, achten wir ständig auf Einsparung von Material, Wasser und Energie sowie eine Weiterentwicklung der Verbrauchsoptimierung.
Bereits bei der Auswahl von neuen Fertigungsanlagen spielen diese Faktoren eine erhebliche Rolle. Recycling von Materialien und Hilfsstoffen ist längst selbst-verständlich. Für die Auswahl unserer Verbundpartner ist das Thema Umwelt ebenfalls ein bedeutsames Kriterium.
Unsere Verbundpartner sind ohne Ausnahme nach ISO 14001 zertifi ziert.
Umweltschutz
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Vertretungen
Staub Industrievertretungen GmbHHerr Rainer StaubObere Torstraße 6D-72108 Rottenburg
phone: +49 (0) 74 57 - 69 72 52fax: +49 (0) 74 57 - 32 92mobile: +49 (0) 160 - 36 55 056mail: rainer@staub-gmbh.de
Willuweit IndustrievertretungenHerr Jürgen WilluweitKesselbergweg 30D-52385 Nideggen
phone: +49 (0) 2427 - 909 59-20fax: +49 (0) 2427 - 909 59-21mobile: +49 (0) 1573 - 566 48 41mail: willuweitiv@t-online.de
Karl-Friedrich KempfIndustrievertretungenWaldstraße 56D-77933 Lahr
phone: +49 (0) 78 21 - 98 33 26fax: +49 (0) 78 21- 98 33 27mobile: +49 (0) 175 - 16 39 464mail: info@kempf-industrie.de
Horst Seifert Industrie-VertretungenHerr Sascha SeifertMucheweg 6D-14532 Stahnsdorf
phone: +49 (0) 33 29 - 63 48 90fax: +49 (0) 33 29 - 63 48 51mobile: +49 (0) 172 - 593 01 01
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Kontakt
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Frau Elke Lörcher +49 (0) 70 55 - 92 99 -12 elke.loercher@mos-electronic.de
Frau Carolin Schmalstieg +49 (0) 70 55 - 92 99 - 47
carolin.schmalstieg@mos-electronic.de
Buchhaltung, Einkauf
Frau Sibylle Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -13 sibylle.klingler@mos-electronic.de
Herr Andreas Klittich +49 (0) 70 55 - 92 99 -43 andreas.klittich@mos-electronic.de
Qualitätssicherung
Frau Gabi Walz +49 (0) 70 55 - 92 99 -35 gabi.walz@mos-electronic.de
Arbeitsvorbereitung
Herr Jürgen Bauer Prokurist +49 (0) 70 55 - 92 99 -10juergen.bauer@mos-electronic.de
Frau Margrit Schmalstieg Geschäftsführer +49 (0) 70 55 - 92 99 -19margrit.schmalstieg@mos-electronic.de
Geschäftsführung
Zentrale+49 (0) 70 55 - 92 99 -0info@mos-electronic.de
Service & Support
Herr Roland Drexler Vertrieb +49 (0) 70 55 - 92 99 -30roland.drexler@mos-electronic.de
Herr Jens Rosen Vertriebsleitung +49 (0) 70 55 - 92 99 -33mobile: +49 (0) 160 - 989 750 50jens.rosen@mos-electronic.de
Vertrieb
Frau Sabrina Hammann Support & Logistik +49 (0) 70 55 - 92 99 -34sabrina.hammann@mos-electronic.de
Herr Stefan Reule Vertrieb +49 (0) 70 55 - 92 99 -20stefan.reule@mos-electronic.de
Herr Michael Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -66 michael.klingler@mos-electronic.de
Technischer Vertrieb
Herr Matthias Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -55 matthias.klingler@mos-electronic.de
Fertigungsleitung
CAM, Daten Herr Jürgen Holdermann Abteilungsleitung +49 (0) 70 55 - 92 99 -29cam@mos-electronic.de
Wir freuen uns auf Ihre Anfragen, ob telefonisch oder an
anfrage@mos-electronic.de
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Notizen
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Notizen
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Wir sind pink.
the pink circuit board
LEITERPLATTENTECHNIK FÜR DIE ZUKUNFT
Impressum
© 2014 MOS Electronic GmbHHermann-Löns-Straße 40-46D-75389 NeuweilerProjektleitung: Jens Rosen
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