Technologie - MOS Electronic · Testen Sie unseren PoolPlus-Service. Eildienst Pool Plus Interesse...

MOS Electronic GmbHHermann-Löns-Straße 40-46D-75389 Neuweiler

phone +49 (0) 70 55 - 92 99 -0 | fax +49 (0) 70 55 - 15 [email protected] | 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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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

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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.

9

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: [email protected] 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 €

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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,

[email protected]. Bestellungen/Daten senden Sie bitte an: [email protected]. 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: [email protected]

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

15

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.

14

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

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Innenlage210μm 400μm 400μm 600μm 600μm 800μm > 210μm nur Walzkupfer möglich

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Anzahl Flex-Lagen 4 8 8 12 12 16

Einfache symetri-sche und asymet-rische Aufbauten

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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

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Aufbauten 2 Ebenen 2 Ebenen 4 Ebenen 4 Ebenen 6 Ebenen

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Technologie RoadmapTechnologie Roadmap

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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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(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

23

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.

22

Beispiel

Lagenaufbau mit impedanzgeführten Leiterbahnen

25

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

27

Leiterbahn:

NDK-Bohrung

DK-Bohrung

BGA-Pad

a

bc

n

k

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d

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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


Außenlagen

26

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


Ansicht einesSchliffbilds

Bohrungen und Microvias

28

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


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


33

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


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


34

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

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DK

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Prepreg

SBU-Kernge

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SBU-Kern

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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

36

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

41

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

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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

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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.

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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


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


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


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


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


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:


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

59

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.


58


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


Flexibilitätin jeder Lage

60


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


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


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


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


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


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


?!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



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


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


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


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


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


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


{

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


{flexibler Bereich

1. Pressung(flexible Lage)

{

{{flexibler Bereich {{{ FR4

Beispiel eines Lagenaufbaus mit innenliegender Flex-Lage

75


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 {

74


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

77

flow

flow

FR4

PolyimidNo-flowPrepreg

max. 0,3 mm


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.

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Sie haben Fragen zum Thema Vor- / Gegennuten?Unser Technologie-Team berät Sie gerne (siehe Seite 86).iii

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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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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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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: [email protected]

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: [email protected]

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: [email protected]

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 [email protected]

Frau Carolin Schmalstieg +49 (0) 70 55 - 92 99 - 47

[email protected]

Buchhaltung, Einkauf

Frau Sibylle Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -13 [email protected]

Herr Andreas Klittich +49 (0) 70 55 - 92 99 -43 [email protected]

Qualitätssicherung

Frau Gabi Walz +49 (0) 70 55 - 92 99 -35 [email protected]

Arbeitsvorbereitung

Herr Jürgen Bauer Prokurist +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Frau Margrit Schmalstieg Geschäftsführer +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Geschäftsführung

Zentrale+49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Service & Support

Herr Roland Drexler Vertrieb +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Herr Jens Rosen Vertriebsleitung +49 (0) 70 55 - 92 99 -33mobile: +49 (0) 160 - 989 750 [email protected]

Vertrieb

Frau Sabrina Hammann Support & Logistik +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Herr Stefan Reule Vertrieb +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Herr Michael Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -66 [email protected]

Technischer Vertrieb

Herr Matthias Klingler +49 (0) 70 55 - 92 99 -55 [email protected]

Fertigungsleitung

CAM, Daten Herr Jürgen Holdermann Abteilungsleitung +49 (0) 70 55 - 92 99 [email protected]

Wir freuen uns auf Ihre Anfragen, ob telefonisch oder an

[email protected]

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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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