Vom Basismaterial zum Multilayer. The base for innovation

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1 Vom Basismaterial zum Multilayer FED Designer Tag The base for innovation

2 Cu - Folienherstellung Kathode Plating Drum Anodischer Elektrolyt

3 Cu - Weiterbehandlung v v v Secondry Cu plating Barrier Layer Treatment Anti Tarnish

4 Treatment Drum Side / glänzend Matte Side / Treatment FR4 Kern Standard Treatment µm Matte Side / Treatment Drum Side / Reverse Treatment FR4 Kern DSTF - Drum Side Treated Foil < 6 µm RTF - Reverse Treated Foil < 6 µm VLP - Very Low Profil < 3 µm

5 RTF (Reverse Treated Foil) or DSTF (Drum Side Treated Foil) 1/2oz Cross section Bonding Side Resist Side Resist side Rz ~3 µm Rz ~4 µm Bonding side 20 µm 10 µm 10 µm 1oz Cross section Bonding Side Resist Side Resist side Rz ~3 µm Rz ~5-6 µm Bonding side 20 µm 10 µm 10 µm Courtesy Oak Mitsui

6 VLP-2 copper foil Matte side Treated 1/2oz Cross section Bonding Side Resist Side Resist side Rz ~2,5 µm Rz ~1,5 µm Bonding side 20 µm 10 µm 10 µm 1oz Cross section Bonding Side Resist Side Resist side Rz ~2,5 µm Rz ~1,5 µm Bonding side 20 µm 10 µm 10 µm Courtesy Oak Mitsui

7 Cu Schichtstärken Folien Bezeichnung Flächengewicht (g/m²) Nominal Dicke (µm) Industrieller Sprachgebrauch Flächengewicht (oz/ft²) Flächengewicht (g/254 in²) Nominal Dicke (mils) E 5 µm 45,1 5,0 0,148 7,4 0,20 Q 9 µm 75,9 9,0 0,249 12,5 0,34 T 12 µm 106,8 12,0 0,350 17,5 0,47 H 1/2 oz 152,5 17,2 0,500 25,0 0,68 M 3/4 oz 228,8 25,7 0,750 37,5 1, oz 305,0 34,3 1 50,0 1, oz 610,0 68, ,0 2, oz 915,0 103, ,0 4, oz 1220,0 137, ,0 5, oz 1525,0 172, ,0 6, oz 1830,0 206, ,0 8, oz 2135,0 240, ,0 9, oz 3050,0 343, ,0 13, oz 4270,0 480, ,0 18,90

8 Prozessablauf Folienherstellung, Mindestschicktddicke z.b. = 17,2 µm (1/2 oz) real werden nur 16,6 µm geliefert, da Cu Folien Hersteller an der unteren Toleranzgrenze liefern Laminatherstellung, keine Verminderung der Cu Schichtdicke Vorreinigung vor dem Fotoprozess des Leiterplattenherstellers Verlust ca. 1,0 1,5 µm Aufbringen des Haftvermittlers vor dem Multlayerlaminieren Verlust ca. 1,0 1,5 µm 14 statt 17

9 Glasfaden Herstellung Inhaltsstoffe: Glas ist eine Mixtur verschiedener Komponenten E-Glas: SiO 2, Al 2 O 3, B 2 O 3, CaO, MgO, K 2 O*Na 2 O Bor-Aluminium-Silizium-Natrium Herstellung der Glasfäden Düsenziehverfahren

10 Herstellung von Glasfäden Zettelmaschine (Warper) Nachschlichten des Kettbaums

11 Weben von Glas Luftdüsenwebmaschine Air Jet Loom Greiferwebmaschine Rapier Weaving Maschine Leinenwebart

12 Glasgewebe Thermische Entschlichtung Haftvermittler Finish

13 Silan Finish Mechanismus Haftvermittler zwischen dem Glasgewebe und dem Harzsystem

14 Silan Haftvermittler Chemically Bonded Interface Diffuse Interface Coupling agent Polymer Quelle: Dow Corning Corporation

15 Benetzungsgeschwindigkeit Finish A Finish B Zeit (s) Quelle: Isola Fabrics s.r.l.

16 Glasgewebetypen Style Glass Thickness (mm) Weight (g/m²) Threads per cm Yarn 7628M x 13.4 EC9 68/EC x 12.2 EC9 68/EC x 22.8 EC7 22/EC x 22.0 EC7 22/EC x 15.4 EC7 22/EC x 23.6 EC5 11/EC x 18.5 EC5 11/EC x 27.6 EC5 5.5 /EC x 22 EC5 5.5 /EC5 5.5

17 Glasgewebe Nomenklatur E C 5 11 Bezeichnung des Glasfilamentgarns E = E-Glas (Glasart) C = continous (Garntyp) 5 = Filamentdurchmesser in mm 11 = Garngewicht in Tex (= g/km) Yarn Designation Filament Diameter Filaments per Strand EC9 68 Tex 9 Microns 408 EC7 22 Tex 7 Microns 225 EC6 34 Tex 6 Microns 408 EC5 22 Tex 5 Microns 408 EC5 11 Tex 5 Microns 204

18 Glasgewebe Abmessung Y1 Y2 Y3 X3 Fadenabstand X2 Fadenbreite X1 Fadenhöhe Abmessungen Gewebe X1 X2 X3 Y1 Y2 Y ,4 µm 121,9 µm 469,9 µm 15,2 µm 259,1 µm 523,2 µm ,8 µm 224,8 µm 363,2 µm 19,8 µm 315,0 µm 348,0 µm ,6 µm 208,3 µm 431,8 µm 27,9 µm 307,3 µm 569,0 µm ,6 µm 274,3 µm 421,6 µm 25,4 µm 373,4 µm 434,3 µm 2113/ ,0 µm 266,7 µm 431,8 µm 25,4 µm 388,6 µm 462,3 µm ,3 µm 332,7 µm 411,5 µm 38,1 µm 279,4 µm 414,0 µm ,2 µm 322,6 µm 375,9 µm 43,2 µm 320,0 µm 360,7 µm ,9 µm 358,1 µm 436,9 µm 50,8 µm 368,3 µm 439,4 µm ,0 µm 388,6 µm 444,5 µm 73,7 µm 403,9 µm 477,5 µm

19 Glasgewebetypen 106 Kette / Schuss: 22 x 22 (Fäden pro cm²) Dicke 0,033 mm 1080 Kette / Schuss: 23,6 x 18,5 (Fäden pro cm²) Dicke 0,053 mm 2116 Kette / Schuss: 23,6 x 22,8 (Fäden pro cm²) Dicke 0,094 mm 7628 Kette / Schuss: 17,3 x 12,2 (Fäden pro cm²) Dicke 0,173 mm

20 Neue Gewebetypen Standardgewebe Spread Fibers bessere Benetzbarkeit erhöhte Beständigkeit gegen CAF ebenere Filament Verteilung neue Glasgewebe Sorten: 1067, 1086,

21 Glasgewebetyp 106 / 1067 Standard Square Weave Spread Fibers Glasgewebe Spread** Gewicht (g/m²) Fadenzahl pro cm 22.0 x x x 27.6 Garn (Kette / Schuss) EC5 11 / EC5 11 EC5 11 / EC5 11 EC5 11 / EC5 11 Glasdicke (mm) Verpresste Dicke* (mm) * Approximate thickness yield range dependant on design, resin content and resin type. ** Courtesy of Isola Fabrics

22 Glasgewebetyp 1080 / 1086 Standard Square Weave Spread Fibers Glasgewebe Spread** Gewicht (g/m²) Fadenzahl pro cm 23.6 x x x 23.6 Garn (Kette / Schuss) EC5 11 / EC5 11 EC5 11 / EC5 11 EC5 11 / EC5 11 Glasdicke (mm) Verpresste Dicke* (mm)

23 Anforderungen Bleifreie Lötprozesse Zyklenfestigkeit CAF Beständigkeit

24 Weg s (µm) Wärmeausdehnung CTE Unterschied der Wärme- ausdehnungskoeffizienten zwischen Standard FR4 und einem hoch Tg Material (ungefüllt) α 1.2 α 2.2 α 1.1 α 2.1 Tg1 Tg2 Temperatur ( C) 200

25 Materialeigenschaften Eigenschaft Standard Tg Hoch Tg Hoch Tg Härter Chemie Dicy Dicy Phenilic Tg (DSC) C CTE z-axis ( C) % 4,20 3,60 2,80 Td (TGA ASTM) C T260 (TMA) Minuten 15 8 >60 T288 (TMA) Minuten < 1 < 1 > 15

26 Dicy vs. Phenolisch gehärtet

27 Materialvergleich Härter Füller Anteil < CTE Thermostabil Verarbeitung Kosten IS400 phenolisch ja IS410 phenolisch nein ,1 IS420 phenolisch ja ,2 370HR phenolisch ja ,4 185HR phenolisch ja ,3 Stichwort: Thermostabilität

28 Weg s (µm) CTE Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten ppm/k = µm m K z C TMA Thermo Mechanische Analyse s 2 z1 = s 1 / T 1 Ausdehnung unter Tg T 2 T 1 z2 = s 2 / T 2 Ausdehnung über Tg z = Ausdehnung im Temperaturbereich von 50 bis 260 C angegeben in % s 1 Tg 10 C/min Temperatur ( C)

29 Vergleich 1z und 2z 1z (ppm/k) 2z (ppm/k) z C (%) Duraver-E-Qual. 104 bromiert / dicy ,4 PCL 370HR bromiert / phenolisch / gefüllt ,7 IS 400 bromiert / phenolisch / gefüllt ,9 IS 420 bromiert / phenolisch / gefüllt ,7 IS 410 bromiert / phenolisch ,5 Duraver-E-Qual. 156 halogenfrei ,6 Wärmeausdehnungskoeffizient in z Richtung

30 Wärmeausdehnung (µm) TMA Messung Bestimmung des Tg Wertes mit TMA Thermo Mechanische Analyse Temperatur bereich Aufheizen der Probe mit 10 C/min Messung der Wärmeausdehnung Ermittlung der Tangentialen Schnittpunkt entspricht Tg Tg Die Veränderung der Wärmeaus- dehnung verläuft über einen großen Temperaturbereich 10 C/min Temperatur ( C)

31 Wärmetönung (mw) DSC Messung Bestimmung der Tg Wertes mit DSC Differential Scanning Calorimetry Aufheizen der Probe mit 20 C/min Messung der Wärmetönung Ermittlung des Wendepunktes über angelegte Tangenten Wendepunkt entspricht Tg Tg1 und Tg2 werden nacheinander an der gleichen Probe ermittelt Tg 3 C Tg1 Tg2 Abkühlen 20 C/min Temperatur ( C) Wendepunkt

32 Speichermodul (MPa) DMA Messung Dynamisch-Mechanische Thermo-Analyse Ermittlung der Speichermodul und Verlustmodul Kurve Speichermodulkurve T T g Maximum der Wendepunkt der Speichermodulkurve ist als Tg definiert (Maximum der ersten Ableitung) 1. Ableitung 3 C/min Temperatur ( C)

33 Methodenvergleich Vergleich der Ergebnisse, TMA-, DSC- und DMA - Methode TMA Tg (10 C/min) DSC Tg (20 C/min) DMA - Tg (3 C/min) Duraver-E-Qual IS IS IS

34 Gewicht (%) Zersetzungstemperatur Td TGA Messung Aufheizen der Probe mit 10 C/min Messung des Gewichtsverlustes Ende der Messung bei 5% Gewichtsverlust Td 100% 95% 10 C/min Temperatur ( C) RT 700

35 Temperatur ( C) Zeit bis zur Delamination konstant T260 / T288 / T300 schnelles Aufheizen der Probe Testtemperatur konstant halten Messung der Zeit bis zur Delamination T260 Zeit (s)

36 Materialkennwerte Tg ( C) DSC Füller CTE Z-axis (ppm/k) Z-axis expension C (%) T260 (min) T288 (min) Thermal conductivity (W/mK) Moisture absorbtion (%) IS ,3 >60 >10 0,36 0,18 IS , ,5 0,20 IS ,8 >60 >15 0,4 0,15 370HR ,8 > ,4 0,15 185HR ,7 >60 >15 0,4 0,15

37 IPC 4101C Spezifikation für Basismaterialien für starre Leiterplatten und Multilyer sie beinnhaltet Festlegungen: - nominalen Laminat Dicke - Metallisierungstyp und nominelles Gewicht - Dickentoleranzen (Laminat) - Klassen der Oberflächenqualität Spezifikationsblätter für Laminatanforderungen

38 Spezifikationsblatt Spezifikationsblatt Nr. IPC 4101/21 1. Haftfestigkeit Cu Folie 2. spez. Durchschlagfestigkeit 3. Oberflächenwiderstand 4. Feuchteaufnahme max. 5. Durchschlagsfestigkeit min. 6. Dielektrizitätszahl bei 1MHz 7. Dielektrischer Verlustfaktor bei 1 MHz 8. Biegefestigkeit 9. Biegefestigkeit bei erhöhter Temp. 10. Lichtbogenwiderstandsvermögen 11. Wärmeschock 10s 288 C 12. Spannungsfestigkeit 13. Entflammbarkeit AABUS = As Agreed Between User and Supplier n/a = not applicable (keine Angabe)

39 Epoxidharz + Glasgewebe Spezifikationsblatt Nr. 20 G10 1) 22 G11 1) 23 FR5 1) 27 n/a 1) Tg n/a >135 C >135 C >110 C Flammschutzmittel n/a Br 2) Br 2) Br 2) 1) nach UL / ANSI 2) Flammschutzmittel Brom: Br = nicht RoHS konform!! 21 FR4 1) 24 FR4 1) 26 FR4 1) Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Br RoHS 3) Füllstoffe n/a n/a n/a 3) Br RoHS = RoHS konform TBBPA ist chemisch gebunden UL V-0 V-0 V-1 Tg >110 C >150 C >170 C 4) halogenfrei Definition nach IPC 4101: max. 900 ppm Cl max. 900 ppm Br Σ Cl + Br = max ppm

40 FR4 Gruppen Tg > 110 C Spezifikationsblatt Nr. 21 FR4 1) 24 FR4 1) 26 FR4 1) Tg >110 C >150 C >170 C Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Br RoHS 3) 92 FR4 1) halogenfrei 4) 93 FR4 1) halogenfrei 4) 97 FR4 1) 82 FR4 1) Flammschutzmittel P Al(OH) 3 Br RoHS 3) Br RoHS 3) Füllstoffe n/a n/a ja Kaolin V-1 V-1 V-0 V-1 Gemeinsame Merkmale: (für Laminate 0,50 mm) T D 5% 310 C CTEz α1 60 ppm/k CTEz α2 300 ppm/k T min T min Kasse V FR4 1) halogenfrei4) 127 FR4 1) halogenfrei4) Flammschutzmittel P / N P / N Füllstoff n/a ja 101 FR4 1) 121 FR4 1) Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Füllstoff ja n/a

41 FR4 Gruppen Tg > 150 C Spezifikationsblatt Nr. 21 FR4 1) 24 FR4 1) 26 FR4 1) Tg >110 C >150 C >170 C Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Br RoHS 3) 94 FR4 1) halogenfrei4) 95 FR4 1) halogenfrei4) 98 FR4 1) 83 FR4 1) Flammschutzmittel P Al(OH) 3 Br RoHS 3) Br RoHS 3) Füllstoffe n/a n/a ja Kaolin V-1 V-1 V-0 V-1 Gemeinsame Merkmale: (für Laminate 0,50 mm) T D 5% 325 C CTEz α1 60 ppm/k CTEz α2 300 ppm/k T min T min Kasse V FR4 1) halogenfrei4) 128 FR4 1) halogenfrei4) Flammschutzmittel P, N P, N Füllstoff n/a ja 99 FR4 1) 124 FR4 1) Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Füllstoff ja n/a

42 FR4 Gruppen Tg > 170 C Spezifikationsblatt Nr. 21 FR4 1) 24 FR4 1) 26 FR4 1) Tg >110 C >150 C >170 C Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) Br RoHS 3) Gemeinsame Merkmale: (für Laminate 0,50 mm) T D 5% 340 C CTEz α1 60 ppm/k CTEz α2 300 ppm/k T min T min Kasse V FR4 1) 129 FR4 1) 130 FR4 1) halogenfrei4) 131 FR4 1) halogenfrei4) Flammschutzmittel Br RoHS 3) Br RoHS 3) P / N P / N Füllstoff ja n/a ja n/a T min 2 min 2 min 2 min MOT 130 C 130 C 130 C 130 C

43 Produktübersicht

44 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen

45 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie?

46 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie? Fertigungsablauf 1. Verpressung

47 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie? Fertigungsablauf 1. Verpressung Kerne

48 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie? Fertigungsablauf 1. Verpressung Kerne + Prepregs

49 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie? Fertigungsablauf 1. Verpressung Kerne + Prepregs 2. Verpressung Prepregs

50 Multilayer Aufbau Festlegung Anzahl Lagen Festlegen der Lagenverbindungen Microvias Buried Vias Plated through holes PTH Symmetrie? Fertigungsablauf 1. Verpressung Kerne + Prepregs 2. Verpressung Prepregs

51 Isola - the base for innovation Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Roland Schönholz OEM Marketing Manager roland.schoenholz@isola-group.com Tel DSTF, DSRFoil, DSRFoil, GETEK, I-Fill, I-Speed, I-Tera, IsoDesign, Isola, IsoStack, Norplex, Polyclad, RCC, Lo-Flo and TURBO are registered trademarks of Isola USA Corp. in the U.S.A. and other countries. The Isola logo is a trademark of Isola USA Corp. in the U.S.A. and other countries. All other trademarks mentioned herein are property of their respective companies. Copyright 2013 Isola Group, S.à.r.l. All rights reserved.