Qualifikation und Leistungsspezifikation für flexible Leiterplatten

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1 DE Ihr Fachverband für Design, Leiterplatten- und Elektronikfertigung e. V. FED e. V. - Ihr Fachverband für Design, Leiterplattenund Elektronikfertigung Alte Jakobstraße 85/ Berlin Qualifikation und Leistungsspezifikation für flexible Leiterplatten Entwickelt durch das Flexible Circuits Performance Specifications Subcommittee (D-12) of the Flexible Circuits Committee (D-10) of IPC Supersedes: IPC-6013A mit Ergänzung 2 - April 2006 IPC-6013A mit Ergänzung 1 - Januar 2005 IPC-6013A - November 2003 Ergänzung 1-Dezember 2005 IPC-6013 mit Ergänzung 1 Beinhaltet: IPC November 1998 Ergänzung 1 - April 2000 IPC-RF April 1987 IPC-FC-250A - Januar 1974 Die Anwender dieser Richtlinie sind aufgefordert, an der Entwicklung künftiger Versionen mitzuarbeiten. Kontakt: IPC 3000 Lakeside Drive, Suite 309S Bannockburn, Illinois Tel Fax

2 Inhaltsverzeichnis 1 ANWENDUNGSBEREICH Erläuterung zum Anwendungsbereich Zweck Leistungsklassifikation, Aufbauvarianten und Anwendungsklassen Klassifikation Aufbauvariante Anwendungsklassen Auswahl für die Beschaffung Material, Metallisierungsprozess und Endoberfläche Fachbegriffe und Definitionen Wie zwischen Anwender und Lieferant vereinbart (AABUS) Decklage Deckfolie Deckbeschichtung Abdeckmaterial Interpretation muss [shall], Maßangaben Revisionsänderungen ANWENDBARE DOKUMENTE IPC Gemeinsame Industriestandards (Joint Industry Standards) Sonstige Veröffentlichungen Amerikanische Gesellschaft für Tests und Materialien [American Society for Testing and Materials] National Electrical Manufacturers Association American Society for Quality AMS Amerikanische Gesellschaft der Maschinenbauingenieure [American Society of Mechanical Engineers] (Amerikanische) Bundes-Normen (Federal) ANFORDERUNGEN Allgemeines In dieser Spezifikation verwendete Materialien Laminate und Verbundmaterialien Externe Verbundmaterialien Andere Isoliermaterialien Metallfolien Metallflächen/Metallkerne Metallische Überzüge und Beschichtungen Organische Schutzpassivierung (OSP) Polymerbeschichtung (Lötstoppmaske) Umschmelzflüssigkeiten und Flussmittel Bezeichnungsdruckfarben Isolationsmaterial zur Lochverfüllung Wärmeableiter, extern Schutz von Verbindungslöchern Eingebettete passive Materialien Sichtkontrolle Profil Aufbaufehlstellen Metallisierungs- und Beschichtungsfehlstellen im Loch Abgehobene Anschlussflächen Kennzeichnung Lötbarkeit Metallisierungs-Haftfestigkeit Randsteckverbinder, Übergang Goldmetallisierung zur Lötbeschichtung Verarbeitungsgüte Anforderungen an Leiterplattenmaße Lochgröße, Lochbildgenauigkeit und Leiterbildgenauigkeit Restring und Ausbruch (Außenlagen) Wölbung und Verwindung (nur starre Bereiche oder Versteifungen) Leiterbahndefinition Leiterbahnbreite und -dicke Leiterbahnabstand Leiterbahnfehler Leitfähige Oberflächen Struktur-Integrität Thermischer Stresstest Anforderungen an die Schliffprüfung von Testcoupons oder Produktionsleiterplatten Anforderungen an die Lötstoppmaske Lötstoppmasken-Abdeckung Aushärtung und Haftfestigkeit der Lötstoppmaske Lötstoppmaskendicke Elektrische Anforderungen v

3 Januar Durchschlagsspannung des Dielektrikums Elektrischer Durchgang und Isolationswiderstand Kurzschlüsse des Leiterbildes/der durchmetallisierten Löcher mit Metallsubstraten Feuchte und Isolationswiderstand Reinheit Reinheit vor der Aufbringung der Lötstoppmaske Reinheit nach der Aufbringung der Lötstoppmaske, des Lots oder alternativer Oberflächenbeschichtungen Reinheit der Innenlagen nach der Oxidationsbehandlung vor der Laminierung Spezielle Anforderungen Ausgasung Organische Verunreinigung Pilzresistenz Vibration Mechanischer Schock Impedanztest Thermischer Ausdehnungskoeffizient (coefficient of thermal expansion CTE) Thermischer Schock Oberflächenisolationswiderstand (Im Anlieferungszustand) Metallkerne (horizontale Schliffprobe) Ionischer Widerstand (Widerstand des Lösungsmittelauszugs) Nacharbeitssimulation Biegetest Biegelebensdauer Haftfestigkeit von Anschlussflächen (mit nicht-metallisierten Löchern) Haftfestigkeit (Versteifung) Reparatur Schaltungsreparatur Nacharbeit QUALITÄTSSICHERUNGSMAßNAHMEN Allgemeines Qualifikation Muster-Testcoupons Annahmetests und Testhäufigkeit C=0 Null-Fehler-Anzahl Probenplan Vergleichstests Qualitätskonformitätstest Auswahl der Testcoupons HINWEISE Bestelldaten Abgelöste Spezifikationen ANHANG A vi

4 Bilder Bild 3-1 Übergangsbereich Bild 3-2 Unzulässige Schutzbeschichtungsabdeckung Bild 3-3 Lot-Dochteffekt und Metallisierungsunterwanderung Bild 3-4 Restringmessung (Außenlage) Bild 3-5 Lochausbrüche 90 und Bild 3-6 Leiterbahnbreitenreduzierung Bild 3-7 Zugangslöcher (Hauptzugang und untergeordneter Zugang) mit freiem Zugang zur Loch-Schulter Bild 3-8 Kleberaustritt bei Deckfolien und Herausquellen von Schutzbeschichtungen Bild 3-9 Fehlendes Material oder Lücken beim Kleber-austritt an den Kanten der Decklage Bild 3-10 Unnötiges Kupfer zwischen Leiterbahnen und Knospe an der Leiterbahn Bild 3-11 Rechteckige Anschlussfläche für Oberflächenmontage Bild 3-12 Runde Anschlussflächen für Oberflächenmontage Bild 3-13 Separation an deraußenlagenfolie Bild 3-14 Rissdefinition Bild 3-15 Typische Schliffprobe Bild 3-16 Zulässige Werte negativer Rückätzung Bild 3-17 Zulässige Werte für Entfernung der Harzverschmierung Bild 3-18 Negative Rückätzung Bild 3-19 Metallisierungsfalten/Einschlüsse Bild 3-20 Restringmessung (Innenlage) Bild 3-21 Schliffrotationen zur Erkennung von Lochausbrüchen Bild 3-22 Vergleich bei Schliffrotationen Bild 3-23 Messung der Schulter-Metallisierung (gilt für alle gefüllten durchmetallisierten Löcher) Bild 3-24 Schulter-Metallisierung bei Typ 4 Leiterplatten (zulässig) Bild 3-25 Schulter-Metallisierung wurde durch übermäßiges Schleifen/Einebnen entfernt (unzulässig) Bild 3-26 Abstand Metallkern zu durchmetallisiertem Loch Bild 3-27 Messung des minimalen dielektrischen Abstands Bild 3-28 Biegetest Tabellen Tabelle 1-1 Standardanforderungen... 2 Tabelle 3-1 Interne und externe Metallflächen... 6 Tabelle 3-2 Endoberfläche, Anforderungen an die Kupfermetallisierung/Schutzbeschichtung... 7 Tabelle 3-3 Haftfestigkeit der Schutzbeschichtung Tabelle 3-4 Grenzwerte für Lot-Dochteffekt/ MetallisierungsUnterwanderung Tabelle 3-5 Grenzwerte der Fehlstellen bei Versteifungen als Prozentwert der Oberfläche der Versteifung Tabelle 3-6 Sichtprüfung Metallisierungs- und Beschichtungsfehlstellen Tabelle 3-7 Lücke an Randsteckverbindern Tabelle 3-8 Minimaler geätzter Restring Tabelle 3-9 Zulässigkeit von Kleberaustritt bei Decklagen und Herausquellen von Schutzbeschichtungen Tabelle 3-10 Minimaler lötbarer Restring bei Anschlussflächen Tabelle 3-11 Anforderungen an den Leiterbahnabstand Tabelle 3-12 Unversehrtheit durchmetallisierter Löcher nach Stress Tabelle 3-13 Innenlagen Foliendicke nach der Bearbeitung Tabelle 3-14 Dicke äußerer Leiter nach der Metallisierung Tabelle 3-15 Haftfestigkeit der Lötstoppmaske Tabelle 3-16 Prüfspannung des Dielektrikums Tabelle 3-17 Isolationswiderstand Tabelle 4-1 Qualifikationstests Tabelle 4-2 C=0 Stichprobenplan für Ausrüstungsklassen je Losgröße Tabelle 4-3 Annahmetests und Testhäufigkeit Tabelle 4-4 Qualitätskonformitätstest vii

5 Qualifikation und Leistungsspezifikation für flexible Leiterplatten 1 ANWENDUNGSBEREICH 1.1 Erläuterung zum Anwendungsbereich Diese Spezifikation deckt die Anforderungen an die Qualifikation und Leistungsspezifikation für flexible Leiterplatten ab. Die flexible Leiterplatte kann einseitig, zweiseitig, als Multilayer oder Starrflex-Multilayer ausgeführt sein. All diese Aufbauvarianten können, müssen aber nicht, Versteifungen, durchmetallisierte Löcher und Sacklöcher/vergrabene Löcher enthalten. Die flexible oder starr-flexible Leiterplatte kann hochdichte Lagen (HDI) entsprechend IPC-6016 enthalten. Die Leiterplatte kann aktiv eingebettete passive Schaltungen mit kapazitiven Ebenen (verteilte Kapazität) und kapazitiven oder resistiven Bauteilen enthalten. Der starre Bereich der Leiterplatte kann einen Metallkern oder eine externe metallische Wärmesenke enthalten, die aktiv oder passiv sein kann. Änderungen des Ausgabestandes sind in 1.7 beschrieben. 1.2 Zweck Der Zweck dieser Spezifikation ist es, Anforderungen an die Qualifikation und Leistung flexibler Leiterplatten zu liefern, die entsprechend IPC-2221 und IPC-2223 entworfen wurden. 1.3 Leistungsklassifikation, Aufbauvarianten und Anwendungsklassen Klassifikation Diese Spezifikation berücksichtigt, dass die Leistungsanforderungen an flexible Leiterplatten aufgrund der Endanwendung variieren. Diese Leistungsklassen (Klasse 1, Klasse 2 und Klasse 3) sind in IPC-6011 definiert Aufbauvariante Leistungsanforderungen für die unterschiedlichen Aufbauvarianten flexibler Leiterplatten werden wie folgt klassifiziert: Typ 1 Einseitige flexible Leiterplatte mit einer leitfähigen Lage, mit oder ohne Versteifungen Typ 2 Zweiseitige flexible Leiterplatte mit zwei leitfähigen Lagen mit durchmetallisierten Löchern, mit oder ohne Versteifungen Typ 3 Flexible Multilayer-Leiterplatte mit drei oder mehr leitfähigen Lagen mit durchmetallisierten Löchern, mit oder ohne Versteifungen Typ 4 Starre und flexible Multilayer- Leiterplattenkombinationen mit drei oder Typ 5 mehr leitfähigen Lagen mit durchmetallisierten Löchern Flexible oder starr-flexible Leiterplatte mit zwei oder mehr leitfähigen Lagen ohne durchmetallisierte Löcher Anwendungsklassen Klasse A Hält Biegebeanspruchung während des Einbaus stand Klasse B Hält dauerhafter Biegebeanspruchung für die in der Beschaffungsdokumentation spezifizierte Anzahl Zyklen stand Klasse C Hochtemperatur-Umgebung (über 105 C [221 F]) Klasse D UL Bestätigt Auswahl für die Beschaffung Für Beschaffungszwecke muss die Leistungsklasse und Anwendungsklasse in der Beschaffungsdokumentation spezifiziert werden. Die Dokumentation muss dem Lieferanten ausreichend Informationen zur Verfügung stellen, sodass er die flexible Leiterplatte herstellen kann und sicherstellen kann, dass der Anwender das gewünschte Produkt erhält. Die Informationen, die in der Beschaffungsdokumentation enthalten sein sollten, werden in IPC-D-325 dargestellt. Hinweis: Wenn die Zeichnung die Anforderung in Worten beschreibt, sind keine Bezeichner erforderlich Auswahl (Vorgabe) Die Beschaffungsdokumentation sollte die Anforderungen spezifizieren, die in dieser Spezifikation [alternativ] gewählt werden können. Für den Fall, dass die Beschaffungsdokumentation bestimmte Auswahlmöglichkeiten nicht spezifiziert, muss Tabelle 1-1 angewendet werden Material, Metallisierungsprozess und Endoberfläche Laminatmaterial Das Laminatmaterial wird durch Zahlen und/oder Buchstaben, Klassen und Typen identifiziert gemäß den entsprechenden Spezifikationen, die in der Beschaffungsdokumentation aufgelistet sind Metallisierungsprozess Der Kupfermetallisierungsprozess, der eingesetzt wird, um den Hauptleiter in den Löchern zu erzeugen, wird durch eine einzelne Ziffer wie folgt identifiziert: 1