Antworten zu Fragenkatalog Leiterplattenmaterial 17/05/2011

Transkript

1 1. Welche Arten von Leiterplatten gibt es? Starre Leiterplatten haben einseitige, doppelseitige Kupferkaschierungen und mehrlagige Leiterplatten (Multilayer). Starr-Flex-Leiterplatten sind Verbindungen von starren und flexiblen Leiterplatten. Flex-Leiterplatten sind ausschließlich aus flexiblen Material. 2. Was sind die grundsätzlichen Materialien beim Aufbau des Basismaterials? Das Basismaterial besteht aus dem Trägermaterial (Hartpapier oder Glasgewebe) zusammen mit verschiedenen Bindemitteln (Harzsystemen). Auf diese Verbindung wird zum Schluss eine Kupferfolie auflaminiert. 3. Welchen Anforderungen müssen Leiterplatten gerecht werden? Vibration; Erschütterungen; Gasen; Flüssigkeiten; Chemikalien; Druck Die Leiterplatten müssen vor den Produktionstemperaturen und dem Temperaturen am Einsatzort genügend geschützt werden. Das erreicht man durch spezielle Materialien die in diesem Beispiel IS400-IS620 sind. IS400 ist für Temperaturen von C geeignet, IS410 reicht von C und die IS420 kann Temperaturen von C aushalten. Für spezielle Hochtemperaturen wurde das Laminat P96/26 entwickelt, das Temperaturen von bis zu 260C aushalten kann. Für Hochfrequenzanwendungen von 2-10GHz wird die IS620 verwendet, für Frequenzen über 10 Ghz verwendet man IS640. IS400: hochlagige Multilayer, KFZ- Elektrik, Feinstleiterstrukturen IS410: Bleifreies Löten IS420: Kraftfahrzeugelektronik IS620: Hochfrequenzanwendungen 2-10GHz IS640: Hochfrequenzanwendungen über 10 GHz P96/26: Luftfahrt und Industrieelektronik 4. Welche Materialien werden für die Herstellung einer Leiterplatte verwendet? Beim Herstellen von Leiterplatten werden folgende Materialien verwendet: Basismaterial Hartpapier, Glasgewebe mit Harz als Bindemittel. Kupferfolie wird für die Lötseite auflaminiert. Die folgenden Basismaterialien werden von den Herstellern auf dem Europäischen Märkten verkauft: Phenolharz-Hartpapier (FR-2)

2 Epoxyharz- Hartpapier (FR-3) Epoxyharz-Hartpapier mit Glasgewebeabdeckung CEM-1) Epoxyharz Glashartgewebe. (FR-4) 5. Für welche Leiterplatten werden Dünnlaminate verwendet? Für Mehrlagenleiterplatten (Multilayer) werden Dünnlaminate benötigt. Die Dünnlaminate bestehen aus Epoxydharz-Glasgewebe und werden in Materialstärken von 0,05 bis 1,2 mm angeboten. 6. Nach welchen Anforderungen müssen die Leiterplattenmaterialien ausgesucht werden? Art der Leiterplatte und damit das zu verwendende Basismaterial: Ob es eine einseitige oder mit doppelseitige Kupfer kaschierte Leiterplatte ist, oder ob ein Multilayer erstellt werden soll. Einsatzort: Haushaltsgeräte, Industrielle Anwendungen, Besondere Umwelteinflüsse wie Temperatur, Druck. Ausfallsicherheit: Spielgerät, Medizinischer Bereich, Militär, Raumfahrttechnik. Welche Entflammbarkeit ist notwendig. Preisleistungsverhältnis Beispiele: FR2: Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Phenolharz- Hartpapier und insbesondere das Preisleistungsverhältnis sprechen für dieses Material. FR3: Wenn die elektrischen Werte von Phenolharz-Hartpapier nicht mehr ausreichen, aber auch kein Epoxyharz-Glashartgewebe benötigt wird, verwendet man FR3. FR-4: Das thermisch und chemisch äußerst stabile, kriechstromfeste und mit besonderer Oberflächengüte ausgestattete Material ist für den Einsatz vom SMD-Bauelemente geeignet. Die hohe Lötbadbeständigkeit und Dimensionsstabililtät sind dafür verantwortlich, dass es die weiße Farbe hat. 7. Was unterscheidet z.b. FR2 (FR fire retardant) von FR4 und welches Material wird vorzugsweise verwendet? FR2 FR4 1.Material: 1. Material: besteht aus Phenolharz- Epoxyharz- Glashartgewebe Hartpapier (Supra- Carta Vorteile: CU96) thermisch-chemisch stabil 2.Vorteile: Kriechstromfest gute elektrische besonders schlag- und biegfest Eigenschaften besondere Oberflächengüte gutes Preis- 3. Anwendung: Leistungsverhältnis SMD Bauelemente

3 3.Anwendungsbereich: Rundfunk- und Fernsehtechnik Audio- und Videotechnik Nachrichtentechnik Autoindustrie Haushaltsgeräte Elektrowerkzeuge Computerbau Regeltechnik Flugzeug- und Kraftfahrzeugbau Messtechnik 8. Zeichnen Sie den Aufbau eines Glasgewebes? Das gewebte Material dehnt sich bei hohen Temperaturen aus und zwar unterschiedlich. Beim Löten kann eine Temperaturdifferenz von der gelöteten bis zur anderen Seite 130 betragen, wenn die Leiterplatte 1,7mm stark ist. Das führt zu Problemen bei der Fertigung, insbesondere beim bleifreien Löten, weil höhere Löttemperaturen eingesetzt werden müssen. Als eine weitere Besonderheit muss die Dimensionsstabilität (unterschiedliche Ausdehnung des Gewebes in x- und y-richtung) beachtet werden, denn in Kettrichtung dehnt sich das Gewebe weniger aus als in Schussrichtung. 9. Welche Anforderungen werden an die Kupferfolien gestellt? Es gibt 3 Bereiche für die Anforderungen für Kupfer Folien. Elektrische Eigenschaften mechanische Eigenschaften Optische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften:

4 Elektrische Festigkeit: E = Spannung / Länge des Materials Oberflächenwiderstand = Verunreinigungen auf der LP; Luftfeuchte der Umgebung Elektrischer Widerstand: R = U/I = Spannung / Strom; der Widerstand in Ω Reinheitssgrad : Leitfähigkeit/ chemische Zusammensetzung des Stoffes Mechanische Eigenschaften: Bruchdehnung: Verformungsfähigkeit des Werkstoffes; Materialien Zugfestigkeit: Höchste Spannung die ein Körper / Werkstoff aushält ohne zu brechen. Optische Eigenschaften: Oberflächenbeschaffenheit: Kratzer, Rillen, Vertiefungen,Verformungen auf der LP; sind nicht immer zu vermeiden. Porosität: Dichte; Hohlräumen im Material Treatmentprofil:?????????????? 10. In welcher Form werden die Kupferfolien geliefert? Die Folien werden als Rollenware (965 mm und 1115 mm Breite) oder in Bögen mit Standardbreite und gewünschte Längenzuschnitten geliefert. Für die starren FR-4-Laminate werden folgende Kupferdicken angeboten (in µm): 5,8,12,18,35,50,70,105,140,175 und Nach welchen Umweltaspekten müssen Leiterplattenmaterialien ausgesucht werden, damit sie den Richtlinien der Europäischen Union entsprechen? Die Umweltaspekte für Leiterplattenmaterialien werden durch zwei Richtlinien geregelt: 1.WEEE (Waste of Electrical and Electronical Equipment) und 2.RoHS (Restriction of Hazardous Substances) Leiterplattenmaterialien sind halogenhaltig, deshalb müssen sie nach WEEE als Sondermüll entsorgt werden. RoHS verbietet die Verwendung von folgenden Elementen und Substanzen: Blei (Pb) Cadmium (Cd) Quecksilber (Hg) Chrom VI (Cr-VI) Polybromierte Biphenyle (PBB) Polybromierte Biphenylether (PBBE und PBDE) Die Basismaterialhersteller versichern mit ihren Produktionsvorgaben nach RoHS und WEEE, dass die verbotenen Stoffe nicht in den Basismaterialien und im Herstellungsprozess vorkommen. Somit dürfen zb. Materialien wie bromierte Epoxidharze, die die Firma Isola zum Erreichen der Flammenschutzklasse V0

5 gemäß der Spezifikation UL94 einsetzt, nicht mehr zu verwenden. Sie müssen durch umweltfreundliche Stoffe ersetzt werden. Da Umweltaspekte immer mehr in den Vordergrund treten wird nach alternativen, umweltfreundlicheren Stoffen geforscht. Erfolgsversprechend scheinen geschäumte Hochtemperatur-Thermoplaste (HTT) zu sein. Fachbegriffe: Flammenschutzklasse V0: Der Prüfkörper wird vertikal positioniert und am unteren Ende entzündet. Das Material muss bis spätestens 10s selbstverlöschen. Brennende Tropfen sind nicht zulässig, Nachglimmen maximal 30s. Isola (GmbH): Sie unterstützt mit einem breiten Angebot an Basismaterialien aktiv die Einführung der bleifreien Löttechnik. Bromierung: Die Bromierung ist ein Spezialfall der Halogenierung und bezeichnet eine chemische Reaktion zur Einführung eines oder mehrerer Bromatome in eine organische Verbindung. Spezifikation UL94: Ist eine Norm, diese wurde ursprünglich in den USA für die Prüfung von Kunststoffen für Elektrogeräte verwendet. Thermoplaste: Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich einfach verformen lassen.