HDI Leiterplatten. Publikationen

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Norbert Heintze
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1 Stand der Technik im Hause ILFA Oliver Bürkle Der Parameterkatalog bildet das Gerüst im Hintergrund für die vorliegende Betrachtung des Gerberformates. Schaltungen die aus mind. 3 Lagen und mit mind. einer Blind Via mit oder ohne Buried Via Lage bestehen mit folgenden Parametern: Leiterbahnbreiten und Abstand: > 50µm < 120µm ILFA Layoutklasse:SMD-Mikrofein-/Mikrofeinstleiter Abstand der Innenlagen zueinander >=50µm Bohrungsdurchmesser Blind Via: >= 80µm mit einem Aspect ratio: 1:1 Enddicke: >0,5mm Dielektrikum FR4, RCF, PD, EMV Impedanzkontrolle 455

einer Blind Via mit oder ohne Buried Via Lage bestehen mit folgenden Parametern: Leiterbahnbreiten und Abstand: > 50µm < 120µm ILFA

2 Microbohrungen durch mechanisches Bohren Parameter für das mechanische Bohren von Microvias: - Bei dem mechanischen Bohren von Microvias werden Bohrspindeln mit Umdrehungszahlen größer U/min eingesetzt. - Die Kontrolle der Microbohrung in Z-Achsen-Richtung wird durch das Kontaktbohren sichergestellt. - Bohrwerkzeuge bis 0,050 mm sind heute im Einsatz. 456 Vorteile, die für das mechanische Bohren von Microvias gegenüber den anderen Verfahren sprechen: Kontrolle der zu bohrenden Microbohrungen: Bohren der Sacklöcher(blind vias)- und Durchgangslöcher mit einem Registriersystem, dadurch gute Positioniergenauigkeit der Bohrungen. weniger Verfahrensschritte mehrere SBU-Lagen größere Flexibilität breites Materialspektrum nicht nur Blind Vias höhere Leistung für konventionelles Bohren Hübe/min (abhängig vom Leiterplattenlayout und Maschinentyp) einfachere Anpassung an die Folgeschritte - anhand eines Testcoupons wird ein Querschliff erstellt und vermessen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die theoretisch errechnete Tiefe mit dem verpressten Multilayer übereinstimmt. Gegebenenfalls werden Korrekturen vorgenommen. - mit der ermittelten Tiefe wird eine Testbohrung im LP- Zuschnitt durchgeführt und anschließend optisch vermessen.

456 Vorteile, die für das mechanische Bohren von Microvias gegenüber den anderen Verfahren sprechen: Kontrolle der zu bohrenden Microbohrungen: Bohren der Sacklöcher(blind vias)- und Durchgangslöcher

3 Designregel Designregel 6 (Verbindungen von ) G2 E2 F2 E F 457 Symbol Beschreibung Standard (90% der Gehobener Stand (60% der Führende Gruppe (10% der Spitzenklasse (2 % der A Linewidth outerlayer µm A/x Linewidth outerlayer µm bei < 25 µm Cu B Spacing outerlayer µm B/x Spacing outerlayer bei µm < 25 µm Cu C Linewidth innerlayer µm D Spacing innerlayer µm E Microvia hole size µm F Microvia landing pad µm G Microvia pad µm H Drill size buried hole µm

Gruppe (10% der Spitzenklasse (2 % der A Linewidth outerlayer - - - 100 µm A/x Linewidth outerlayer - - - 100-75 µm bei < 25 µm Cu B Spacing

4 Beispiele aus der Praxis: Spezieller Fertigungsablauf Start: Multilayer sequentieller Aufbau / 8-Lagen / 1-Kern / 3 SBU Lagen 458 Auftrag: 2710 Liefertermin: Kunde: HDI-Seminar Bearbeiter: Bürkle Kundencode: HDI

00 Multilayer sequentieller Aufbau / 8-Lagen / 1-Kern / 3

5 CAM Programme erstellen 2. BFT Programme zuordnen 3. ZUS Material bereitstellen 4. OFT Schutzfolie entfernen 5. OFT Innenlagenvorbehandlung 6. FOT Innenlagen laminieren 7. FOT Innenlagen belichten 8. FOT Entwickeln 9. OFT Leiterbildaufbau 10. OFT Strippen 11. OFT Ätzen 12. OFT Zinn-Strippen 13. QP Opt. Kontrolle AOI 14. OFT Schwarzoxidieren 15. FOT Innenlagen verpressen nach Aufbau B 16. BFT Multilayer röntgenbohren 17. BFT Multilayer umsäumen 18. BFT Bohren mit.k OFT Schutzfolie entfernen 20. OFT Durchkontaktieren 21. FOT Laminieren 22. FOT Belichten 23. FOT Entwickeln 24. OFT Leiterbildaufbau 25. OFT Strippen 26. OFT Ätzen 27. OFT Zinn-Strippen 28. QP Opt. Kontrolle AOI 29. OFT Schwarzoxidieren 30. FOT Multilayer verpressen nach Aufbau C 31. BFT Multilayer röntgenbohren 32. BFT Multilayer umsäumen 33. BFT Multilayer bohren mit.k OFT Schutzfolie entfernen 35. OFT Durchkontaktieren 36. FOT Laminieren

FOT Innenlagen verpressen nach Aufbau B 16. BFT Multilayer röntgenbohren 17. BFT Multilayer umsäumen 18. BFT Bohren mit.k35 19. OFT Schutzfolie entfernen 20. OFT Durchkontaktieren 21.

6 FOT Belichten 38. FOT Entwickeln 39. OFT Leiterbildaufbau 40. OFT Strippen 41. OFT Ätzen 42. OFT Zinn-Strippen 43. QP Opt. Kontrolle AOI 44. OFT Schwarzoxidieren 45. FOT Multilayer tempern 46. FOT Multilayer verpressen nach Aufbau D 47. BFT Multilayer röntgenbohren 48. BFT Bohren mit K12,K13,K18,K OFT Schutzfolie entfernen 50. OFT Durchkontaktieren 51. FOT Laminieren 52. FOT Belichten 53. FOT Entwickeln 54. OFT Leiterbildaufbau 55. OFT Strippen 56. OFT Ätzen 57. OFT Zinn-Strippen 58. QP Opt. Kontrolle AOI 59. OFT Entoxidieren 60. SID Lötstopplackbeschichtung 61. FOT Belichten 62. SID Entwickeln / Endhärten 63. BFT Umschnitt fräsen 64. QP Elektronische Prüfung 65. WAK Endkontrolle 66. VES Versenden

OFT Durchkontaktieren 51. FOT Laminieren 52. FOT Belichten 53. FOT Entwickeln 54. OFT Leiterbildaufbau 55. OFT Strippen 56. OFT Ätzen 57. OFT Zinn-Strippen 58. QP Opt.

7 Ansicht Fertigungsnutzen (BS und LS / 8-Lagen Multilayer) 461

8 Ansicht Einzelplatine (LS 8-Lagen Multilayer) 462

9 Ansicht Einzelplatine (BS 8-Lagen Multilayer) 463

10 Ausschnitt (LS oben, BS unten, 8- Lagenmultilayer) 464

11 Ausschnitt (BS, 8- Lagen Multilayer) 465

12 8-Lagen Multilayer (FR4 / Leiterbahnbreite- und abstand) 466 Leiterbahnbreite 70 µm Abstand 75 µm

13 Querschliffe 8- Lagen Multilayer (FR4) Verbindung (1-2,1-3,3-4-5,5-6-7,7-8) LS 467 BS LS Blind Via, gebohrt 0.30 mm gebohrt in Lage 3 BS

14 8-Lagen Multilayer (FR4 / Buried via)) 468 BS LS BS Buried Via, gebohrt 0.30 mm LS

15 8-Lagen Multilayer (FR4) 469 LS BS LS Blind Via, gebohrt 0.30 mm Buried Via, gebohrt 0.25 mm Lagenabstand 0.10 mm BS

16 8-Lagen Multilayer (FR4) 470 LS BS LS Blind Via, gebohrt Durchmesser 0.15 mm Lagenabstand 0.10 mm Leiterbahnbreite: 0.08mm Leiterbahnhöhe: 0.04mm BS

17 Designregel 1 I H G F E 471 J C D B A B Symbol Beschreibung Standard (90% der Gehobener Stand (60% der Führende Gruppe (10% der Spitzenklasse (2% der A Linewidth outerlayer 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm A/x Linewidth outerlayer 150 µm 125 µm 100 µm 75 µm bei < 25 µm Cu B Spacing outerlayer 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm B/x Spacing outerlayer bei 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm < 25 µm Cu C Linewidth innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm D Spacing innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm E Microvia hole size 300 µm 125 µm 125 µm 100 µm F Microvia landing pad 500 µm 300 µm 300 µm 250 µm G Microvia pad 500 µm 300 µm 300 µm 250 µm H Drill size through hole 450 µm 300 µm 250 µm 200 µm I1 Pad size through hole, 750 µm 500 µm 450 µm 400 µm outerlayer I2 Pad size through hole 950 µm 700 µm 650 µm 550 µm innerlayer J E / J (aspect ratio) 1: 0,5 1: 0,5 1: 0,5 1: 1

innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm D Spacing innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm E Microvia hole size 300 µm 125 µm 125 µm 100 µm F Microvia landing pad 500 µm 300 µm 300 µm 250 µm G Microvia

18 Beispiel: Designregel 1 4-Lagen Multilayer (RCF) (Vebindung 1-2, 2-3, 1-4) 472 Blind Via gebohrt 0.15 mm Buried Via gebohrt 0.40 mm Blind Via, gebohrt Durchmesser 0.15 µm Lagenabstand 0.05 mm (RCF)

19 Designregel 2 Designregel 2 (Verbindung von 1-2, 3-4, 5-6, 1-6) 6 Lagen mit Microvias, vergrabenen Kontaktlöchern (Buried Vias) und Durchkontaktierung Lagen mit Microvias und Durchkontaktierungen

20 Der europäische Trendbericht Symbol Beschreibung Standard (90% der Gehobener Stand (60% der Führende Gruppe (10% der Spitzenklasse (2% der A Linewidth outerlayer 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm A/x Linewidth outerlayer 150 µm 125 µm 100 µm 75 µm bei < 25 µm Cu B Spacing outerlayer 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm B/x Spacing outerlayer bei 150 µm 125 µm 125 µm 100 µm < 25 µm Cu C Linewidth innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm D Spacing innerlayer 125 µm 100 µm 100 µm 75 µm E Microvia hole size 300 µm 125 µm 125 µm 100 µm F Microvia landing pad 500 µm 300 µm 300 µm 250 µm G Microvia pad 500 µm 300 µm 300 µm 250 µm H Drill size through hole 450 µm 300 µm 250 µm 200 µm I1 Pad size buried hole, 500 µm 500 µm 450 µm 400 µm outerlayer I2 Pad size buried hole 700 µm 700 µm 650 µm 550 µm innerlayer J E / J (aspect ratio) 1: 0,5 1: 0,5 1: 0,5 1: 1 K1 Pad size through hole, 550 µm 500 µm 450 µm 400 µm outerlayer K2 Pad size through hole 700 µm 700 µm 650 µm 550 µm Innerlayer L L/E (aspect ratio) Microvia M Min. core thickness 0,10 mm 0,10 mm 0,075 mm 0,075 mm power/power M Min. core thickness 0,15 mm 0,15 mm 0,10 mm 0,075 mm Signal/signal N Core thickness (buried multilayer) Min: 0,40 mm Max: 0,80 mm Min: 0,40 mm Max: 0,80 mm Min: 0,30 mm Max: 1,40 mm Min: 0,30 mm Max: 1,40 mm Copper thickness 15 µm 15 µm 13 µm 13 µm Through hole Copper thickness 15 µm 15 µm 13 µm 13 µm Buried hole Copper thickness 10 µm 10 µm 8 µm 8 µm Microvia Basematerial FR4 FR4 FR4 Tg>160 C FR4 Tg>160 C Material for HDI-layer RCF, FR4 Liquid dielectricum RCF, FR4 Liquid dielectricum RCF, FR4 Liquid dielectricum, wirh higher Tg RCF, FR4 Liquid dielectricum, with higher Tg Number of HDI-ayer 1 of both sides 1 of both sides 2 of both sides 2 of both sides Board construction Symetrical Symetrical Symetrical Symetrical (Quelle: VdL mit den Unternehmen AT&S, STP, SCHWEIZER, FUBA, PHILIPS, PPE)

21 Beispiel: Designregel 2 6-Lagen Multilayer (RCF) Verbindung (1-2, 2-5, 5-6, 1-6) 475 Blind Via 0.15 mm Blind Via gebohrt 0.15 mm Buried Via gebohrt 0.40 mm Blind Via, gebohrt Durchmesser 0.15 mm

22 6-Lagen Multilayer FR4 Verbindung (1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 1-6) 310µm µm Tiefe 330µm Dm 310 µm 315µm

23 Quelle Designregel Siehe europäischer Trendbericht 1999 über Leiterplatten mit hohen Integrationsdichten ( HDI-High Density Interconnect PWBs) Herausgegeben von GMM VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro und Feinwerktechnik Seite

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