Starrflex Basismaterialien und deren Eigenschaften

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Helmut Thomas
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1 Starrflex Basismaterialien und deren Eigenschaften Webinar am 7. Februar 2017 Referent: Andreas Schilpp

2 Einleitung: Integration der Modulverdrahtung Vorteile durch Starrflex Zuverlässigkeit dynamische Bewegungen Signalintegrität Miniaturisierung Seite 2

3 Inhalte 1 Woraus besteht eine starrflexible Leiterplatte? 2 3 Standard Aufbauten Starrflex Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung Seite 3

4 Begriffe und Abkürzungen Bondply (Verbundfolie) B2B: Board-to-Board CAF: Conductive Anodic Filament Cu: Kupfer CL: Coverlay (Deckfolie) FPC: Flexible Prited Circuit IPC: Organisation "Association Connecting Electronics Industries LCP: Liquid Crystal Polymer PI: Polyimid TPI: Thermoplatisches PI (Kleber) ZIF: Zero Insertion Force Seite 4

5 die Muster bekommen sie hier Flexfolie Polyimid, Kupfer beidseitig Kupfer bzw. chem. Ni/Au flexibler Lötstopplack Starrmaterial FR4 (Verstärkung) 3M Transferkleber Seite 5

6 die Muster bekommen sie hier Flexfolie Polyimid, Kupfer 1-seitig Starrmaterial FR4, FR4 Prepreg Kupfer bzw. chem. Ni/Au flexibler Lötstopplack Standard Lötstopplack Seite 6

7 die Muster bekommen sie hier Flexfolie Polyimid, Kupfer 2-seitig Starrmaterial FR4, FR4 Prepreg Kupfer bzw. chem. Ni/Au Polyimid Deckfolie Standard Lötstopplack Seite 7

8 die Muster bekommen sie hier Flexfolie Polyimid, Kupfer 2-seitig Starrmaterial FR4, FR4 Prepreg Kupfer bzw. chem. Ni/Au Flexlack / Polyimid Deckfolie Standard Lötstopplack Seite 8

flexible Folien, kupferkaschiert flexible Folien mit Kleber flexible

(Klebeschichten) Besonderheit: LowFlow Prepreg Kupferfolien

Oberflächen (auf Kupfer) Lötstopplack Standard (meist grün) flexibel

9 flexible Folien, kupferkaschiert flexible Folien mit Kleber flexible Kleberfolien starre Kerne, kupferkaschiert starre Prepregs (Klebeschichten) Besonderheit: LowFlow Prepreg Kupferfolien Kupfermetallisierung (Hülsen und aufmetallisierte Lagen) Lötfähige Oberflächen (auf Kupfer) Lötstopplack Standard (meist grün) flexibel Lacke für Markierungsdruck Kleberkehlen aus Elastomer Seite 9

Herstellung flexibles Basismaterial (1) Polyimid, einseitig kleberlos mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial, Casting PI Lackierung Heizung 2-FCCL S/S Cu Polyimid

10 Herstellung flexibles Basismaterial (1) Polyimid, einseitig kleberlos mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial, Casting PI Lackierung Heizung 2-FCCL S/S Cu Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.) Kupferfoliendicken: (5µm / 7µm / 9µm) / 12µm / 18µm / 35µm / 70µm Seite 10

Herstellung flexibles Basismaterial (2) Polyimid, beidseitig kleberlos mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial (TPI) Verpressen Cu PI TPI TPI PI Cu Cu 2-FCCL D/S TPI film Cu

11 Herstellung flexibles Basismaterial (2) Polyimid, beidseitig kleberlos mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial (TPI) Verpressen Cu PI TPI TPI PI Cu Cu 2-FCCL D/S TPI film Cu Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.) Kupferfoliendicken: (5µm / 7µm / 9µm) / 12µm / 18µm / 35µm / 70µm Seite 11

Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.

12 Herstellung flexibles Basismaterial (3) Polyimid, beidseitig kleberlos mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial (Sputter Methode) (diese Art Material verwenden wir nicht) Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.) Haftvermittler Kupferfoliendicken: (5µm / 7µm / 9µm) / 12µm / 18µm Seite 12

13 Herstellung flexibles Basismaterial (4) Polyimid, einseitig durch Kleber mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial Kupfer PI Film Kleber Heizung 3L Cu Kleber PI Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.) Kleber Schichtdicken: typisch 13µm / 20µm / 25µm Acrylkleber (seit 1970er) oder Epoxy Kupferfoliendicken: (5µm / 7µm / 9µm) / 12µm / 18µm / 35µm / 70µm Papier statt Kupferfolie Coverlay / Deckfolie (Polyimid + Kleber) Papier statt Kupferfolie und Polyimid reine Klebefolie (z.b. LF0100) Seite 13

14 Herstellung flexibles Basismaterial (5) Polyimid, beidseitig durch Kleber mit Kupferfolie kaschiertes Basismaterial Kupfer PI Kleber Cu Heizung Cu Kleber PI Kleber Cu Polyimid Foliendicke: (12,5µm) / 25µm / 50µm Standard / 75µm / 100µm / (.) Kleber Schichtdicken: typisch 13µm / 20µm / 25µm Acrylkleber (seit 1970er) oder Epoxy Kupferfoliendicken: (5µm / 7µm / 9µm) / 12µm / 18µm / 35µm / 70µm Papier statt Kupferfolie Bondply / Verbundfolie (Polyimid mit beidseitig Kleber) Seite 14

15 Starres Basismaterial (1) Spezifikation nach IPC-4101 Zutaten: Harz: Epoxy, Polyimid, Härter Füllstoffe Trägerstoff: Papier oder Glas Kupferfolie Seite 15

16 Starres Basismaterial (2) Glasgewebe als Träger Kette- und Schußrichtung aufgespreizte Konstruktionen spezifiziert in IPC-4412 Quellen: NanYa Seite 16

abgeschieden (ED) Walzkupfer RA-Qualität neu: Walzkupfer HA-Qualität

17 Kupferfolien Dicken abgeleitet vom Flächengewicht oz/ft² 1 oz/ft² = 305g/m² = 35µm Dicke Kupferqualitäten nach IPC 4562 elektrolytisch abgeschieden (ED) Walzkupfer RA-Qualität neu: Walzkupfer HA-Qualität rauhe Treatmentseite zum Basismeterial Seite 17

18 Basismaterial (3) vertikale Imprägnieranlage Quellen: VDE/BDI3711, Blatt Seite 18

19 Basismaterial (4) 1. Imprägnierung 2. Prepreg schneiden, Kupferfolie verlegen 3. Kupfer aufpressen 4. Zuschneiden Quellen: Isola Seite 19

20 Inhalte 1 Woraus besteht eine starrflexible Leiterplatte? 2 3 Standard Aufbauten Starrflex Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung Seite 20

Standard Aufbauten Starrflex Modifikationen: Flex innen / außen Dicke Flexmaterial Polyimid kleberlos / kleberhaltig Qualität Starrmaterial

21 Standard Aufbauten Starrflex Modifikationen: Flex innen / außen Dicke Flexmaterial Polyimid kleberlos / kleberhaltig Qualität Starrmaterial Kupferqualität und -dicke Flexlack oder Coverlay Coverlay partiell / vollflächig Gesamtdicke Leiterplatte Lötoberfläche Seite 21

22 Standard Aufbauten Starrflex (2) Seite 22

Standard Aufbauten Starrflex (3) Basismaterial Starr: FR4 Tg 150 C, halogenarm, gefüllt - Standarddicken Flex: Polyimid Tg >> 200 C, kleberlos typisch 25µm /

23 Standard Aufbauten Starrflex (3) Basismaterial Starr: FR4 Tg 150 C, halogenarm, gefüllt - Standarddicken Flex: Polyimid Tg >> 200 C, kleberlos typisch 25µm / 50µm dick ( bis 150µm) Lötstopplack, flexibler Lötstopplack, Polyimid Deckfolien (Coverlay) Aufbaupläne Beispiel: µvia möglich Seite 23

24 Inhalte 1 Woraus besteht eine starrflexible Leiterplatte? 2 3 Standard Aufbauten Starrflex Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung Seite 24

Füllstoffe: Temperaturstabilität ( PI) Löten Anwendung thermisches

25 Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung (1) Harzsystem dielektrische Eigenschaften Harz + Härter + ggf. Füllstoffe: Temperaturstabilität ( PI) Löten Anwendung thermisches Ausdehnungsverhalten Wärmeleitfähigkeit Verhältnis Harz : Träger dielektrische Eigenschaften Quellen: ZVEI, GMM Seite 25

Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung (2) Kleber immer Schwachstelle im Verbund Ausdehnung in z-achse Eignung für UL Listung Einfluss auf die

26 Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung (2) Kleber immer Schwachstelle im Verbund Ausdehnung in z-achse Eignung für UL Listung Einfluss auf die Kriechstromfestigkeit Lötstopplack Coverlay Spannungsfestigkeit Abriebfestigkeit Knickfestigkeit Quelle: Dr. Seidel, Siemens Seite 26

27 Materialeigenschaften und Auswirkung auf die Anwendung (3) Kupfertreatment Haftung zum Basismaterial Feinheit der Strukturen Eignung für Hochfrequenz Kupferqualität Biegewechsel- und Knickeigenschaften Träger Dimensionsstabilität Registration Restringe Glasgewebe: HF Eigenschaften, CAF Quelle: Isola Seite 27

Prozesse ist wichtig die Festlegung der Materialien und Aufbauten muss in einer frühen Projektphase erfolgen Basis dafür

28 Zusammenfassung bei der Flex- und Starrflextechnologie gibt es eine sehr große Vielfalt an Materialien und deren Kombinationen aus Qualitäts- und Kostengründen ist eine Standardisierung notwendig die Kenntnis der Eigenschaften und der Prozesse ist wichtig die Festlegung der Materialien und Aufbauten muss in einer frühen Projektphase erfolgen Basis dafür ist die Spezifikation des Projekts ( mission profile ) Kontaktieren Sie uns bitte so früh wie möglich! Seite 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dieses Webinar wurde Ihnen präsentiert von

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