Webinar. ECT Best Practice: Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an?

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1 Webinar ECT Best Practice: Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an?

2 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Jürgen Wolf Würth Elektronik GmbH & Co. KG Produktmanager Embedded Component Technology Seite 2

3 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 3

4 Welche Vorteile bieten vergrabene Bauelemente? Miniaturisierung Performance/ Funktion Zuverlässigkeit Gehäuseersatz Einsparung von Bestückfläche auf den Außenlagen Integrierte Schirmung Kurze Signalwege Plagiatsschutz Schutz vor Umwelteinflüssen Vollflächige Fixierung Wärmemanagement Seite 4

5 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 5

6 ECT µvia: Aktive und passive Komponenten ECT µvia Produktion Bestückung (Kleben/Sintern/Löten) Multilayer pressen Microvias und Vias bohren Seite 6

7 ECT µvia: Aktive und passive Komponenten Eingebetteter Kondensator mit Kupferterminierung nach dem Öffnen der Kontaktflächen Seite 7

8 ECT µvia: Aktive und passive Komponenten ECT µvia Produktion Bestückung (Kleben/Sintern/Löten) Multilayer pressen Microvias und Vias bohren Metallisieren und Strukturieren Seite 8

9 ECT µvia: Aktive und passive Komponenten Eingebetteter Kondensator mit Kupferterminierung nach der Kupfergalvanik Seite 9

10 ECT Flip Chip: Eingebettete aktive Komponenten ECT-Flip Chip Produktion Kern mit Footprint für Flip Chip Bestücken (Flip Chip ACA) Multilayer pressen Weitere Leiterplattenprozesse Seite 10

11 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 11

12 Verfügbarkeit von Bauelementen Passive Komponenten mit Kupferterminierung Widerstände Bauform 0402 Kondensatoren 150 µm Dicken von 150 µm bis 300 µm 150 µm Siliziumchips mit prozess-kompatibler Metallisierung ECT µvia Pads Cu NiPd Üblicherweise als Beistellung ECT Flip Chip Pads Wirebond Au Stud-Bumps Wafer-level Au-Bumps Seite 12

13 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 13

14 Zusammenarbeit in der Entwicklung Sehr enge Zusammenarbeit bereits in der Konzeptions- und Designphase für den Erfolg absolut notwendig Produkte mit ECT Produktidee Design Konzept Entwicklung Entwurf Optimierung Prototypen Serie Seite 14

15 Analyse bestehender Boards auf Einsetzbarkeit der Einbetttechnology Analyse BOM eines evtl. bestehendes Vorgänger-Layout Designator nhib, RST ANT PROG R1, R2, R3, R4, R6, R8, R9, R10, R11, R13, R14 R12, R15, R16, R18, R19 R17, R20 R5, R7 T1, T2 U2 L1, L3 L2 AUX J1, J2, J3 FL1 U1 C1, C6, C7, C9, C10, C15, C16, C21, C22, C23, C27 C12 C13, C14 C18, C19, C20 C2, C3 C24, C25 C4, C5, C26 C8, C11, C17 XT2 XT1 Value Quantity Manufacturer 100k N.C k N.C. 2.2uH 1uH N.C. 100nF 1uF 22uF 4.7uF 6.2pF 100uF 10pF 10uF 2 C&K Components 1 Cinch Connectivity Solutions Johnson 1 SAMTEC 11 Yageo 5 2 Panasonic Electronic Components 2 Yageo 2 1 Micron Technology Inc 2 Murata Electronics North America 1 Murata Electronics North America 1 3 Hirose Electric Co Ltd 1 TDK Corporation 1 TEXAS INSTRUMENTS 11 Taiyo Yuden 1 Murata Electronics North America 2 Taiyo Yuden 3 Samsung Electro-Mechanics America, Inc 2 Murata Electronics North America 2 TDK Corporation 3 AVX Corporation 3 Murata Electronics North America 1 Abracon Corporation 1 AVX Corp/Kyocera Corp Manufacturer Part Number Supplier 1 Supplier Device Package Supplier Part Number 1 Supplier Unit Price 1 Comment Footprint KMR231G ULC LFS FTS F-DV-TR RCJR-07100KL Farnell KJRCT-ND 0.10 ERJ-2GEJ101X RCJR-0710KL P100JCT-ND KJRCT-ND M25PX80-VMN6TP LQM2HPN2R2MG0L LQM2HPN1R0MJ0L 8-SO 1008 (2520 Metric) 1008 (2520 Metric) M25PX80-VMN6TPCT-ND ND ND 0.42 DF40C-20DP-0.4V(51) DEA202450BT-1294C1-H CC3100R11MRGC LMK105BJ104KV-F GRM155R61A105ME15D AMK107BBJ226MAHT CL05A475MQ5NRNC GRM1555C1H6R2BA01D C3216X5R0J107M160AB 5U100CAT2A GRM188R60J106ME47D ABS KHZ-T CX3225GB40000D0HEQCC Farnell Taster_Miniatur U.FL-R-SMT SAMTEC_FTS_104 Testpin_0.8 MICT-MN-8_N 1008_inductor 1008_inductor PIN2 _1.27 DF40C-20DP-0.4V DEA202450BT-1294C1-H PVQFN-64 J C1206 J ABS07 CMAC-XTAL_2.5x3.2 CKN10245CT-ND J983CT-ND H11618CT-ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND Value U.FL-R-SMT Stecker_8Pin Res3 Res3 Res3 Res3 N.C. M25PX80-VMN6TP LQM2HPN2R2MG0L LQM2HPN1R0MJ0L Header 2 DF40C-20DP-0.4V DEA202450BT-1294C1-H Dez 21 CC3100 Cap Semi Cap Semi Cap Semi Cap Semi Cap Semi Jan 32 Cap Semi Cap Semi Cap Semi Jan 24 ABS KHZ-T 40MHz Seite 15

16 Analyse bestehender Boards auf Einsetzbarkeit der Einbetttechnology Analyse BOM umgesetzt auf evtl. bestehendes Vorgänger-Layout Einbettbare Komponenten identifiziert aus BOM Seite 16

17 Zusammenarbeit in der Konzeptionsphase Einbetten von aktiven und passiven Bauelementen: Erste Design-Projektbesprechung Spätere Umsetzung Seite 17

18 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 18

19 Design und Layout? EDA-Tools für ECT: Die aktuellen Versions dieser Softwaretools: Allegro PCB Designer Miniaturization Option mit Einschränkungen Weiter Tools möglich, aber mit Einschränkungen Seite 19

20 Design und Layout? EDA-Tools für ECT: Hauptunterschiede der Tools ECT-fähig: Nicht ECT-fähig: Zentrale Bauteilbibliothek, bei der die Footprints auf alle Lagen geschoben werden können Applikationsspezifische Bauteilbibliothek, d.h. selber Lagenaufbau mit Footprint auf der realen Lagen der Applikation 3D Design Rule Check inkl. Nur 2D Design Rule Check, mechanischer Abmessungen keine Z-Achsen-Prüfung Seite 20

21 Design Rules ECT µvia und ECT Flip Chip Pad 175 µm Abstand Pad / Pad 75 µm Abstand nächste Komponente 300 µm Abstand Chip / Seitenwand 500 µm End 70 µm Dielektrikum µm Bauteil Höhe 150 µm (<150 µm auf Anfrage) Dielektrikum 50 µm Klebstoff Pad 125 µm Dielektrikum 50 µm Pitch 250 µm Padmetallisierung 6 µm Cu oder 5 µm Ni + flash Pd Pitch 100 µm Embedded Component 5 mm x 5 mm Embedded Flip Chip 5 mm x 5 mm Rückseitenkontakt (Microvia oder ICA) auf Anfrage Pad Abstand 50 µm Pad / Pad 50 µm Bauteil Höhe 150 µm Klebstoff ACA / NCA / ESC (Encapsulated Solder Connection) Prepreg Kern Seite 21

22 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Grundlegende Motivation Kurzüberblick Technologien zum Einbetten von Komponenten Einsetzbare Komponenten Konzeptionsphase und Lagenaufbauten Design & Layout Zusammenfassung Seite 22

23 ECT Best Practice Wie gehe ich ein Leiterplatten-Projekt mit eingebetteten Komponenten an? Zusammenfassung Verschiedene Technologien möglich Komponenten müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen Würth Elektronik unterstützt bereits in der Konzeptionsphase bei Lagenaufbauten, Design und Layout Jürgen Wolf Würth Elektronik GmbH & Co. KG Produktmanager Embedded Component Technology Seite 23

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