Stand der Technik für HDI- Leiterplatten und -Baugruppen Dr. Demmer Siemens AG Abt.: CT D2P Tel.: 089 636 45554 Fax: 089 636 48555 email: peter.demmer@mchp.siemens.de
Anforderungen an die Lp-Materialien Ein εr im Bereich von 3,5 und ein Verlustfaktor tanδ von 0,005 Der Ausdehnungskoeffizient in Z- Achse soll möglichst gering sein Die Glasübergangstemperatur TG soll > 180 C sein Die Wasseraufnahme soll möglichst gering sein, deutlich niedriger als bei FR4 Die Erzeugung von µ-vias mit dem Laser muß gewährleistet sein, besonders bei gefüllten Materialien mit Glasgewebe Verfügbarkeit der Standard.Dicken der Prepregs und Kerne Die Prozessierbarkeit der Materialien sollte möglichst mit FR4 Prozessen erfolgen Wie weit können halogenfreie Basismaterialien diese Anforderungen erfüllen? 2
Transmission- loss on FR4 with increasing Datarate of 1 m Backplane 0-8 -16 CMOS, LVDS db W -24 ε r, tan δ ε κ H T Simulation H Measurement -32 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz 10 GHz frequency 3
Verstärkung mit Glasgewebe Material CCL HL 832 RF(Mitsubishi) MCL-LX-67 (Hitachi) Rogers 4403 (Arlon FR25) N4000-13 (Nelco) Verstärkung Glasgewebe Glasgewebe Glasgewebe Glasgewebe Harz BT Epoxy Hydrocarbon Epoxy Physikalisch Wasseraufnahme o,15% 0,27% 0,05% 0,25% Mech. Verarbeitung + + + + Verpressen + + ++ ++ Laserdrilling(nach Design rules) + +? + Kupferhaftung 18 µm + + + + Materialkomination : Kern BT Epoxy Hydrocarbon/Keramik Epoxy : Prepreg BT Epoxy Hydrocarbon/Keramik Epoxy Ausdehnung x,y (ppm/ C) 14 15 19,16 10, 14 Ausdehnung z (PPM/ C)* 50 50 80 50 Materialverfügbarkeit(allgemein) TRIAL Production TRIAL Production Mass Production Mass Production Prepregdicke verfügbar??? (nicht alle Standard-Dicken) alle Standard-Dicken Tg >=180 C (DSC) 190 C 180 C 110 C / 280 C 210 C Elektrische Eigenschaften Permivitivitätszahl (1GHz) 3,9 3,54 3,17 (10GHz) 3,7 Verlustfaktor (1 GHz) 0,005 0,003 0,005 (10 GHz) 0,01 Erreichbare Impedanzen Flammschütz halogenfrei Nein V0 nein (ja) V0 * Unterhalb TG 4
Verstärkung mit Teflon Hersteller Name Material Dicke [µm] TG [ C] ε r [1MHz] tan δ [1MHz] ε r [1 GHz] tan δ [1 GHz] ε r [10 GHz] tan δ [10GHz] Gore Speedboard N FR 4/Teflon 25-180 130 3,00 0,0200 3,20 0,0020 3,20 0,0020 Gore Speedboard C CE/Teflon 25-180 220 2,70 0,0040 2,70 0,0040 2,70 0,0040 Gore Speedboard RF CE/Teflon 25-180 220 3,00 0,0050 3,00 0,0050 3,00 0,0050 Mitsubishi Foldmax BT/org. Faser 50,80 180 3,30 0,0150 3,00 0,0085 2,90 0,0100 Idemitsu* Xarec SE-310 Polystyrol 100,00 250** 3,20 0,0020 3,20 0,0020 3,20 0,0020 * mit Glasgewebe, ** Erweichungstemperatur 5
Verstärkung mit organischem Gewebe Hersteller Verstärkung Harz TG [ C] ε=r [1 MHz] Wasseraufnahme [%] Bemerkungen Isola Duramid Aramid FR5 170 3,8 0,5 niedriges=ε=r, niedriges α x,y Isola Duramid CE Aramid CE* 210 3,2 0,7 sehr niedriges ε r niedriges α= Mitsubishi Foldmax Thermoplast BT/EP* 180 3,7 0,2 niedriges ε r, dimensionsstabil Teijin Aramid FR5 160 3,9 0,5 niedriges ε r, niedriges α x,y *CE= Cyanatester, BT/EP= Bismaleinimid/Epoxid 6
Harzbeschichtete Cu-Folien Hersteller Name Material Dicke [µm]** TG [ C] ε r [1MHz] tan δ [1MHz] Isola Isofoil 160 Epoxy 75 160 3,8 0,035 Hitachi MCF-6000E Epoxy 50-80 170 4,30 0,020 Mitsubishi CBR-321 BT 55 200 3,70 0,0250 Mitsui MR 600 Epoxy 50-80 185 3,60 0,0250 Polyclad PCL-CF-400 Epoxy 58,76 165 3,60 0,02 ** Dicke unverpreßt 7
Basismaterialien mitlow - Twist Glasgewebe Low Twist Glass Fabrics - better yarn flatness 1080 Glass Fabrics isola 8
Basismaterialien mit Low - Twist Glasgewebe Side view of 2116LDP x 2 prepreg Side view of 2116 x 2 prepregisola 9
Basismaterialien mit Low - Twist Glasgewebe 1080 prepreg 1080LDP prepreg isola 10
Basismaterialien mit Low - Twist Glasgewebe Locherzeugung CO2 Laser isola 11
Basismaterialien mit Low - Twist Glasgewebe Vorteile für die Microvia-Technologie Bessere Dimensions-Stabilität (geringere Verzüge ) Weniger Verwindung und Verwölbung Bessere Dickenkontolle Geringere Oberflächenrauhigkeit Bessere Laserbarkeit 12