Microvia HDI

07.03.2015

Design Rules In den Design Rules für HDI / Microvia Technik sind alle wichtigen Kenngrößen zusammengefasst, die Sie benötigen, um Ihr Projekt erfolgreich zu machen und diese zuverlässige Technologie erfolgreich anzuwenden Designs werden bestimmt durch die verwendeten Bauteile,...

Design Rules

In den Design Rules für HDI / Microvia Technik sind alle wichtigen Kenngrößen zusammengefasst, die Sie benötigen, um Ihr Projekt erfolgreich zu machen und diese zuverlässige Technologie erfolgreich anzuwenden

Designs werden bestimmt durch die verwendeten Bauteile, bei denen der Trend zu immer kleineren Dimensionen ungebrochen ist.
Anwendung, die über den Standard hinausgehen bedürfen der technischen Klärung mit unserem Produktmanagement: info-hdi@we-online.de. Senden Sie uns eine E-Mail, wir kümmern uns gerne umgehend um Ihre Fragen.

Fordern Sie hier unseren HDI Design Guide für HDI / Microvia Technik an!

neu: Poster HDI Design Guide: hier als digitale Version ansehenoder hier kostenlos anfordern

Multilayer Aufbauten

Wie viele Lagen benötigen Sie? 

Multilayer Aufbauten sind die Grundlage unserer Arbeit und eine unserer Kernkompetenzen. Sie sind in erster Linie durch die Anzahl der Lagen und die Verbindungen zwischen den einzelnen Lagen gekennzeichnet.

Hierdurch wird der grundsätzliche Fertigungsablauf festgelegt. Die Gesamtdicke und die Stärke des Innenlagen Kupfers bestimmen die verwendeten Materialien.

Im Folgenden sind die Standard HDI – Microvia Multilayer Aufbauten zusammengefasst und zum Download verfügbar. Wählen Sie per Klick die notwendigen Lagenverbindungen aus PTH´s, Microvias und Buried Vias und die Gesamtanzahl der Lagen aus. Danach können Sie zwischen Aufbauten mit verschiedenen Gesamtdicken und Innenlagen Cu Stärken wählen.

Die Standard HDI / Microvia Lagenaufbauten bieten den Vorteil, dass sie mit Basismaterialien, die ständig am Lager vorhanden sind, aufgebaut sind.

Herstellverfahren

Wie werden Microvias hergestellt?

Microvias werden heutzutage mit dem Laser gebohrt. Hierbei gibt es unterschiedliche Verfahren

Lochmaske / CO2 Laser: (ca. 350 Bohrungen pro Sekunde). In die Cu Schicht der Außenlage wird eine Öffnung geätzt. Der CO2 Laser verbrennt das Dielektriumsmaterial bis zur ersten Innenlage.

UV Laser / CO2 Laser: (ca. 200 Bohrungen pro Sekunde). Das Außenlagen Cu wird von dem UV Laser in einer spiralförmigen Bewegung entfernt. Der CO2 Laser verbrennt das Dielektriumsmaterial bis zur ersten Innenlage.

UV Laser: (ca. 80 Bohrungen pro Sekunde). Sowohl das Cu der Außenlage als auch das Dielektrikumsmaterial werden von dem UV Laser entfernt.

Alle Laserbohrverfahren haben Vor- und Nachteile  

Bei dem Verfahren der Lochmasken / CO2 Laser ist der größte Vorteil die enorme Geschwindigkeit mit der die Microvias gebohrt werden können. Nachteilig ist, dass die Öffnung der Cu-Oberfläche durch einen zusätzlichen fotolithographischen Prozess erfolgen muss.  
Das Verfahren von UV Laser / CO2 Laser stellt nach dem Stand der Technik die beste Kombination aus Flexibilität und Bohrgeschwindigkeit dar. Hierbei werden die Microvia - Bohrungen in einem einzigen Arbeitschritt erzeugt. Die Öffnung der Cu-Oberfläche ist durch den UV-Laser sehr genau. 
Der reine UV Laser stellt die technologisch flexibelste Variante dar. Ein Nachteil besteht in der relativ niedrigen Bohrgeschwindigkeit.

Maße/Kenngrößen

Die wichtigste Kenngröße für Microvias ist das Aspekt Ratio, das Verhältnis zwischen Bohrungsdurchmesser zu Bohrungstiefe: Aspekt Ratio (AR) = Bohrungsdurchmesser (1) / Bohrungstiefe / -länge (2). 

Als Dielektrikumsmaterial (5) kommen 2 Standard Prepregtypen zum Einsatz:
Prepregtyp 1080:
60 – 65 µm Dielektrikumsschichtdicke (5), Bohrungsenddurchmesser (3) = 100 µm 
Prepregtyp 2116:
90 – 100 µm Dielektrikumsschichtdicke (5), Bohrungsenddurchmesser (3) = 120 µm

Impedanzen

Impedanzkontrollierte Leiter in Verbindung mit Microvias

Elektromagnetische Wellen breiten sich mit einer endlichen Geschwindigkeit aus. Diese Ausbreitungsgeschwindigkeit ist abhängig vom verwendeten Material ( ε Dielektrizitätszahl) und kann Näherungsweise mit der Formel cSignal ≈ cLicht / √εr bestimmt werden.

Für FR4 gilt: cSignal ≈ 150.000 km/s.

Aufgrund der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten gilt folgende Faustformel:

Ab einer Leiterlänge > λ / 10 wird die Ortsabhängigkeit von Spannung und Strömen signifikant.
Es sollte also eine Impedanzanpassung erfolgen, um Übertragungsfehler zu vermeiden.
Durch den Einsatz von Microvias lassen sich problemlos fertigungsgerechte Leiterbreiten für impedanzangepasste Systeme realisieren.

Für die Berechnung der Impedanzen wird bei Würth Elektronik der Field Solver 8.0 der Firma Polar Instruments eingesetzt.

Auf Wunsch fertigen wir Ihre Leiterplatte inklusive eines Testcoupons für die Impedanzmessung und werten diesen anschließend mit Hilfe eines modernen TDR (Time Domain Reflectometer – Kabelradar) aus.

Wir unterstützen Sie bei der Planung und Realisierung Ihrer impedanzkontrollierten Leiterplatte. Sprechen Sie uns an !

Lötfähige Oberflächen

Endoberflächen von Flex- und Starrflex Leiterplatten 

Folgende Lötoberflächen stehen für den Einsatz von 3D Technik zur Verfügung

  • Oberfläche HAL ist für Starrflex möglich, jedoch nicht (!) RoHS konform. Für Flex und FR4-Starrflex (semiflex) ist Oberfläche HAL nicht möglich!
     
  • Bleifrei HAL ist für die 3D Technik nicht zugelassen. Die hohen Prozeßtemperaturen und die Feuchteempfindlichkeit von Polyimid machen diese Oberflächenbehandlung unmöglich. Weiterhin ist die ungünstige Schichtdickenverteilung (1 bis 40 µm) sehr ungünstig für Fine Pitch Bauteile.
     
  • *Chemisch Zinn (chem. Sn): Starrflexible Leiterplatten mit Polyimid müssen vor dem Lötprozess getrocknet werden. Durch die bleifreien Lötprozesse mit höheren Temperaturen wird der Trockenprozess noch entscheidender, um das Risiko für Delaminationen zu minimieren. Lesen Sie hierzu auch unsere Trocknungsempfehlungen!

Durch die Wärmeeinwirkung beim Trocknen tritt bei den Löt-Oberflächen eine künstliche Alterung ein, die sich insbesondere bei chemisch Zinn negativ auf das Lötverhalten auswirkt. Hinzu kommt, dass der Beschichtungsprozess mit chemisch Zinn durch die aggressive Prozesschemie eine starke Materialbelastung darstellt und insbesondere die Stopplacksysteme schädigen kann (Unterwanderung).

Deshalb empfehlen wir für Flex- und Starrflexible Leiterplatten den Einsatz der Oberfläche smarttin®.

Lesen Sie hier kostenlos weitere wichtige Informationen zu dieser Oberfläche in Form eines Fachvortrags an!

Veröffentlichungen