FAQ - Häufig gestellte Fragen

Uns als NCAB Group wird häufig eine Vielzahl von Fragen gestellt, sowohl von Seiten der Kunden als auch von Seiten unserer eigenen Mitarbeiter. Nachstehend haben wir einige der häufigsten Fragen, die an uns gerichtet werden, aufgeführt, sowie Aspekte, die häufig Gegenstand von Diskussionen sind. Wir hoffen, dass Ihnen diese Übersicht weiterhilft, sei es als Nachschlagewerk oder als Grundlage für weiterführende Diskussionen.

Wenn Sie die Frage, nach der Sie suchen, nicht finden können, oder weitere Einzelheiten erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an die
NCAB Group, wir helfen Ihnen gerne weiter.

AREA OF QUESTION

HDI | Via hole | Terminology | Design rules | Material | RoHS

 

CATEGORY: HDI

1. Was ist eine Microvia-Bohrung?

 
Gemäß der neuen Definition laut IPC-T-50M handelt es sich bei einer Microvia-Bohrung um eine Blindviastruktur mit einem maximalen Aspekt Ratio von 1:1, die an einem Zielpad mit einer Gesamttiefe von max. 0,25 mm endet, gemessen von der Anschlusspadfolie der Struktur bis zum Zielpad.

A microvia hole

 

2. Was versteht man unter einer Blind Via?

Hierbei handelt es sich um eine Bohrung, die von einer Außenlage zur Innenlage reicht, jedoch nicht durch die gesamte Leiterplatte führt. Solche Durchkontaktierungen können mechanisch oder mittels Lasertechnologie gebohrt werden.
Die Abbildung unter Punkt 1 zeigt eine mittels Laser gebohrtes Blind Via.

 

3. Was versteht man unter einem buried via?

Hierbei handelt es sich um eine Bohrung zwischen einer oder mehrerer Innenlagen. Solche Durchkontaktierungen sind üblicherweise mechanisch gebohrt.

 

4. Was ist eine HDI-Leiterplatte?

IPC-2226 definiert HDI (High Density Interconnect) als Leiterplatten, bei denen die Verdrahtungsdichte pro Flächeneinheit höher liegt als bei herkömmlichen Leiterplatten. Sie besitzen feinere Bahnen und Abstände ≤ 100 µm / 0,10 mm, kleinere Vias (< 150 µm) und Lötpads 20 Pads/cm2) als Platinen, die in herkömmlicher Leiterplattentechnik gefertigt werden.

A HDI PCB

 

5. Gibt es unterschiedliche Arten von HDI-Merkmalen?

Die Abbildung unten zeigt die Hauptstrukturen – Typ I, Typ II und Typ III, wie in IPC-2226 definiert.

Typ I. Definiert eine einzelne Microvia-Lage entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Kerns. Nutzt sowohl metallisierte Microvias als auch PTH (Durchkontaktierungen) für Verbindungen, wobei Blind Vias (Sacklöcher), aber keine Buried Vias (vergrabene Löcher) verwendet werden.
Type 1 HDI structure according to IPC-2226
 
Typ II. Definiert eine einzelne Microvia-Lage entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Kerns. Nutzt sowohl metallisierte Microvias als auch PTH für Verbindungen. Verwendet Blind und Buried Vias.
Type 2 HDI structure according to IPC-2226
 
Typ III. Definiert mindestens zwei Microvia-Lagen auf einer der beiden Seiten oder auf beiden Seiten des Innenteils. Nutzt sowohl metallisierte Microvias als auch PTH für Verbindungen. Verwendet Blind und Buried Vias.
Type 3 HDI structure according to IPC-2226
 

Fachterminologie, um die Art des HDI-Aufbaus zu definieren:

  • 1+n+1 = Einzellage von Microvias (wie in den Beispielen für Typ I und Typ II oben)
  • 2+n+2 = 2 Microvia-Lagen (wie im Beispiel für Typ III oben)
  • 3+n+3 = 3 Microvia-Lagen

 

CATEGORY: DESIGN RULES

6. Was ist die Mindestpadgröße für eine Bohrung in der Außen-/Innenlage?

Dies variiert von Hersteller zur Hersteller, im Allgemeinen kann man jedoch sagen, dass die Mehrheit der Hersteller diese wie folgt herstellen:
A = 0.15 mm
B = 0.20 mm
C = 0.30 mm

Illustrating pad size hole
Für spezielle Konstruktionen wenden Sie sich bitte an einen unserer Techniker, der Sie dann beraten wird.

 

7. Wenn ich dickere Leiterbahnen als der Standard benötige, welche Leiterbahnbreiten kann ich verwenden?

Im Allgemeinen gilt, je dicker die Kupferbasis, desto breiter muss die Leiterbahn sein. Eine Faustregel ist, dass die Bahn bei einer 18 µm-Kupferbasis nicht schmaler als 0,1 mm (4 mil) sein sollte, und bei einer 105 µm Kupferbasis nicht schmaler als 0,25 mm (10 mil).

Track widths of pcb

 

8. Welche Endschichtstärke des Kupfers ist zu erwarten?

 
Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass ein bestimmtes Kupfergewicht eine bestimmte, exakte Dicke ermöglicht, und dass die Dicke bei der Herstellung einer Leiterplatte nicht mehr abnimmt. Zum Beispiel 1 Unze = 35 µm oder 0,5 Unzen = 18 µm.
IPC-6012 legt jedoch die zulässige Mindestdicke sowohl von Kupferfolie als auch von Endschichtdicken nach Galvanik basierend auf zulässigen Toleranzen von Kupferfolien sowie der Reduzierung der Kupferbeschichtung im Rahmen der nachfolgenden Prozessschritte fest.
Im Folgenden sind einige Kupfergewichte und zulässigen Enddicken aufgelistet, die eher dem Standard entsprechen.

Aus diesem Grund ist es entscheidend, den eigenen Bedarf genau zu kennen und exakt zu spezifizieren. Andernfalls kann es zur Unter- oder Überspezifikation kommen, was zusätzliche Kosten verursachen kann, die sich im Design niederschlagen. Wenden Sie sich an unsere Techniker, um genauere Informationen zu erhalten.

Foliendicke der Innenlage nach der Verarbeitung
Basiskupfergewicht Mindestenddicke nach Verarbeitung
1/2 Unze 11.4 um
1 Unze 24.9um
2 Unzen 55.7um

Außenleiterdicke nach Beschichtung und Verarbeitung
Basiskupfergewicht Mindestenddicke nach Verarbeitung Klasse 2 Mindestenddicke nach Verarbeitung Klasse 3
1/2 Unze 33.4um 38.4um
1 Unze 47.9um 52.9um
2 Unzen 78.7um 83.7um

 

CATEGORY: TERMINOLOGY

9. Was ist das “ aspect ratio ”?

Dies ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Bohrung und ihrer Länge. Wenn ein Hersteller von seiner Produktion sagt, dass sie ein „Seitenverhältnis“ von 8:1 aufweist, so bedeutet dies beispielsweise, dass der Durchmesser der Bohrung 0,20 mm bei einer Leiterplattenstärke von 1,60 mm beträgt.
Bei HDI-Strukturen beträgt das geeignete Aspekt Ratio für Microvias üblicherweise 0,8:1, wobei zur Vereinfachung der Metallisierung ein Verhältnis von 1:1 bevorzugt wird.

Illustration of aspect ratio

 

10. Was bedeutet Schulter-Metallisierung?

Als Schulter-Metallisierung wird eine durchgehende Beschichtung aus Kupfer bezeichnet, die im Hohlraum der Bohrung aufgebracht wird und bis zur Oberfläche der Leiterplatte (oder bei HDI-Aufbau bis zur Oberfläche des Kerns der Innenlage) reicht und sich auf der Oberfläche über mindestens 25 µm erstreckt.
PCB with copper wrap
Bei Klasse-2-Anforderungen muss die Dicke der Schulter-Metallisierung auf der Oberfläche mindestens 5 µm betragen. Bei Klasse-3-Anforderungen hängt dies davon ab, wo sich die Schulter-Metallisierung innerhalb des Aufbaus befindet. Wenden Sie sich an unsere Techniker, um genauere Informationen zu Klasse-3-Anforderungen zu erhalten.

 

CATEGORY: VIA HOLE

11. Welcher Verschluss wird für Durchkontaktierungen empfohlen?

 
Der bevorzugte Verschlusstyp bei einem Standardprodukt (nicht bei gedeckelten Durchkontaktierungen) ist IPC-4761 Typ VI gefüllt und bedeckt, mit dem Ziel einer vollständigen Füllung, wobei gemäß Lastenheft der NCAB Group ≥ 70 % zulässig sind. Die nachstehende Abbildung stellt Typ VI mit einer flüssigen Stopplackabdeckung dar.

PCB type VI with liquid soldermask coverage

Ein nur einseitiger Verschluss wird nicht empfohlen (auch nicht Typ II überdeckt und abgedeckt) aufgrund von Bedenken hinsichtlich chemischer Einschlüsse bzw. der Wahrscheinlichkeit, dass bei HASL-Lacken (LF und SnPb) Lötkugeln auftreten können.

 

12. Was ist eine gedeckelte Durchkontaktierung?

Durchkontaktierungen werden als gedeckelt bezeichnet, wenn über der Via-Bohrung eine Kupfer-Beschichtung aufgebracht wird, sodass die Oberfläche vollständig metallisiert ist. Bei Klasse-2-Anforderungen beträgt die Dicke der Kupfer-/Padbeschichtung mindestens 5 µm, bei Klasse-3-Anforderungen 12 µm.

Dies richtet sich danach, ob als Füllmaterial Epoxidharz oder Stopplack verwendet wird, da durch Epoxidharz die Gefahr von Blasenbildung und Ausdehnung der Füllung bei Lötvorgängen minimiert wird. Dies lässt sich als Typ VII gemäß IPC-4761 kategorisieren – gefüllte und gedeckelte Durchkontaktierungen. Diese Konstruktion wird üblicherweise bei Designs mit Vias im Pad und bei BGA-Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Dichte erfordern.

 

CATEGORY: MATERIAL

13. Muss ich beim bleifreien Löten FR4-Material mit einer hohen Tg (Tg = Glasübergangstemperatur) verwenden?

Nicht unbedingt. Hierbei müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, z. B. die Anzahl der Lagen und die Dicke der Leiterplatte, und es werden genaue Kenntnisse zum Montagevorgang benötigt (Anzahl der Lötzyklen, Zeitdauer über 260 Grad Celsius usw.). Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Material mit einem „standardmäßigen“ Tg-Wert leistungsmäßig sogar besser abschneiden kann als Materialien mit einem höheren Tg-Wert. Berücksichtigen Sie hierbei auch, dass der Tg-Wert selbst beim Löten „mit verbleitem Zinn“ überschritten wird.
Am wichtigsten ist hierbei das Verhalten des Materials bei Temperaturen über dem Tg-Wert („post Tg“). Es ist also hilfreich, die Temperaturprofile zu kennen, denen die Leiterplatte ausgesetzt wird, um die notwendigen Leistungseigenschaften bestimmen zu können.

 

14. Welche Materialeigenschaften müssen bei der Auswahl des Materials berücksichtigt werden?

 
Wir würden als Erstes folgende Eigenschaften betrachten:

CTE (thermischer Ausdehnungskoeffizient)
Ein Maß dafür, wie stark sich das Material bei Erwärmung ausdehnt. Kritisch ist die Z-Achsen-Ausdehnung – üblicherweise über dem Tg-Wert, wo die Ausdehnung stärker ausfällt. Wenn der CTE nicht ausreicht, können Fehler bei der Bestückung auftreten, da sich das Material oberhalb von Tg schnell ausdehnt.

Left image: Barrel crack/broken hole      Right image: Lifted land
 
Materialien können denselben Tg-Wert und trotzdem verschiedene CTE-Werte besitzen – ein niedrigerer CTE ist besser. Ebenso können manche Materialien über höhere Tg-Werte verfügen, gleichzeitig jedoch einen höheren (schlechteren) CTE über dem Tg-Wert („post Tg“) aufweisen.

Tg / GLASÜBERGANGSTEMPERATUR
Der Tg-Wert ist die Temperatur, bei der ein Material vom relativ steifen, glasähnlichen Zustand zu einem elastischeren und biegsamen, kunststoffähnlichen Zustand übergeht. Dieser Wert ist wichtig, da sich oberhalb von Tg die Materialeigenschaften ändern.

Td / ZERFALLSTEMPERATUR
Dies ist ein Maß für die Zersetzung des Materials. Das Analyseverfahren ermittelt, wann 5 % des Materials gewichtsmäßig verloren sind – der Punkt, an dem die Zuverlässigkeit nicht mehr gewährleistet ist und Delaminierung auftreten kann.
Leiterplatten mit erhöhter Zuverlässigkeit erfordern eine Td ≥ 340 °C.

Degradation of epoxy resin within FR4.
 
T260 / T288 / ZEIT BIS ZUR DELAMINIERUNG
Mit diesem Verfahren wird die Zeit ermittelt, nach der die Dicke der Leiterplatte bei einer vordefinierten Temperatur (in diesem Fall 260 oder 288 °C) irreversiblen Veränderungen unterliegt – d. h., wenn sich das Material so weit ausdehnt, dass Delaminierung auftritt.

 

15. Muss ich beim bleifreien Löten ein FR4-Material mit der höchsten Td (Td = Zerfallstemperatur) verwenden?

Ein höherer Td-Wert ist vorzuziehen, insbesondere wenn die Platine technisch komplex ist und einer Reihe von Wiederschmelz-Lötvorgängen unterzogen wird. Dies kann jedoch zu höheren Kosten führen. Kenntnisse zu Ihrem Montagevorgang helfen dabei, die richtige Entscheidung zu treffen.

 

16. Was ist der Unterschied zw. „Dicy“ und „NonDicy“ Härtersystemen für FR4 Epoxid?

Dicy (Dicyandiamine) ist bei weitem das gebräuchlichste Härtungssystem für Epoxy. Es ergibt typischerweise einen Td Wert von ca. 300–310°C während ein “nonDicy”, z.B. ein Phenolic Cured Epoxy, einen Td Wert von ca. 330–350°C ergibt; es erreicht damit eine höhere Temperatur-Festigkeit.

 

17. Was bedeutet „CAF“?

CAF (Conductive Anodic Filament) bedeutet eine elektrochemische Reaktion zwischen der Kupfer-Anode und Kathode, was zu einem Material-internem Kurzschluss führen kann.

 

18. Was ist die beste Leiterplatten Oberfläche für bleifrei Lötung?

Es gibt keine „beste“ Oberfläche; alle Oberflächen haben ihre Vor- und Nachteile.
Welche gewählt werden sollte, hängt von vielen Faktoren ab.
Zu weiteren Infos kontaktieren Sie bitte unsere Techniker oder besuchen sie den Beitrag zu Leiterplatten Oberflächen auf unserer Webseite.

 

19. Was sind die Regeln bzgl. Flammschutzmittel, gibt es lokale Verbote bzgl. TBBP-A was in der Elektronik vorherrscht?

Nein, eine Untersuchung ergab dass aus praktischen Erfordernissen keine Ersatz exisitiert.

 

20. Was ist der Unterschied zwischen einem Flammschutzmittel, das als Reagenz hinzugefügt wird, im Gegensatz zu einem, das als als Additivum beigegeben wird?

Ein reaktives Flammschutzmittel ist chemisch an das Epoxidharz gebunden und löst sich bei der Entsorgung nicht auf bzw. tritt nicht aus.

 

21. Wie viele Reflow-Zyklen können FR4-Materialien aushalten?

Eine präzise Antwort lässt sich hierzu kaum geben. Wir haben jedoch Tests mit Materialien mit bis zu 22 Reflow-Verfahren durchgeführt, 4 davon mit einer Spitzentemperatur von 270 °C. Die Belastung nach 22 Reflows ist beträchtlich, und es besteht die Möglichkeit einer Materialschwächung, jedoch hielten sämtliche Verbindungen stand.
Wir empfehlen, ein Material mit einem hohen Tg-Wert zu wählen, wenn mehr als 6 Lagen vorhanden sind und diese dicker als 1,6 mm sind.

FR4 test board following multiple reflows

 

CATEGORY: RoHS

22. Erfordert die RoHS bzw. WEEE Direktive eine Leiterplatten Kennzeichnung?

Nein, aber aus praktischen Gründen sollten Leiterplattem mit bleifrei HAL Oberfläche als RoHS kompatibel gekennzeichnet sein um Unklarheiten mit verbleitem HAL zu vermeiden.

 

23. Sind RoHS-kompatible Leiterplatten auch halogen-frei?

Nein, nicht notwendigerweise. Die RoHS Richtlinie verbietet zwei bromierte flame retardants, PBB (polybromided biphenyls) und PBDE (polybromided diphenyl ethers). Typischerweise in in Leiterplatten verwendet wird das bromierte flame retardant mit der Bezeichnung : TBBP-A (Tetrabromobisphenol A).

CHIEF OPERATING OFFICER