Fertigung von Starr-Flex Leiterplatten

Transcription

3D-Integration
Integrierte Bauelemente
(Embedded Components)
Integrierte Kapazitäten
Integration induktiver Bauteile
Wärmeableitende Lagen
Integrierte Widerstände
J.D. Büsselmann - straschu Leiterplatten GmbH
Anwendungsbeispiele
Flachbildschirme
Status 2Q2003
LED-Lamp
• Funktionsfähiger
Demonstrator
• Erfolgreich präsentiert
auf Philips CRE
(Concern Research
Exhibition)
• Demo- Version mit
Ferrit-Platten
• Mag-Lam-Version im
Labor getestet
Beispiel für eine realisierte Leiterplatte
- Stromrichter aus Laminaten mit eingebetteten Kapazitäten
Output elcaps
66
Output diodes
Controller Philips
TAE 1610 Switches (mounted
on bottom)
ccmm
Input elcaps
8.5 cm
Ultra thin plastic
LCT transformer
Only 4 mm
building height
Resonant
Converter
Input Filter
(not assembled)
Technische Daten:
Leistung :
100 W (mit Kühlung)
Ausgangsspannung:
Wirkungsgrad 85%
+30 V, -30 V, +15 V
Transformatorhöhe: 4 mm
Leiterplattengröße: 15 cm x 6 cm
Integration funktioneller Bauteile
z.B. C-Lam
C-Lam im Multilayer
Integration induktiver Bauteile Wärmeableitende Lagen
z.B. FPC v. Epcos; „Maglam“ v. ISOLA
FPC: Ferrite Polymer Components
z.B. IS 450 v. ISOLA
Spule auf Dünnlaminat
Prüfung der Verarbeitbarkeit von C-Lam in Bezug auf:
Ø Designkriterien
Ø Skalierungsfaktoren
Ø Prozessierbarkeit
Ø chemische Benetzbarkeit
Ø Zuverlässigkeit
20 Lagen Multilayer
Materialbesonderheiten:
Laminatstärke 40 µm mit 35 µm Cu
keramische Füllstoffe
Øchemische Benetzbarkeit :
Das Direkmetallisierungsverfahren
auf Palladiumbasis zeigt einwandfreie
Belegung der Lochwandung
C-LAM
ØZuverlässigkeit:
Vergrößerung : 50-fach
Rework
Diodendraht wird 5 mal
ein- und ausgelötet bei
310°C,
nach dem 6 mal einlöten
verbleibt der Diodendraht
in der Hülse
straschu Leiterplatten
Testauftrag Primaerwindung
ML 20 Lagen
HAL
Bohrdurchmesser 1,00 mm
Vergrößerung : 500-fach
nicht angeätzt
Innenlagenanbindung
mit Rework
Testleiterplatte für „Maglam"
Multilayer 4 Lagen
0,9 mm dick
400 µm „Maglam“
auf 0,15 mm dickem
FR 4 - Träger
Schliffposition
FR 4 - Träger
400 µm „Maglam“
auf 0,15 mm dickem
FR 4 - Träger
Lunker
Spule
geringere „Maglamstärke“ aufgrund von Harzfluss
Ergebnisse:
Ø Lunker trotz Vakuumverpressung
Anpassung der Pressparameter
Ø Optimierung des Harzflusses
Anpassung des Harzes
Ø Inhomogenitäten im „Maglam“
Spulen verhalten sich wie Berechnet
Wärmeableitende Lagen
Beispiele:
glasgewebeverstärktes Epoxidharz,
keramische Füllstoffe
Leiterplattendicke 0,5 mm
Heatsink Leiterplatte mit
Wärmeableitender 1,5 mm Kupferlage
Integrierte Widerstände
Asahi - Carbonpaste
Lagenaufbau der Versuchsmuster
Lage 1
Kupferfolie 18 µm
Gedruckter Widerstand
3 x Prepreg 1080
Lage 2
Kupferfolie 35 µm
FR-4 1,0 mm (5 x Prepreg 7628)
Lage 3
Kupferfolie 35 µm
3 x Prepreg 1080
Lage 4
Kupferfolie 18 µm
Integrierte Kapazität o. Widerstand
Muster von QPI
Erstes Produkt Status 1Q2004
Bestückungsseite
Lötseite
Maglam
C-Lam
FR4
Induktivitäten
Induktivitäten
C-Lam
FR4
Maglam
C-Lam
Induktivitäten
Maglam
FR4
Ende
Herzlichen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Holeplugging
800 µm
Paddurchmesser 450µm
gebohrt 250 µm
Juni. 2004
Füllstoff z.B. Peters PP2795
straschu Leiterplatten GmbH
Jan Dierk Büsselmann
Fertigung von
Starr-Flex Leiterplatten
Denken Sie in der 3. Dimension
Starr-Flex-Leiterplatten – Vom Design bis zur Bestückung
Nov. 2003
Fertigung von
Themen:
Vorstellung straschu
Schaltungsarten
Materialien
Herstellungsprozess
Sacklochtechnik
ECCOBOND
Flexlam-Schaltungen
Lagenaufbauten
Verschiedene LP-Muster
Nov. 2003
Fertigung von
Organigramm der straschu Gruppe
straschu
straschuHolding
HoldingGmbH
GmbH
Stuhr
Stuhr
Vorsitzender
VorsitzenderGeschäftsführer:
Geschäftsführer:A.A.Leggewie
Leggewie
straschu
straschu
ElektroElektroVertriebsVertriebsGmbH
GmbH
straschu
straschu
ElektroElektroAutomationsAutomationsGmbH
GmbH
straschu
straschu
IndustrieIndustrieElektronik
Elektronik
GmbH
GmbH
straschu
straschu
ElektronikElektronikSysteme
Systeme
GmbH
GmbH
straschu
straschu
Leiterplatten
Leiterplatten
GmbH
GmbH
Rostock
Rostock
Leiterplatten
Leiterplatten
GmbH
GmbH ++ Co.
Co.
KG
KG
Stuhr
Stuhr
straschu
straschu
Rostock
Rostock
ElektroElektroVertriebs
Vertriebs
GmbH
GmbH
Rostock
Rostock
Stuhr
Stuhr
Stuhr
Stuhr
Stuhr
Stuhr
Oldenburg
Oldenburg
Rostock
Rostock
Geschäftsführer
Geschäftsführer
D.
D. Stobbe
Stobbe
Geschäftsführer
Geschäftsführer
R.
R. Wiese
Wiese
Geschäftsführer
Geschäftsführer
L.
L. Dreher
Dreher
Geschäftsführer
Geschäftsführer
A.
A. Leggewie
Leggewie
Geschäftsführer
Geschäftsführer
G.
G. Nitsch
Nitsch
Geschäftsführer
Geschäftsführer
A.
A. Leggewie
Leggewie
Geschäftsführer
Geschäftsführer
J.J. Neutzling
Neutzling
Niederlassung
Niederlassung
Hamburg
Hamburg
Nov. 2003
Fertigung von
Wir über uns
l Gründung
1975
l Mitarbeiter
95 Personen
l Firmensitz
Oldenburg
l Betriebsfläche 4.200 m2
l QM-System
DIN EN ISO 9001
ESA-Zertifizierung
(European Space Agency)
Ul-Zulassung
Nov. 2003
Fertigung von
Schaltungsarten
1.) einseitig flexibel
(ef)
ohne oder mit Verstärkung
2.) doppelseitig flexibel (df)
3.) mehrlagig flexibel; Multiflex (mf)
4.) starr-flex
o symmetrischer Lagenaufbau
o asymmetrischer Lagenaufbau
Nov. 2003
Fertigung von
Kupferfolien
ED Kupfer
elektrolytisch abgeschieden
Duktilität:
ca. 3 % - 8 %
Standarddicken: 17,5 µm; 35 µm; 70µm
Anwendung:
Vorwiegend im starren Bereich
RA Kupfer
Walzkupfer mit Temperung
Duktilität:
ca. 10 % bis 15 %
Standarddicken: 17,5 µm; 35 µm; 70µm
Anwendung:
Vorwiegend im flexiblen Bereich
Nov. 2003
Fertigung von
Polyimid mit Acrylklebesystem
Kupfer (17); 35; (70)µm
Kleber 25 µm
Polyimid (25); 50; (75) µm
Kleber 25 µm
Kupfer (17); 35; (70)µm
Nov. 2003
Fertigung von
Polyimid „ohne“ Acrylklebesystem
AP-Material
Kupfer (17); 35; (70)µm
Ankerpolyimit 3 - 7 µm
Polyimid 50 µm gesamt
Dickentoleranz +/- 12%
Ankerpolyimit 3 - 7 µm
Vorteile:
-Niedrige Z-Achsenausdehnung
Kupfer (17); 35; (70)µm
- Brennbarkeitsklasse 94 V-0
- hohe Temperaturbeständigkeit 288°C/10 sec.
Nov. 2003
Fertigung von
Flexibles Basismaterial
Acrylkleber
kleberlos ( AP )
Deckfolie
Werkstoff:
Polyimid (PI)
Polyimid (PI)
Polyimid (PI)
Aussehen:
gelb-braun
gelb-braun
gelb-braun
Wasseraufnahme:
1,3% / 24 h
0,8% / 24 h
1,3% / 24 h
Durchschlagfestigkeit:
160 kV / mm (DC)
160 kV / mm (DC)
160 kV / mm (DC)
Standartdicke:
50 µm PI +
Acrylkleber
50 µm PI
25 µm PI mit 25 µm
Acrylkleber
Cu Kaschierung:
18 ; 35 µm
18 ; 35 ; 70 µm
--
Max Betriebstemperatur der LP:
( 105 °C )
( 105 °C )
( 105 °C )
Temperaturbeständigkeit:
288 °C / 10 sec.
288 °C / 10 sec.
288 °C / 10 sec.
Handelsbezeichnung:
Kapton ; Pyralux®
Kapton ; Pyralux®
Kapton ; Pyralux®
3,2
3,6 bis 4,0
Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz: 3,6 bis 4,0
® Warenzeichen der Fa. Du Pont
Nov. 2003
Fertigung von
Klebesysteme ( Verbundmaterial )
No Flow Prepreg
Werkstoff:
Glasfaser mit Epoxydharz beschichtet
Aussehen:
gelb-braun
Wasseraufnahme:
0,1 %
Durchschlagfestigkeit:
52 kV / mm (DC)
Standartdicke:
45 µm (104 Gewebe) ; 50 µm (106 Gewebe) ; 75 µm ( 108 Gewebe)
Cu Kaschierung:
-
Max Betriebstemperatur der LP:
( 105 °C )
288 °C / 10 sec. (Lötbar)
Handelsbezeichnung:
No Flow Prepreg
Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz: bei 1,5 mm ~4,8 ; bei 0,2 mm ~4,3
Vorteil:
Nov. 2003
geringe Z-Achsenausdehnung
Fertigung von
Klebesysteme ( Verbundmaterial )
Vor- u. Nachteile
Epoxy
Acryl
Haftfestigkeit:
ca. 0,9 KN/m
ca. 1,6 KN/m
Temperaturbeständigkeit
ca. 260°C/5 sec.
ca. 288°C/10 sec.
Ul Zulassung
94 V- 0
keine
bzw. 94 V – 0 bei FR
Material
(FR = flame resistant)
Plasma nicht notwendig
Plasma notwendig
preisgünstiger
Nov. 2003
Fertigung von
Flexlaminat mit
geätztem Leiterbild
Nov. 2003
Fertigung von
Deckfolie
Nov. 2003
Fertigung von
Verbundlaminat
Nov. 2003
Fertigung von
Starres Laminat
Nov. 2003
Fertigung von
Kupferfolie
Nov. 2003
Fertigung von
Prozessablauf anhand einer starr-flexiblen Leiterplatte
Nov. 2003
Fertigung von
Aufbau der starr-flexiblen Leiterplatte
Lage
CU
S tärk e
BS
Cu
5
2
CU
35
3
Cu
35
4
Cu
35
5
Cu
35
LS
Cu
5
Film s chicht
S c hic htaufbau
M ate rialart
Dick e in m
µ
FR4
360
No Flow Pr.
No Flow Pr.
75
75
Deckfolie
50
Flexmat.
50
Deckfolie
50
No Flow Pr.
75
No Flow Pr.
75
FR4
360
theor. ENDDICKE (s.u.)
Toleranz der Enddicke
1,27 mm
+-12%
Enddicke ohne galv. Schichten
Nov. 2003
Fertigung von
„Netzplan“ zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte
D
starre
Lagen
A
ArbeitsVorbereitung
C
B
flexible
Lagen
Deckfolie auf
flexible Lagen
pressen
F
starrflexible
Leiterplatte
pressen
E
Verbundmaterial
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Innenlagenanbindung
ohne Thermotest
Nov. 2003
mit Thermotest
Fertigung von
Sacklochtechnik
Nov. 2003
Fertigung von
Versiegeln von Übergangskanten für starr-flexible
Leiterplatten ( ECCOBOND )
Prinzipdarstellung
Starrer Bereich
Flexibler Bereich
ECCOBOND
Kenndaten:
Werkstoff:
Epoxidharz
Handesbezeichnung:
ECCOBOND
-55°C bis + 120 °C
Farbe:
transparent
Spannungsfestigkeit:
15,6 KV / mm
Dieelektrizitätskonstante:
Nov. 2003
5
Fertigung von
Kantenversiegelung
Nov. 2003
Fertigung von
Flexlam-Schaltungen
Vorteil: Material preisgünstiger
Nachteil: Biegeradius größer
Nov. 2003
Fertigung von
Verschiedene Lagenaufbauten
706402
Lagenzahl:
Lagenaufbau
Vorschlag
6
0
712082
4
davon flexibel:
straschu
Leiterplatten
GmbH
Lagerort:
LP- TYPE
Kunde:
26135 Oldenburg
Lagenzahl:
Lagerort:
LP- TYPE
Kunde
Anmerk.:
Lage
CU
2
Cu Stärke Film- Schichtaufbau
Schicht
BS Cu *
Material
Art
MaterialBezeichnung
M a t e ria la rt
Bereich 1u.2
0,41 18 xx
410
abätzen
3
Cu
4
No Flow Pr
108
75
No Flow Pr
108
75
No Flow Pr
104
45
Deckfolie
LF 0110
50
Flexmat.
AP9121R
50
35
Cu
Cu
LF0212
125
AP9121R
50
35
Flexmat.
5
Cu
Cu
LF 0110
5
Cu
35
6
Cu
35
7
Cu
35
8
Cu
35
50
No Flow Pr
No Flow Pr
104
108
45
75
No Flow Pr.
108
75
9
Cu
35
10 Cu
35
abätzen
FR4
LS Cu *
0,41 18 xx
410
18
xx nur doppelseitig kaschiertes Material verwenden
Summe:
176 µm
Dicke ohne Cu im µm
plus Cu bei Faktor:
ENDDICKE in mm
Toleranz der Enddicke:
Anmerkung:
Nov. 2003
50%
1535
88
1,62
0,36 18 35
360
108
108
75
75
No Flow P.
104
45
Dec kfolie
LF 0110
50
Flexmat.
AP9121
50
Dec kfolie
LF 0110
50
No Flow Pr.
104
45
No Flow P.
Dec kfolie
104
LF 0110
45
50
Flexmat.
AP9121
50
Deckfolie
LF 0110
35
35
Deckfolie
FR4
No Flow P.
No Flow P.
35
35
Verbundfolie
4
Cu
11 Cu
35
LS
18
386 µm Cu
+ - 12 %
Aus gleichs pols ter LF0220
50
No Flow Pr.
104
45
No Flow P.
Dec kfolie
104
LF 0110
45
50
Flexmat.
AP9121
50
Deckfolie
LF 0110
50
No Flow Pr.
104
45
No Flow P.
Deckfolie
104
LF 0110
45
50
Flexmat.
AP9121
50
Deckfolie
LF 0110
50
No Flow P.
104
45
No Flow P.
No Flow P.
108
108
75
75
0,36 18 35
360
FR4
Cu
M ate rialbe ze ic hnung
Dic ke in µ
m
starr
35
Dicke
in µm
3
Bereich 3 u.4
18
18
FR4
2
Cu
Leiter platten
GmbH
26135 Oldenburg
Starrflex mit sog. Stufentechnik
Anmerkung:
Lage
straschu
8
davon flex ibel:
S tä
rk e Film s c hic ht
starr
BS Cu
0
Lagenaufbau
12
Basismaterialdicke in µm
plus Cu in µm bei Faktor:
ENDDICKE in mm
Toleranz der Enddicke:
1980
70%
270
2,25
+ - 12 %
Fertigung von
6 Lagen, davon 4 flexibel
Nov. 2003
Fertigung von
Starrflexible Leiterplatte
12 Lagen, davon 4 flexibel
Nov. 2003
Fertigung von
Gebohrte
Deckfolie
Nov. 2003
Flexible
Lötstoppmaske
Fertigung von
ESO Teleskop
in Chile
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
DLR
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Sacklochtechnik am Beispiel einer zwei Lagen Flex-LP
Nov. 2003
Fertigung von
Sackloch einseitig gelasert
in 50 µm Polyimid
Sackloch galvanisiert
Nov. 2003
Fertigung von
Sackloch angeätzt
Sackloch nicht angeätzt
Nov. 2003
Fertigung von
Sackloch-Seite
BGA-Seite
Nov. 2003
Fertigung von
LongFlex
Kunde: ESO
Erste Starr-Flex mit
erhöhten Längenanforderungen
Nov. 2003
Fertigung von
Anwendungsgebiete:
• Medizintechnik
• Luft- und Raumfahrt
• Automobil
• Maschinensteuerung
• Sensortechnik
• Militär- und Systemtechnik
• Beleuchtungssysteme
• Anzeigen- und Notfallsysteme
• Messtechnik
• Robotertechnik
Nov. 2003
Fertigung von
LongFlex nach dem
Bestücken
ohne Nutzenrahmen
Nov. 2003
Fertigung von
Leiterplatte bei
der Montage
Nov. 2003
Fertigung von
Leiterplatte nach der Montage
Nov. 2003
Fertigung von
Nov. 2003
Fertigung von
Informationen zu den Vorträgen
http://www.ged-pcb-mcm.de
http://www.straschu-lp.de
http://www.atlas-elektronik.de
Nov. 2003
Fertigung von
Auszüge aus Starr-Flex-Richtlinie
Nov. 2003
Fertigung von
Herzlichen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Nov. 2003

Fertigung von Starr-Flex Leiterplatten

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