Technische Parameter von Leiterplatten, die durch Techno

Technische Parameter von Leiterplatten, die
durch Techno-Service S.A. hergestellt
werden
jh
Inhaltsverzeichnis
1. Parameter der Basismaterialien, die bei der Produktion von Leiterplatten eingesetzt werden................................. 3
1.1. Eingesetzte Basismaterialien ................................................................................................................................. 3
1.2. Toleranzen der Schaltungsenddicken .................................................................................................................... 3
1.3. Basismaterialien von mehrschichtigen Schaltungen ............................................................................................. 3
1.4. Basisparameter von Basismaterialien ................................................................................................................... 4
1.5. Löttstopplacke und Beschreibungen ....................................................................................................................... 4
1.6. Abdeckung der Lötfelder ......................................................................................................................................... 5
2. Mechanische Bearbeitung gedruckter Schaltungen ....................................................................................................... 5
2.1. Bohren (CNC) ........................................................................................................................................................... 5
2.2. Fräsen ...................................................................................................................................................................... 6
2.3. Ritzen ...................................................................................................................................................................... 6
2.4. Abschrägung............................................................................................................................................................ 7
2.5. Tiefenfräsen ............................................................................................................................................................ 7
2.6. Verlegen der Leiterplatten im Nutzen .................................................................................................................... 7
3. Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania. ............................................................... Błąd! Nie zdefiniowano zakładki.
3.1. Typen der Vias......................................................................................................................................................... 8
3.2. Ausstattung der ...................................................................................................................................................... 8
4. Kritische Parameter des Mosaiks - DRC Parameter........................................................................................................ 8
4.1. Mindestentfernungen und Dicke der Leiterbahnen .............................................................................................. 8
4.2. Mindestringe und Entfernungen der Öffnungen ................................................................................................... 9
4.3. Leiterplatten mit Alu-Kern ............................................................................................................................... 9
5. Kennzeichnung der Schaltungen .................................................................................................................................. 11
5.1. UL-Nichtbrennbarkeitszertifikat ............................................................................................................................ 11
5.2. Datierung............................................................................................................................................................... 11
5.3. Andere Kennzeichnungen ..................................................................................................................................... 11
6. Liste verwendeter Abkürzungen und Kennzeichnungen ............................................................................................ 11
2
1. Parameter der Basismaterialien, die bei der Produktion von Leiterplatten
eingesetzt werden
−
−
−
Wir stellen folgende gedruckte Schaltungen her:
einseitige auf Laminaten: FR4 (NPTH-Bohrungen), Aluminium (NPTH-Bohrungen), Rogers (NPTH-Bohrungen);
doppelseitige auf Laminaten: FR4 (PTH-Bohrungen / halbmetallisierte / NPTH-Bohrungen), Aluminium (NPTHBohrungen), Mikrowellentyp Rogers (PTH-Bohrungen / NPTH-Bohrungen - abhängig vom Laminattyp);
mehrschichtige bis zu 8 Schichten auf FR4-Laminat (PTH-Bohrungen / NPTH-Bohrungen).
1.1. Eingesetzte Basismaterialien
Die Parameter von Basismaterialien, die bei der Produktion von gedruckten Schaltungen verwendet werden,
befinden sich in Tabelle 1. Wir fertigen die Leiterplatten auf Laminaten von der Dicke im Bereich 0,2 - 3,2 mm. Auf
Lager haben wir FR4-Laminate mit einer Dicke [mm]: 0,2; 0,36; 0,5; 0,6; 0,71; 0,8; 1,0; 1,2; 1,55; 2,0; 2,4; 3,2.
Tab. 1. Basisparameter von Basismaterialien.
Laminatdicke [mm]
Typ / Kennzeichnung des Laminats
FR4
0,23,2
Aluminium (2 W/mK)
1,03,2
Rogers: RO4000, RO3000,
ausgewählt für das
RT/duroid®5870 / 5880
konkrete Projekt
*
*
Basisdicke Cu [µm]
18105
35, 70, 105
Tg [C]
140
entfällt
CTI [V]
175249 (PLC3)
>600 (PLC0)
18, 35, 70
entfällt
entfällt
* Laminate mit höheren Parametern von Tg und/oder CTI sind auf Anfrage erhältlich.
1.2. Toleranzen der Schaltungsenddicken
Die Auflistung der zulässigen Grenzdicken, die auf den Laminaten FR4 bei ein- und doppelseitigen Schaltungen
ausgeführt werden (Gesamtdicken der Leiterplatten) wurde in Tabelle 2 dargestellt.
Tab. 2. Toleranzen der Laminatdicken.
Zulässiger DickeBereich
der fertigen
Basislaminatdicke Basiskupferdicke
Schaltungen
[mm]
[mm]
[mm]
mind.
max.
18 µm
0,38
0,43
0,2
35 µm
0,47
0,52
70 µm
0,49
0,62
18µm
0,53
0,60
0,36
35 µm
0,61
0,69
70 µm
0,71
0,79
0,018
0,87
0,97
0,035
0,95
1,05
0,71
0,07
1,05
1,15
0,105
1,15
1,22
Basislaminatdicke Basiskupferdicke
[mm]
[mm]
0,50
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,55
2,00
2,40
3,20
0,018
0,018
0,018
Dicke von Cu
eingerechnet in
das
Basislaminat
Zulässiger DickeBereich der fertigen
Schaltungen [mm]
mind.
max.
0,66
0,76
0,76
0,86
0,93
1,08
1,10
1,25
1,30
1,45
1,50
1,65
1,65
1,80
2,07
2,27
2,47
2,67
3,24
3,50
1.3. Basismaterialien von mehrschichtigen Schaltungen
Basismaterialien, die zur Produktion von gedruckten Schaltungen verwendet werden, befinden sich in Tabelle 3.
Der typische Wert des Tg-Parameters beträgt 140C und CTI bis 249 V. In unserem Angebot finden sie auch Laminate
mit höheren Werten dieser Parameter.
Materialtyp
Kern
Prepreg
Kupferfolie
Tab. 3. Parameter von Basismaterialien, die zur Produktion von mehrschichtigen Schaltungen eingesetzt werden
Dicke [mm]
Anmerkungen
0,10; 0,20; 0,36;
Die maximale zulässige Kerndicke beträgt 2,8 mm. Die maximale Basiskupferdicke des Kerns beträgt
0,50; 0,71; 1,00
105 µm (Kupferdicke der Leitschichten auf den inneren Schichten einer mehrschichtigen Schaltung)
Typ 1080 – 0,06
Die Mindestanzahl von Prepregs zwischen den Schichten beträgt 2. Daraus ergibt sich die kleinst zu
Typ 2125 – 0,09
erzielende Entfernung zwischen benachbarten Schichten, die bei ca. 0,12 mm (2 x Prepreg 1080) liegt.
Typ 7628 – 0,18
0,018; 0,035; 0,070 Verwendet als externe Leitschicht.
3
In den Schaltungen dieses Typs kann man folgende Kupferschichtdicken erzielen:
− an den externen Schichten (Enddicken) [µm]: 35; 70; 105; 140; 170; 210; 240;
− an den internen Schichten [µm]: 18; 35; 70; 105.
a)
Cu 35 µm
c)
Prepreg 7628 (180 µm)
Prepreg 7628 (180 µm)
Kern 0,71 mm Cu 35/35 µm
Prepreg 7628 (180 µm)
Prepreg 7628 (180 µm)
Cu 35 µm
Cu 35 µm
Prepreg 2125 (90 µm)
Prepreg 1080 (60 µm)
Kern 0,2 mm Cu 35/35 µm
Prepreg 2125 (90 µm)
Prepreg 1080 (60 µm)
b)
Cu 35 µm
Prepreg 2125 (90 µm)
Prepreg 2125 (90 µm)
Kern 0,2 mm Cu 35/35 µm
Prepreg 1080 (60 µm)
Prepreg 2125 (90 µm)
Kern 0,36 mm Cu 35/35 µm
Prepreg 1080 (60 µm)
Prepreg 7628 (180 µm)
Kern 0,2 mm Cu 35/35 µm
Prepreg 1080 (60 µm)
Prepreg 2125 (90 µm)
Kern 0,36 mm Cu 35/35 µm
Cu 35 µm
Prepreg 2125 (90 µm)
Prepreg 2125 (90 µm)
Cu 35 µm
Abb. 1. Standardmäßiger Lagenaufbau von 4- (a), 6- (b) und 8-Lagen (c) Leiterplatten.
Der standardmäßige Lagenaufbau (Englisch: build-up, stack-up) der mehrschichtigen Schaltungen wurde in Abb. 1
dargestellt. Dort befinden sich Querschnitte der Stapel, Parameter der eingesetzten Kerne und Prepregs sowie
Enddicken der Kupferfolie einzelner Leitschichten.
Neben den typischen Lösungen bieten wir auch außerstandardmäßige Lagenaufbau, bei denen wir Typ und Dicke
einzelner Stapelbestandteile an die Kundenanforderungen anpassen.
1.4. Basisparameter von Basismaterialien
Neben den o.g. Stoffen bieten wir auch Laminate mit außerstandardmäßigen Parametern an. Über einen Teil von
diesen verfügen wir dauerhaft und andere bestellen wir bei konkreten Aufträgen, gem. der Kundenanforderungen.
Unten wurden beispielhafte außerstandardmäßige Laminatparameter dargestellt:
 Tg: 150C, 180C;
 CTI: PLC0 ≥ 600 V;
 Dicke des Endkupfers: bis 240 µm;
 Halogen free-Laminate;
 ALU-Laminate mit einem TC > 2 W/mK (bis 5 W/mK);
 ALU-Laminate - ohne Anodisierung.
1.5. Löttstopplacke und Beschreibungen
Lötstopplacke
Wir verwenden Lötstopplacke (Englisch: soldermask) basierend auf den Stoffen der Firma Peters, Serie SD24XX.
Unten wurden die angebotenen Farben der Lötstopplacke und deren Glänzgrad dargestellt:
− grün - Halbmatt-Stopplack vorhangweise aufgetragen (Standard) oder glänzend,
− weiß:
 leicht glänzend - Standard (silk mat),
 leicht glänzend - der während der Montage in hoher Temperatur nicht gelb wird (silk mat TSW),
 glänzend für LED-Anwendungen. Der Stopplack wird nicht gelblich während der Montage in hoher Temperatur
und verfügt über einen hohen Lichtreflexfaktor.
− blau - leicht glänzend (silk mat),
− rot - leicht glänzend (silk mat),
− schwarz - halbmatt (semi mat) oder matt (extra mat),
− gelb - leicht glänzend (silk mat).
4
Abziehlack
Wir verwenden den Stopplack Peters SD955, womit wir die PTH Bohrungen mit einem Maximaldurchmesser von
1,9 mm verdecken. Der Stopplack wird nach der endgültigen Produktionsetappe auf eine oder beide Schichten der
fertigen Schaltung aufgetragen. Die mittlere Dicke eines Abziehlacks beträgt ca. 0,3 mm.
Graphit
In dieser Technologie besteht die Möglichkeit, ausgewählte Bereiche der Platine mit einer Graphitschicht
auszulegen, meistens sind das Kontaktblätter z.B. an Tastaturen. Die Elemente auf dem Graphitstopplack müssen um
10 mils (0,254 mm) im Verhältnis zu den Mosaikelementen vergrößert werden. Die freie Stelle auf der Soldermask
muss die gesamte Fläche des Graphitelements freigeben.
Positionsdruck
Bei Beschreibungsschichten, die über Siebdruck aufgetragen werden, verwenden wir Peters Farben der Serie
SD24XX. Die Mindestbreite der Beschreibungslinie beträgt 4 mils (ca. 0,1 mm). Elemente der Beschreibungen, die auf
die Lötpads gelangen oder über den Umriss der Platte hinausgehen, werden immer entfernt. Die Beschreibungen
werden in folgenden Farben ausgeführt: weiß (Standard), blau, rot, schwarz und gelb.
1.6. Abdeckung der Lötfelder
Die freigelassene Kupferfelder können in drei Varianten ausgeführt werden, was in Tabelle 4 dargestellt wurde.
Man darf nicht vergessen, dass die Beschichtung nur auf die freigegebenen Kupferbereiche, die ohne den Lötstopplack
sind, aufgetragen wird.
Tab. 4. Erhältliche Beschichtungen der Lötpads.
Andere Bezeichnung
Dicke der
Anmerkungen
Beschichtung
HAL
HAL-bleifrei, HASL,
1 µm – 40 µm Die Fläche ist nicht perfekt glatt und man kann keine konkrete Dicke der
Pb free
bleifreie Verzinnung
Beschichtung erreichen.
ENIG
chemische
Goldschicht:
Notwendig, wenn:
Vergoldung,
0,04 µm –
− Die Basislaminatdicke kleiner als 0,8 mm ist,
Immersion Gold
0,12 µm
− BGA- oder µBGA-Bauteile auftreten,
Nickelschicht: − blinde/vergrabene Vias auftreten,
4,0 µm – 6,0
− Leiterbahndicken und -breiten 4 Mils betragen,
µm
− einseitige SMD auftreten und die Mindestentfernung zwischen den Padrändern 8
Mils oder weniger beträgt,
− doppelseitige SMD auftreten und die Mindestentfernung zwischen den
Padrändern 12 Mils oder weniger beträgt,
− die Laminatdicke ≥ 1,55 mm beträgt und gleichzeitig metallisierte Slots au treten,
− halbmetallisierte Spalten und Öffnungen auftreten,
− an den Rändern Halböffnungen und Halbspalten auf treten.
Empfohlen, wenn:
− die Metallisierung von Rändern oder metallisierte Slots auftreten,
− eine Randverbindung auftritt.
Ohne
Das Kupfer verfügt über keine Schutzschicht, wodurch es aufgrund der Oxidation


Abdeckung
matt wird.
Typ
2. Mechanische Bearbeitung gedruckter Schaltungen
2.1. Bohren (CNC)
Das Bohren wird für die Anfertigung von PTH/ halb PTH/ NPTH Bohrungen mit einem maximalen Durchmesser von
6 mm verwendet - größere Öffnungen werden gefräst. Grundsätzliche Parameter der Bohrung sind:
 Mindestdurchmesser des Bohrers: ……………………………………………………………………...…………………………..…………….. 0,25 mm
……………………………………..………………………………...…… 0,15 mm
 Mindestdurchmesser der PTH Bohrungen:
………………………………………………………………………….… 1,5 mm
 Maximaler Durchmesser des vergrabenen Vias:
………..………………………………………….. +0,1 mm / -0,05 mm
 Standardtoleranz des Durchmessers von PTH Bohrungen:
…………….…………………………………. +0,1 mm / -0,05 mm
 Standardtoleranz des Durchmessers von NPTH Bohrungen:
……………………..……………………………… +0,1 mm / -0,05 mm
 Standardtoleranz der Maße metallisierter Spalte:
5
 Der maximale Durchmesser einer Bohrung beträgt 6 mm - größere Öffnungen werden gefräst.
Es besteht die Möglichkeit, die Bohrungen mit einer außerstandardmäßigen Durchmessertoleranz auszuführen
(z.B. 0,05 mm). In dem Fall müssen die Informationen zu der erwarten Toleranz der Öffnungen auf der Bestellung
angeben werden. Darüber hinaus muss bestimmt werden, welche Öffnungen unter Verwendung der geforderten
Toleranz ausgeführt werden sollen.
2.2. Fräsen
Das Fräsen (Englisch: routing, milling) wird bei der mechanischen Bearbeitung der Ränder von
Platinen/Nutzen, dem Fräsen von Spalten/Ausschnitten und bei der Ausführung von großen Öffnungen (>6
mm) eingesetzt sowie beim Fräsen von Nutzen unter Anwendung von Brücken. Grundsätzliche Parameter des
Fräsens sind:
 Mindestdurchmesser des Fräsers:
 Standarddurchmesser des Fräsers:
 Zugängliche Fräsdurchmesser [mm]:
 Standardtoleranz des Fräsens:
…………………………………………………………………...………….…..……… 0,6 mm
………………………………………….……..………………………………..… 2,0 mm
……………………………………….……………………………………….… 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,4
………..………………………………………………………………….. 0,1 mm
Das Verwenden eines Fräsers, bei dem der Durchmesser des Werkszeugs kleiner als 2 mm ist, muss immer auf der
Bestellung angegeben werden, wenn es sich nicht eindeutig aus dem Projekt ergibt. Man darf nicht vergessen, dass
die im Projekt eingesetzten untypischen Fräser, z.B. mit einem Werkzeug mit kleinem Durchmesser (kleiner als 1,5
mm), zu einer deutlichen Preissteigerung führen können. Es besteht auch die Möglichkeit, eine außerstandardmäßige
Toleranz des Fräsens einzusetzen - solche Information muss auf der Bestellung angegeben werden. Man muss dann
bestimmen, welches Maß der Platine mit der angegebenen Toleranz ausgeführt werden kann (am besten auf der
Zeichnung).
2.3. Ritzen
Das Ritzen (Englisch: V-cut, scoring) beruht darauf, dass Platinen / Nutzen angeschnitten werden und dass man
die Platinen dadurch nach der automatischen Bestückung einfach depenelisieren kann. Die Schneidlinien verlaufen
senkrecht und/oder waagerecht, dauerhaft und schrittweise (skipping). Auf der Abb. 2a sind die Standardlinien des
Ritzens grün dargestellt. Es gibt keine Möglichkeit, Ritzen bei einer schrägen Linie einzusetzen (rote Linie).
(a)
Nutzen
(b)
Ritzenlinien
Platine / Nutzen
Platine / Nutzen
y
x
Abb. 2. Standardmäßige und nicht zugelassene Ritzenlinien (a) sowie die Verteilung der Ritzenplatinen auf dem Skipping (b).
Abb. 2b stellt ein Beispiel des schrittweisen Ritzens (skipping) dar, indem die Ritzenlinie nicht auf der ganzen
Länge durchgezogen ist. In diesem Fall muss die Entfernung ohne Ritzen zwischen den benachbarten Platinen
(Entfernung "A" aus Abb. 2b) mindestens 10 mm betragen, damit die benachbarte Platte, die dem Ritzen nicht
unterliegt, nicht beschädigt wird.
Grundsätzliche Parameter des Ritzen sind:
 die Mindestdicke des Laminats, die geritzt werden kann: ……………… 0,5 mm
 doppelseitiges Ritzen: ………………………………………….……..……………… bei Laminaten mit einer Dicke ≥ 0,8 mm
………….…..………………………….…………………… bei Laminaten mit einer Dicke < 0,8 mm
 einseitiges Ritzen:
……………..…………………………………………… 0,1 mm
 Toleranz der Ritzenlinie:
Die Mindestdicke des nichtgeritzten Teils bei einseitig geritzten Laminaten beträgt 0,15 mm. Dies betrifft Laminate
mit einer Dicke im Bereich ≥0,5 mm und <0,8 mm. Angefangen bei 0,8 mm bis zu < 2,4 mm belassen wir
standardmäßig 0,3 mm nichtgeritzten Laminats. Bei Laminaten mit einer Dicke von 2,4 mm und größer stellt der
nichtgeritzte Teil 20% der Laminatdicke dar.
6
Die minimalen zulässigen Entfernungen der Mosaikelemente von der Ritzenlinie sind in der Tabelle 5 dargestellt.
Tab. 5. Mindestentfernung der Wege, Pads oder Massen von der Ritzenlinie.
FR4 Laminatdicke [mm]
0,55
0,80
1,00
1,20
1,55
Mindestentfernung [mm]
0,15
0,21
0,26
0,31
0,4
2,00
2,40
0,52
0,62
2.4. Abschrägung
Die Abschrägung (Englisch: chemfering) beruht auf dem queren (doppelseitigen) Abschneiden der Plattenrändern,
meistens an der Randverbindung, um die Bestückung des Verbindungskamms im Sitz zu vereinfachen (Abb. 3). Dieser
Vorgang kann auf zwei Arten durchgeführt werden:
− Standardabschrägung - wird auf der gesamten Länge des Plattenrandes (an einer dedizierten Maschine)
ausgeführt. Wenn die Platinen im Nutzen sind, muss der abgeschrägte Rand nach Außen gerichtet und darf nicht
mit einem Rahmen verdeckt werden.
− schrittweise Abschrägung (skipping) - wird dann ausgeführt, wenn die abgeschrägten Ränder sich im Innern des
Nutzens befinden (der abgeschrägt Rand ist nicht von Außen zugänglich). Wird über das Ritzen realisiert und im
Zusammenhang damit muss man die gleichen zulässigen Mindestentfernungen zwischen den Platinen wie bei
dem schrittweisen Ritzen einhalten (Abb. 2b).
Parameter der Abschrägung sind:
…………………………………………………………………………...…………..…….…..………
 Mindestwinkel der Abschrägung:
30
……………………………………………………….……..………………………………..……
 Standardwinkel der Abschrägung:
45
…..……………………………….…………………………
X=0,675 mm (Abb. 2)
 bei einem Laminat mit der Dicke 1,55 mm und Winkel 45
……………..……………………………………………… X=1,170 mm (Abb. 2)
 bei einem Laminat mit der Dicke 1,55 mm und Winkel 30
Abb. 3. Vorbereitung des Verbindungskamms zur Abschrägung.
2.5. Tiefenfräsen
Das Tiefenfräsen (Englisch: z-routing) wird bei FR4-Laminaten ausgeführt und beruht auf dem Fräsen einer
bestimmten Leiterplatte bis zur gewünschten Tiefe (Entfernung des Laminats in der Z-Achse). Dieses Verfahren kann
auf einer oder zwei Seiten der Schaltung ausgeführt werden. Standardmäßig wird es mit einem Fräsdurchmesser von 2
mm ausgeführt.
Man darf nicht vergessen, dass das Tiefenfräsen zeitaufwändiger als das Standardfräsen ist. Aus diesem Grund
muss man vor der Bestellung absprechen, wenn auf der Platine größere gefräste Bereiche auftreten sollen.
2.6. Verlegen der Leiterplatten im Nutzen
Größere Serien von Platinen, die zur automatischen Bestückung vorgesehen sind, werden im Nutzen (Multiblocks)
platziert. Normalerweise bleiben entlang der längeren Nutzensseiten die Laminatfragmente (Rahmen), die zur
Befestigung vom Nutzen in den Bestückungsautomaten vorgesehen sind.
Im Nutzen werden auch Platinen gefertigt, wenn eine Seite der gedruckten Schaltung kürzer als 30 mm ist. Für
solche Platinen bilden wir ein Nutzen selbstständig, d.h. im Fall, wenn wir keinen angegebenen Nutzen erhalten.
Abhängig von der mechanischen Bearbeitung unterteilt man drei Typen von Nutzen:
a) Geritzter Nutzen, der für Platinen mit rechteckigem Umriss empfohlen wird, insbesondere bei Alu-Leiterplatten.
Dann werden die Schaltungen im Standard eng verlegt, mit einem 6 mm Rahmen entlang den längeren
Nutzenrändern.
b) Gefräster Nutzen mit Brücken ohne Perforation. In diesem Fall werden die Platinen mit Entfernungen von 2 mm
verlegt, mit Brücken, die jeweils nach 50 mm aufgetragen werden, und einem 7 mm Rahmen.
c) Gefräster Nutzen mit perforierten Brücken. In dem Nutzen werden die Platinen mit Entfernungen von 2 mm
verlegt, mit Brücken, die jeweils nach 50 mm aufgetragen werden, und einem 7 mm Rahmen. Zusätzlich werden
in den Brücken Hilfsöffnungen (Perforationen) ausgeführt, die das Herausbrechen der Schaltung aus dem Nutzen
erleichtern.
d) Gemischter Nutzen. Verbindet die Eigenschaften eines Nutzens mit Ritzen und Fräsen.
7
3. Vias
3.1. Typen der Vias
Wir fertigen drei Arten von metallisierten Vias, die in Abb. 3 dargestellt sind. Standard Vias (Englisch: vias,
markiert als A auf der Abb. 4) werden in doppelseitigen und mehrschichtigen Schaltungen ausgeführt. Diese
ermöglichen eine elektrische Verbindung der Mosaike auf den Seiten TOP und BOTTOM und den Innenschichten, denn
sie verlaufen durch die gesamte Plattendicke. Die Mindestdicke des Zwischensteckers beträgt 0,15 mm (Durchmesser
eines fertigen Zwischensteckers)
Blind Vias (Englisch: blind vias, gekennzeichnet als B in
Abb. 4) werden ausschließlich bei mehrschichtigen
Prepregs
Schaltungen ausgeführt. Diese garantieren die Verbindung
einer der externen Schichten der Schaltung (TOP oder
Kern
BOTTOM) mit der internen Schicht oder den internen
Schichten, denn sie werden bis zur geforderten Tiefe
Prepregs
gebohrt. Für solche Zwischenstecker werden folgende
technologische Bedingungen verwendet:
Abb. 4. Plattenquerschnitt mit sichtbaren Typen der
− Mindestdurchmesser des Zwischensteckers - 0,15 mm
Zwischenstecker: A - Standard, B - blind, C − die maximale Tiefe für Öffnungen mit den
vergraben.
Durchmessern (D) 0,2 0,9 mm beträgt 0,23  0,75 mm.
Man kann sie bestimmen abhängig von G = 0,75 * (D + 0,1) [mm],
− Die maximale Tiefe (G) beträgt >1,00 mm für Öffnungen mit einem Durchmesser von (D) >0,9 mm, was die Formel
G = D + 0,1 [mm] beschreibt,
− Schaltungen mit Blindzwischensteckern müssen vergoldet sein,
− es besteht die Möglichkeit, blinde Zwischenstecker von einer oder beiden Plattenseiten auszuführen.
Vergrabene Vias (Englisch: buried vias, gekennzeichnet als C in Abb. 4) ermöglichen, nur die Leitschichten auf
beiden Seiten der mehrschichtigen Schaltungskerne miteinander zu verbinden (interne Schichten des gegebenen
Kerns - Beispiel in Abb. 4). In diesem Fall darf der Durchmesser des blinden Zwischensteckers nicht größer als 1,5 mm
sein und die Schaltungen müssen vergoldet sein.
3.2. Ausstattung der Vias
In den gedruckten Schaltungen trifft man folgende Ausführungsvarianten der Zwischenstecker:
− unverdeckte Vias - die populärste Lösung. Die Zwischensteckerringe verfügen über die vom Kunden gewählte
Beschichtung.
− Verdeckte Vias (Englisch: covered vias) - Zwischenstecker mit Lötstopplack, die in der Regel nicht verschlossen
werden. Der Stopplack fließt durch diese durch, bedeckt Ränder und Wände der Öffnungen.
− Verstopfte Vias (Englisch: plugged vias) - Zwischenstecker gefüllt mit spezieller thermisch gehärteter Farbe. Dieses
Verfahren ermöglicht, Zwischenstecker mit einem Durchmesser von 0,3- 1,0 mm zu verschließen.
− Vias, verschlossen und mit Stopplack (Englisch: plugged and covered vias) - verblendete Zwischenstecker werden
zusätzlich mit Lötstopplack beschichtet.
− Vias, verschlossen und mit Stopplack - flach (Englisch: plugged and covered vias - flat) - diese Zwischenstecker
sind sehr flach und der Füllungsstand beträgt >80%. Schaltungen müssen in so einem Fall vergoldet sein. Dieses
Verfahren ermöglicht, Öffnungen mit einem maximalen Durchmesser von 0,6 mm zu verschließen, jedoch wird die
Verschlussfarbe nicht mit Kupfer beschichtet und lässt um die Öffnung einen Ring mit einer Breite von 3 Mils
übrig.
4. Kritische Parameter des Mosaiks - DRC Parameter
4.1. Mindestentfernungen und Dicke der Leiterbahnen
In Abb. 5 wurden typische Mosaikparameter markiert, die für jedes Projekt auf die Erfüllung der
Mindestanforderungen für die gegebene Dicke der Kupferschichten kontrolliert werden.
8
Die Mindestentfernungen zwischen den Mosaikelementen und
Leiterbahnbreiten sind von der Kupferdicke abhängig. In der Tabelle 6
wurden die zulässigen DRC-Mindestwerte in der Funktion der
Basiskupferdicke
dargestellt, also des Kupfers vor
der
Durchkontaktierung.
Tab. 6. Mindestentfernungen und Leiterbahnbreiten für verschiedene
Kupferdicken.
Kennzeichnung Basiskupferdicke [µm]
18 35 70 105 140 210
A
Pad/Pad [mils]
4 5 10 13 15 27
B
Pad/Leiterbahn [mils]
4 5 10 13 15 27
C
Leiterbahn/Leiterbahn
4 5 10 13 15 27
[mils]
D
Mindestweg [mils]
4 5 10 12 14 25
Abb. 5. Kennzeichnung der Entfernungen
von Mosaikelementen: A - Pad/Pad, B Pad/Leiterbahn,
C - Leiterbahn/Leiterbahn, D Leiterbahnbreite, E - Ringdurchmesser.
Nach den obigen Richtlinien:
− für Endkupfer 35 µm sind DRC-Parameter wie für Kupfer 18 µm
anzunehmen,
− für Endkupfer 70 µm sind DRC-Parameter wie für Kupfer 35 µm
anzunehmen,
− für Endkupfer 105 µm sind DRC-Parameter wie für Kupfer 70 µm
anzunehmen, Für die übrigen Dicken ist analog zu verfahren.
Bei Kernen von mehrschichtigen Schaltungen und einseitigen Platinen haben die Basiskupferdicke den gleichen
Wert wie für das Endkupfer, denn diese werden nicht metallisiert. Beispielsweise für die interne Schicht mit einer
Kupferdicke von 35 µm machen wir eine DRC wie für Kupfer 35 35 µm aus der Tabelle 6.
4.2. Mindestringe und Entfernungen der Öffnungen
Die zulässigen Entfernungen zwischen den Öffnungen und Mosaikelementen sowie die Durchmesser der
Mindestringe (gekennzeichnet als E auf der Abb. 4), abhängig von der Lagen-Anzahl der FR4-Schaltungen, wurden in
Tabelle 7 dargestellt.
Tab. 7. Mindestringe und Entfernungen der Mosaikelemente von den Öffnungen für Schaltungen auf FR4Basismaterial.
Anzahl der Lagen
1; 2
4
6
Mindestring (Öffnungen mit einem Durchmesser
von ≤5 mm)
6
an den externen Schichten [µm]:
Mindestring (Öffnungen mit einem Durchmesser
10
von >5 mm) an den externen Schichten [mils]
Ring an den internen Schichten [mils]:
entfällt
Typ 7 mind. 5* Typ 9 mind. 7*
Mindestentfernung Öffnung / Öffnung [mils]
12
Mindestentfernung Öffnung / Pad [mils]
8
9
9
Mindestentfernung Öffnung / Leiterbahn [mils]
8
9
* geforderte Tropfen (Englisch: tear drops) - zusätzlicher Kupferbereich auf den Verbindungen der Pads mit den Leiterbahnen
4.3. Leiterplatten mit Alu-Kern
−
−
−
−
Im Fall von ALU-Leiterplatten mit ALU-Kern treten andere technologische Bedingungen auf:
Wir fertigen nur ein- oder doppelseitige Platinen ohne Durchkontaktierung;
Zulässige Dicken der Kupferschichten: 35 µm, 70 µm, 105 µm;
Zulässige Basismaterialdicken: 0,83,2 mm;
Mögliche Ausführungen: HAL-bleifrei (empfohlen), chemische Vergoldung (ENIG);
Die Auflistung der zulässigen Entfernungen zwischen den Mosaikelementen der Schaltung auf dem Basismaterial
mit Alu-Kern wurde in Tabelle 8 dargestellt.
Tab. 8. Die DRC-Mindestparameter und Breite des Rings in Abhängigkeit von der Kupferdicke.
Dicke der Kupferfolie [µm]
Parameter
35
70
105
Mindestentfernung Pad / Pad,
7
9
12
9
Pad / Leiterbahn; Leiterbahn /
Leiterbahn [mils]
Mindestleiterbahnbreite [mils]
Mindestring [mm]
6
10
0,76
12
Die minimalen zulässigen Bohrdurchmesser sind von der Laminatdicke abhängig, was in Tabelle 9 dargestellt wird.
Tab. 9. Mindestdurchmesser der Öffnungen abhängig von der Laminatdicke.
Laminatdicke [mm]
Mindestdurchmesser [mm] Mindestentfernung [mm]
1,0
0,76
0,66
1,6
0,76
0,74
2,0
1,00
0,79
3,2
1,60
0,94
Die mechanische Bearbeitung von Alu-Leiterplatten, insbesondere deren Fräsen, ist einer der zeitaufwändigsten
und kostenintensivsten Prozessen bei der Produktion. Dies ergibt sich vor allem aus der höheren Härte des Laminats.
Um die Produktionskosten solcher Schaltungen zu senken, empfehlen wir die Anwendung von Ritzen zur
mechanischen Bearbeitung rechteckiger Platinen / Nutzen.
10
5. Kennzeichnung der Schaltungen
Auf Kundenwunsch können wir auf die hergestellten Schaltungen zusätzliche Typenkennzeichnungen auftragen:
Bestätigung der Übereinstimmung mit dem UL-Zertifikat (Sicherheitszertifikat im Bereich Nichtbrennbarkeit),
Produktionsdatum und andere. Die Kennzeichnungen werden im Projekt an den angegebenen Stellen eingetragen
(wenn diese bestimmt wurden) oder standardmäßig (wenn die Lage nicht definiert wurde) auf der Beschreibung oder
dem Lötstopplack von der TOP-Seite an der von uns ausgewählten Stelle. Für Schaltungen ohne Stopplack und
Beschreibung werden die Kennzeichnungen auf der Mosaikschicht platziert.
5.1. UL-Nichtbrennbarkeitszertifikat
Die Leiterplatten werden standardmäßig gem. dem Schema in Abb. 6a in Form des umgekehrten UR-Zeichens und
mit unserem TS-Logo gekennzeichnet. In der Stelle XX können folgende Kennzeichnungen auftreten: D, D1, D2, M, M1,
M2 abhängig vom Typ des eingesetzten Laminats. Die Kennzeichnungsgruppe mit dem Buchstaben D dient zur
Kennzeichnung von ein- und doppelseitigen Schaltungen. Für mehrschichtige Schaltungen werden Kennzeichnungen
mit dem Buchstaben M eingesetzt. Die Zahl (oder ihr Fehlen) bedeutet eine konkrete Gruppe von Laminaten, die im TS
PCB Zertifikat angegeben wurden. Es besteht die Möglichkeit, die Kennzeichnung mit der Nummer unseres Zertifikats
E203339 und der Nichtbrennbarkeitsklasse UL94-V0 (Abb. 6b) zu ergänzen.
(a)
(b)
Abb. 6. Typische (a) und erweiterte (b) Kennzeichnung von ULSchaltungen
Abb. 7. Kennzeichnung des Produktionsdatums
der Schaltungen
Im Rahmen des Zertifikats, das wir erhalten haben, können wir alle Typen gefertigter Schaltungen auf dem FR4Laminat mit folgenden Parametern kennzeichnen: TG bis 150°C und CTI in der PLC:3 Gruppe. Seit Kurzem können wir
auch Laminate mit hohem CTI-Parameterwert = 600V zertifizieren - einseitige und doppelseitige Laminate.
5.2. Datierung
Die Datierung beruht auf der dauerhaften Platzierung des Produktionsdatums der Schaltungen in der Form
Woche/Jahr. Ein Beispiel für die Kennzeichnung von Schaltungen, die in der 39. Woche 2013 hergestellt wurden,
befindet sich in Abb. 7.
5.3. Andere Kennzeichnungen
Neben der UL-Kennzeichnung mit dem Produktionsdatum bieten wir auch die dauerhafte Nummerierung der
Platinen im Nutzen und des Nutzens an. Darüber hinaus können wir in den Schaltungen nach Kundenwunsch eine
praktisch beliebige Markierung platzieren, die die Mindestparameter von Kupfer oder Beschriftungslinien, die in den
vorherigen Kapiteln angegeben wurden, erfüllt. Unten in der Tabelle 10 werden Symbole dargestellt, die auf der
Platine von Techno-Service eingetragen werden können (diese müssen sich nicht im Projekt befinden).
Tab. 10. Typische zusätzliche Kennzeichnungen gedruckter Schaltungen.
Logo Techno-Service
RoHS Kennzeichnung
PB free Kennzeichnung
Typ
Beschriftung
beliebiger Text mit
den Basiszeichen
Symbol
oder
6. Liste verwendeter Abkürzungen und Kennzeichnungen
CTI
DRC
mil
TC
 (Englisch: Comparative Tracking Index) - mit diesem Parameter wird die Widerstandsfähigkeit der
Schaltung gegenüber Kurzschlüssen zwischen den Leiterbahnen in feuchter Umgebung bestimmt. Dieser
Parameter wird in Volt [V] angegeben.
 (Englisch: Design Rule Check) – Prüfungsverfahren der Parameter (z.B. der Geometrie) des Projekts nach
den vorausgesetzten Kriterien.
 Maßeinheit(gleich 1/1000 Zoll, also 0,0254 mm), die u.a. als Grundlage des Rasters beim Entwerfen von
gedruckten Schaltungen verwendet wird.
 (Englisch: Thermal Conductivity) - Faktor, der die Wärmeleitfähigkeit des Materials bestimmt. Der
11
Tg:
Faktor wird mit der folgenden Einheit wiedergegeben W/mK (Watt pro Meter * Kelvin).
 (Englisch: Glass Transition Temperature) – Temperatur, bei der das Laminat aus dem harten (glasigen)
Zustand in einen plastischen (weichen) übergeht. Dieser Parameter wird in Celsius [C] angegeben.
12