Basic Leiterplatten

Die minimalen Strukturen haben sich teilweise sogar verbessert, in keinem Fall verschlechtert.
Allerdings hat sich die Herleitung oder Darstellung verändert:

• die Kupferdicke muss differenzierter betrachtet und definiert werden: Für Außenlagen wird in Anlehnung an die IPC-6012 die Kupferfoliendicke vor dem Metallisieren ausgewählt und nicht mehr die Kupferendschichtdicke
• zusätzlich zur Kategorie STANDARD gibt es nun eine weitere Kategorie ADVANCED

Bezüglich der Frage stellt es sich so dar:

• bisher: Kupferendschichtdicke 70 µm – Leiterbreite 125 µm und Leiterabstand 160 µm (nicht in allen Werken möglich, deshalb auch damals de facto schon ADVANCED)
• neu: Kupferfoliendicke 1 oz. (34,3 µm) – Leiterbreite 120 µm und Leiterabstand in der Kategorie ADVANCED 160 µm (STANDARD 180 µm).

Innenlagen können einfach durch Ätzen strukturiert werden, das Kupferdesign wird dabei durch Resist abgedeckt. Im Prozess der Außenlagen müssen neben der reinen Strukturierung zusätzlich die Bohrungen (PTHs) metallisiert werden, um die elektrische Verbindung zwischen den Kupferlagen herzustellen. Dazu wird Kupfer in der Bohrungshülse und auf den Außenlagen abgeschieden. Für die Fotostrukturierung muss deshalb der Prozess invertiert werden, die Bohrungen und das Kupferdesign sind für den Kupferaufbau offen und der Resist verhindert einen Kupferaufbau an den Stellen, wo im Endprodukt kein Kupfer sein soll.

Diese Frage wird allgemein sehr kontrovers diskutiert, es gibt Argumente dafür und dagegen. Aus unserer Erfahrung bringt das Entfernen keine signifikanten Verbesserungen hinsichtlich der Herstellbarkeit und Herstellkosten. Hinzu kommt eine geringere Verankerung und Stabilität der Hülse, was sich bei thermo-mechanischem Stress, also beispielsweise Lötzyklen oder Temperaturwechseln im Feldeinsatz, negativ auswirken kann. Bei der STARR.flex-Technolgie ist das Entfernen von non-used/non-functional Pads auf den Polyimid-Lagen unbedingt zu unterlassen – ansonsten kann die Zuverlässigkeit stark beeinträchtigt werden!

Grundsätzlich ist in diesem Vergleich 1 oz. zu ½ oz. (35 µm Kupferfoliendicke zu 17,5 µm) die dünnere Kupferfolie kostengünstiger. Gleichzeitig sind mit der dünneren Foliendicke kleinere Abstände leichter herzustellen, die höhere Ausbeute wirkt ebenfalls kostensenkend.

Die Kupferverteilung sollte grundsätzlich so gleichmäßig wie möglich sein. Für Signallagen ist der Flächenanteil des Kupfers geringer als für Planes, sollte aber im Bereich 40 bis 60 % liegen. Größere Flächen ohne Kupfer sollten gefüllt und auf ein definiertes Potenzial gelegt werden. Ein hoher Flächenanteil verbessert beispielsweise die Entwärmung durch Wärmeverteilung und Wärmeableitung. Eine hohe Gleichmäßigkeit der Kupferverteilung ist wichtig für die Herstellbarkeit mit geringen Dicken- und Ätztoleranzen sowie einer geringen Wölbung/Verwindung der Leiterplatte.

Die IPC-2221 definiert, dass die Leiterbreite am Fuß gemessen wird, siehe IPC-2221B Bild 10.1. Die Fertigungsdaten für den Fotoresist sind also entsprechend modifiziert mit dem Ziel, dass nach dem Ätzen die gewünschte Endbreite laut Kundendaten erreicht werden.

Prepreg (und Kupferfolie) außen ist einfacher und kostengünstiger, der Layerstack braucht einen Kern weniger. Prepreg und Kupferfolie tragen keine Strukturen und müssen deshalb nicht zu den Innenlagen registriert werden. Bei außenliegenden Kernen müssen deren innere Lagen vor dem Verpressen strukturiert und für das Verpressen registriert werden, die Außenseiten müssen für die Folgeprozesse dagegen komplett mit Kupfer bedeckt bleiben. Der Herstellprozess mit Folienverpressung ist also einfacher als mit Kernverpressung.

Immer den Enddurchmesser, nur bei Einpressbohrungen wird zusätzlich der Werkzeugdurchmesser definiert.

Mit dem Standardprozess beträgt die Kantenabdeckung mindestens 5 µm. Mit Mehrfachbeschichtung wird der Lack überall dicker, mit der s.mask-Technologie kann die Schichtdicke lokal erhöht werden.

Das Material für Prepregs und Kerne in einem Aufbau ist bei Würth Elektronik immer sortenrein, also bei BASIC Multilayer aus FR4 eines Herstellers. Die Prepregs sind aus demselben Material wie die Kerne, jedoch ist das Harz nicht vollständig ausgehärtet („B-stage“). Wie bei der Herstellung der Kerne (aus Prepregs und Kupferfolie) wird das Prepreg-Harz bei der Multilayer-Herstellung erst beim Multilayer-Verpressen vollständig ausgehärtet (vernetzt, „C-stage“).

Ja, auch dann sollten die Leiter und Kupferstrukturen vor Berührung und Verschmutzung geschützt werden. Lötstopplack hat also eine Funktion nicht nur für den Lötprozess, sondern auch für den Einsatz der Leiterplatte.