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Ideen & Lösungen

- Gedruckte Heat – Sink
- Schimmelpilz - beständige Beschichtung
- Alternative Leiterplatten Finishes: Vergleich von Vor- und nachteilen
- Metallkern - Leiterpatten
- Impedanzen und mehrlagige Leiterplatten
- Berechnung durchkontaktierter Löcher
- Hybrid-Multilayer Leiterplatten
- SMD Assembley Equipment
- Leiterplatten – Spezifikation für Press-Fit Technik
- Dielektrizitätskonstante für mehrlagige Leiterplatten
- Starr - flexible Leiterplatten
- Wärmeleitung in Leiterplatten
- Metallkern (Metall – Basis) Leiterplatten
- Der Effekt des Ätzfaktors auf die charakteristische Impedanz bei Leiterplatten
- Testkupons zum messen des Wellenwiderstandes
- Wir stellen ein innovatives Material vor - "FRAFLEX®"
- Neue Basismaterialien für HSD- und HF-Anwendungen

 Gedruckte Heat – Sink

Da die Dichte der Packung elektronischer Komponenten auf Leiterplatten ansteigt, wird das Problem der Ableitung der Wärme, die von diesen Komponenten erzeugt, immer wichtiger. Die übliche Lösung sind sogenannte „Heat Sinks“. Die Kühlkörper aus Metall (Aluminium oder Kupfer) werden auf Stellen der Leiterplatte montiert, wo die Wärme abgeleitet werden soll.

Die Nachteile dieser Heat Sinks sind offensichtlich:

- zusätzliche Montagearbeit;
- beschränktes Platzangebot auf der Leiterplatte wird von Heat Sinks besetzt;
- da die Heat Sinks elektrische Leiter sind, ist eine ausreichende Isolierung von den Signallagen erforderlich um Kurzschlüsse zu vermeiden;
- Heat Sinks verursachen zusätzliches Gewicht und Volumen
der elektronischen Baugruppe.

Welche technischen Alternativen zu Heat Sinks gibt es?

a) Metallkern Leiterplatten (das Basismaterial ist Aluminium oder Kupfer selbst). Diese Metalle haben eine hohe spezifischen Wärmeleitfähigkeit: Kupfer – 400 W/mK, Aluminium – 200 W/mK, verglichen mit Epoxy Glasfaser, dem Leiterplattenbasismaterial, dessen Wärmeleitfähigkeit nur ca. 0.4 W/mK
beträgt. Nachteile von Metallkern Leiterplatten : Material und Verarbeitung hier
sind teuer, nur bei 1 (max. 2 -) Lagen Leiterplatten anwendbar.

b) Dicke Kupferfolie als „Thermo – Lagen“. Diese sind in Stärken bis zu 400 Mikron erhältlich. Sie können beim Mehrlagen – Aufbau als innere oder sogar äußere Lagen verwendet werden (mit Signallagen innen und isolierten Vias durch die Thermolagen). Nachteile : komplizierter Aufbau und höhere Kosten.

c) Eine neue und elegante Lösung ist die „Heat Sink Paste“ (auch „gedruckte Heat Sink“ genannt), die von Firma Lackwerke Peters GmbH + Co. KG, einem Hersteller in Deutschland für Leiterplatten – Chemikalien, angeboten wird. Das Aufbringen der Heat Sink Paste erfolgt mittels Siebdruck direkt auf die Leiterplatten, vergleichbar mit dem Auftragen von Lötpaste mit einer Lötpastenschablone, und Aushärten der Paste danach. Die Heat Sink Paste besteht aus festen Partikeln in einer Epoxidharz Basis und hat eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von ca. 2 W/mK.

Die Vorteile der Heat Sink Paste sind wie folgt zu beschreiben:

- einfache Aufbringung mittels Siebdruck und Aushärtung wieüblich;
- die Position der Aufbringung kann entsprechen der Leiterbahnstruktur und stärke genau definiert werden;
- die Wärme wird vom Ort ihrer Entstehung abgeleitet;
- eine Möglichkeit, sogenannte „Heat Vias“ zu füllen;
- preiswert im Vergleich zu den Alternativen;
- kontinuierliche Wärmebeständigkeit bis 155 C;
- die Paste ist selbst elektrischer Isolator, daher keine Isolierung erforderlich.
- keine Schrumpfung beim Härten, mechanisch und chemisch beständig, auch betreffen Löt-Bad;
- feuerbeständig Klasse V0 nach UL.


 Schimmelpilz - beständige Beschichtung

Für manchen elektronische Geräte ist es - wegen der Umweltbedingungen wie hoher Feuchtigkeit, hoher Temperatur, Gegenwart von anorganischen Salzen) bei Betrieb oder Lagerung - erforderlich, dass die darin verwendeten Leiterplatten mit einer speziellen Lötstopmaske beschichtet wurden, welchen beständig gegen Pilze und Schimmel ist. Die generellen Anforderungen fur Lötstopmasken sind im Standart: IPC-SM-840C "Standart - Permanent Polymer Coating (Solder Mask) for Printed Boards erhalten.

Die Testmethode betreffend Pilz - Beständigkeit wird im Standart IPC TM-650 beschrieben - getestet soll betreffend folgender Pilzarten werden:

Wissenschaftlicher Name:                     ATCC Kode
Aspergillus niger ....................................9642
Chaetomium globosum ............................6205
Gliocladium virans ..................................9645
Aureobasidium pullulans ..........................9348
Penicillium funiculosum ...........................9644


Details sehen Sie im IPC TM-650 - chapter 2.6.1.1.“Fungus Resistance – Conform Coating".

Wir stellen hier Pilzbeständige Lötstopmasken einiger Hersteller vor, die wir auch in unserer Leiterplattenproduktion verwenden können: Peters GmbH & Co. KG (D) und GOO CHEMICAL CO., LTD.(Japan).


 Alternative Leiterplatten Finishes: Vergleich von Vor- und nachteilen

Um eine gute Lötbarkeit von Leiterplatten über eine längere Lagerperiode zu gewährleisten, ist as es notwendig, das Kupfer der Lötflächen mit einem Finish zu überziehen, welches das Löten ermöglicht. Bis jezt ist das gerbräuchlichste Finish das Aufbringen einer Zinn - Blei Legierung mittels Heissluftverzinnung (HASL), weil es wünschenswerte Löt-/ Oberflächeneigenschaften besitzt. Diese Beschichtungsart erfüllt jedoch nicht die höchsten Standarten der "Ebenheit" wie sie für sehr kleine Lötpads bei hochintegrierter SMD Technologie erforderlich ist. Es wurden Dutzende alternative Finish Arten entwickelt. Jede davon ist kompatibel zu einigen Anwendungen, jedoch existiert keine davon als "universell verwendbares Finish". Mike Barbetta erklärt die am häufigsten verwendeten Finish Arten: HASL, OSP, Immersion - Nickel - Gold, Immersion - Silber, Immersion - Zinn, elektrolytisch Nickel - Gold, chemisch Nickel - Palladium - Gold, "reflowed" - Zinn - Blei, selektive Finishes) in Hinblick auf Ihre Vorteile und Defizite. Mehr darüber finden Sie hier).


 Metallkern - Leiterpatten

Metallkern - Leiterplatten (IMpcb / IMS) kann man anstatt Standart FR-4 oder Ceramiksubstrat Leiterplatten für Leistungs - oder thermische Anwendungen einsetzen. Die grundlegende Konstruktion einer Metallkernleiterplatte besteht in einer dielektrische Schicht (2) zwischen Metallbasisplatte (3) und Leiterbahn – Kupferlage (1). Das dielektrische Material soll einerseits eine gute Wärmeleitung aufweisen, andererseits eine gute dielektrischen Isolierung gewährleisten.

Von Leistungselektronik - Anwendungen werden heutzutage höhere Leistungen auf kleinerem Raum verlangt, und zu niedrigeren Kosten. Dementsprechen soll die Leiterplatten (das Tragermaterial) bessere elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden müssen die Entwickler Informationen uber die elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaft über die Bauteile besitzen. Die Materialhersteller liefern hingegen solche Informationen in Datenblattern, Design - Richtlinien und Computermodellen. Diese Informationen erlauben es dem Entwickler die Leistung, Zuverlässigkeit, Herstellbarkeit und Kosten zu planen und optimieren. Metallkernleiterplatten vereinfachen typischerweise so eine Systementwicklung, hinsichtlich Leistung, Abmessung, Zuverlässigkeit und Kostenfaktor, nicht nur betreffend das Trägermaterial der Leiterplatte. Sie konnen, zum Beispiel, die dementprechende Information der Firma Bergquist (10Mb) hier runterladen.

Die Firma Thermagon hat solche Unterlagen fur Hersteller, Leiterplattendesigner und Endbenutzer wie folgt erstellt:

aa) Design Regeln betreffend Materialeigenschaften:

1.0 Termisches Eingeschaften
1.1 Termische Leitfähigkeit von T-preg
1.2 Thermischer Widerstand von Metallkernleiterplatten
1.3 Thermisches und Leistungs - Management

2.0 Dielektrische Isolierung
2.1 Widerstands - Tests
2.2 Dielektrische Stärke
2.3 Zuverlässigkeit und Lebensdauer

3.0 Folien - Widerstand

4.0 Maximale Stromstärken in der Kupfersignallage

5.0 Kapazität

6.0 Induktivität

7.0 Electrische Vias zwischen Kupferlagen
7.1 Maximaler Strom in den Vias
7.2 Via - Widerstand

8.0 Thermo - Vias
8.1 Wärmewiderstand von Via Pads
8.2 Generelle Möglichkeiten von Thermo Vias
8.3 Thermo Vias in Anwendungen ohne Metallbasis.

Weitere Details über Designregeln finden Sie hier:

bb) Richtlinien zur Herstellbarkeit von Thermagon Metallkernleiterplatten :

1.0 Grundstruktur
1.1 Einseitig T-lam mit Metallbasis
1.2 doppelseitig T-lam
1.3 Mehrlagen T-lam Metallkernleiterplatten
1.4 Mehrlagen Metallkernleiterplatten als Hybrid von T-preg und FR4

2.0 Basismetall
2.1 Aluminium und Kupfer - Legierungen hinsichtlich Stanzen, Ritzen und Fräsen
2.2 Eigenschaften von Aluminum und Kufper basierenden Platten
2.3 Spezielle Basismterialien
2.4 Anoden - Aluminum Basisplatten
2.5 Nutzentrennung mittels Stanzen, Ritzen und Fräsen
2.6 Verwölbung / Flachheit des Materials 
2.7 Toleranzen - Material und Panelisation 
2.8 erzielbare Radien, Löcher, Brücken und Verbindungen des Material

3.0 Dielektrische Schicht
3.1 Generelle überlegungen
3.2 T-preg, Thermisches Dielektrikum
3.3 FR4 and Spezialle Dielektrika

4.0 Kupferfolien
4.1 Material - Auswahl und Eigenschaften
4.2 Leiterbahnbreite und - abstand, Überlegung zur Herstellbarkeit
4.3 Leiterbahnbreite und - abstand, Überlegung zu Leistung und Sicherheit
4.4 Metallisierung, Löten und spezielle Beschichtungen

5.0 Elektrische & Thermische Vias (kontaktierte Löcher)
5.1 Via Durchmesser, Abstand und Metallisierung
5.2 Elektrische Verbindungen
5.3 Thermische "Verbesserung"

6.0 Komponenten, mechanischen Bauteile - Assemblierung
6.1 Überlegungen zu Komponenten
6.2 mechanischen Bauteile - Assemblierungsfragen
6.3 T-LAM - Assemblierungsfragen

7.0 Inspektion & Test
7.1 Elektrische Inspektion
7.2 Mechanische Inspektion
7.3 Visuelle Inspektion

8.0 Beschaffung und Bestellung
8.1 Part - Nummern System
8.2 Typische Spezifikation einer Bestellung

9.0 Assemblierungs - Richtlinien
9.1 SMD Assemblierung
9.2 konventionelle Bestückung
9.3 mechanische Bestückung
9.4 Beschichtung, Montage von Gehäusen10.0 Spezielle Anwendungen.

Details über "T-guide zur Herstellbarkeit von Thermagon Metallkernleiterplatten“ finden Sie hier.

cc) einseitige Metallkernleiterplatten - Herstellungs - Richtlinien finden Sie hier.

dd) doppelseitig und mehrlagen Metallkernleiterplatten - Herstellungs - Richtlinien finden Sie hier:


 Impedanzen und mehrlagige Leiterplatten

Entwickler und Designer von Hochfrequenzschaltungen wissen, daß sie die Impedanz von Leiterbahnen errechnen und bei der Erstellung des CAD-Layoutes beachten müssen. Weniger geläufig ist, daß auch für viele "normale" Digitalschaltungen die Impedanz der Signalleiterbahnen und der Stromversorgung zunehmend eine funktionsentscheidende Rolle spielt. Die Ursache ist in den kürzer werdenden Schaltzeiten (Signal- Anstiegsflanken) moderner Bauelemente zu suchen. Obwohl für die praktische Anwendung nicht immer unbedingt erforderlich, rücken die Taktraten auf den Signalleitungen in den 100MHz-Bereich vor und die der Chips in den Gigahertz-Bereich. Die Schaltzeiten der assoziierten Chips fallen auf 1 bis 2 Nanosekunden oder sogar darunter. Im Endeffekt entstehen high-Speed-Schaltungen, für die physikalische Bedingungen berücksichtigt werden müssen, die bisher außer Acht gelassen werden konnten. Für die zuverlässige Funktion der zukünftigen Baugruppen müssen elementare Designregeln beachtet werden.

Wenn Sie darüber mehr wissen wollen, empfehlen wir Ihnen das Referat  "Impedanzen und Multilayer"  von  einem führenden Spezialisten auf diesem Gebiet - Arnold Wiemers von der ILFA Feinstleitertechnik GmbH.


 Berechnung durchkontaktierter Löcher

Um den Anforderungen sowohl der Assemblierung als auch der Leiterplattenherstellung zu entsprechen, ist ein klares Verständnis des Aufbaus durchkontaktierter Löcher sehr wichtig ( siehe Abb.). Die Leiterplattenbestückung geht von Endlochstärken aus, die Leiterplattenherstellung von gebohrten Lochstärken.

Weiters ist es wichtig die Löcher so zu dimensionieren, dass es in den flächigen Stromversorgungs – und Erdungslagen durch kupferfreie Flächen (clearance holes), die dort wegen diese Löcher gemacht werden müssen (um Kurzschlüsse der Durchkontaktierungen mit den Kupferflächen zu vermeiden), zu keinen Störungen kommt, wenn diese kupferfreien Flächen zu Schlitzen verschmelzen würden.

Es ist also nicht möglich, die Löcher in für die Leiterplattenherstellung “bequemer” Größe zu spezifizieren und damit die dafür notwendigen Isolationsflächen, ohne das Risiko einzugehen dass Hochfrequenz – Signale die durch die Stromversorgungslagen gehen gestört werden.

Details, wie man dementsprechend die Größe von Löchern / Pads und Isolationsflächen berechnen kann um die Funktion der Leiterplatte zu gewährleisten, finden Sie in dem Artikel von Lee W. Ritchey hier.


 Hybrid-Multilayer Leiterplatten

Seit kurzer Zeit werden Basismaterialien aus PTFE (Teflon) in kontinuierlich steigenden Volumen eingesetzt. Der Grund hierfür sind die immer höher werdenden Frequenzen bei denen elektrische Geräte arbeiten. Die dielektrischen Werte von FR4 sind nicht mehr ausreichend, um Funktionalität zu gewährleisten: Dielektrizitätskonstante (ER) einschl. Toleranz, dielektrischer Verlustfaktor, usw. Als richtige Entscheidung wird dafür PTFE-Basismaterial eingesetzt, das anwendungsspezifisch z.B. in Europa hergestellt wird.
Multilayer bestehend aus PTFE waren bis vor kurzem nahezu unbekannt, doch hat sich im Rahmen einer Gesamtkostenbetrachtung zwischenzeitlich viel geändert: es gibt sowohl nur aus Thermoplasten bestehende Multilayer, wie auch sogenannte Hybrid-Multilayer aus PTFE und FR4 (siehe Aufbau Beispiel Aufbau Beispiel). Anstelle von Prepregs werden bei reinen HF-Multilayern die PTFE-Lagen mit Verbundfolien aus CTFE (z.B. TacBond HT1.5 bonding film von TACONIC) bzw. FEP verpreßt, Wie bei FR4-Multilayern ist die erhöhte Packungsdichte der Schaltung der ausschlaggebende Faktor. Auch lassen sich Kopplerstrukturen realisieren, bei denen PTFE-Innenlagen unterschiedlicher Dicke und Dielektrizitätskonstante miteinander verbunden werden (siehe Abb.).
Mehr darüber Sie können erfahren aus dem Artikel von Dipl.-Ing. (FH) Manfred Huschka hier.

 SMD Assembley Equipment

                            Product pallet of Co. ELLWEST KG include different kind of PCBs (single & double sided, multilayer, flexible, impedance controlled, metal core) also assembling of boards and shipment as per requirement of customer.    Product pallet of Co. ELLWEST KG include different kind of PCBs (single & double sided, multilayer, flexible, impedance controlled, metal core) also assembling of boards and shipment as per requirement of customer.    Product pallet of Co. ELLWEST KG include different kind of PCBs

Überlegen Sie, in Ihrem Betrieb eine eigene Bestückung - axial / radial und oder SMD einzurichten ?

Wir können Ihnen axial / radial Bestückungs - Anlagen anbieten (z.B. für für 25.000 - 30.000  Einheiten von typisch 250 x 110 mm / Monat und SMD Assemblierungs - Anlage (für 8.000 - 9.000 Einheiten von typische 235 x 110 mm / Monat).

Bitte finden Sie die Details auf unserer PCB Assembly Equipment list und senden Sie uns Ihre Anfrage


 Leiterplatten – Spezifikation für Press-Fit Technik

Die richtige Leiterplatten - Produktionsweise ist entscheidend, um die Anforderungen einer guten Press-Fit (Einpress-) Verbindung zu erfüllen. Das Material und die Struktur der Leiterplatte hat dabei eine ebenso wichtige Bedeutung als die Technik der Press-Fit Zone selbst.
Der DIN Standart 41611, Abschnitt 5 „lötfreie elektrische Verbindungen – Einpressverbindungen“ behandelt die Spezifikation der erforderlichen Leiterplattenstruktur.
Der IPC Standart IPC-D-422 beinhaltet die Designregeln für starre Backplane – Press-Fit Leiterplatten.
Die entscheidenden Merkmale für die hohe Qualität einer Einpress – Verbindung liegen nicht nur darin, dass die Enddurchmesser der kontaktierten Löcher innerhalb zulässiger Toleranzen sind, sondern auch in einer korrekten Loch – Struktur.

Mehr über Anforderungen an Löcher bei der Press-Fit Technik (HAL Zinn und Kuper im Loch) finden Sie hier (deutsch) und hier (englisch).

 Dielektrizitätskonstante für mehrlagige Leiterplatten

Manchmal benötigen Sie für Ihre Leiterplatte ein Material mit spezieller Dielektrizitätskonstante (um gewünschte Impedanzen zu erzielen). Wir können Ihnen folgende auch preislich günstige Lösung eines Lagenaufbaus für ML Leiterplatten anbieten:


Anklicken zum Vergrößern

A schematic picture of Teflon and FR4 combination
DK von FR-4 ist 4.1-4.8, DK von Teflon ist 2.1 – 3.0.


 Starr - flexible Leiterplatten

Starr-flexibel mehrlagen Leiterplatten werden seit mehr als 25 Jahre hergestellt, jedoch haben sie bisher am kommerziellen Markt keine besondere Rolle gespielt, da man sie als "exotisch" und zu teuer eingeschätzt hat. Das liegt daran, dass man für starr-flexibel spezielle Kenntnisse für Design und Herstellung braucht und bei der Assemblierung und man beim Löten besondere Vorkehrungen treffen muss.

In den letzten Jahren sind starr-flexible Konstruktionen jedoch immer populärer geworden, hauptsächlich deshalb, da diese Technologie eine optimale Verbindung in einem System ergibt. Dieser Prozess wurde durch die steigende Nachfrage nach tragbaren elektronischen Geräten, die man kosteneffizient in kleinste Gehäuse unterbringen soll, beschleunigt. Zusätzlich sind die Kosten für flexible Materialien, resultierend aus der steigenden Produktion und Anzahl der Anbieter gesunken - beides wird diese faszinierende Technologie weiter voran treiben.
Die Komplexität von starr-flexibel PCB ist sehr angestiegen, insbesondere bei luftfahrt- und militärtechnischen Anwendungen. In solchen Fällen muss man beim schon Design der Leiterplatte die Aspekte der Herstellbarkeit berücksichtigen, um Ausfall oder mangelnde Zuverlässigkeit des Produkts, hohe Kosten, lange Produktionszeiten zu vermeiden. Vor allem in Fällen, wenn der Designer nur wenig Erfahrung betreffend des Herstellungsprozesses von starr-flexibel Leiterplatten hat, oder bei überdurchschnittlicher Komplexität ist es ratsam, den Hersteller schon bei Erstellung des Designs zu kontaktieren um es mit ihm abzustimmen. In einigen Fällen sind die Designs so herstellerspezifisch, dass andere Hersteller nicht in der Lage sind, das Board nachzubauen, ohne Modifikationen in Dimensionen oder in Materialaufbau vorzunehmen.

Sehr erfahren in Design und Herstellung von starr-flexiblen Leiterplatten ist die Firma DYCONEX AG, Schweiz. Mehr Details über die Technologie starr-flexibler Leiterplatten finden Sie hier.


 Wärmeleitung in Leiterplatten

Heutzutage steht man in der Elektronik - Produktion oft vor dem Problem der Wärmeerzeugung von Komponenten auf einer Leiterplatte (PCB). Wir beziehen uns auf eine Untersuchung von Bruce M. Guenin betreffend die Wärmeleitung in Leiterplatten, die typischer Weise eine Zusammensetzung von Kupferfolien und glasverstärkten Polymeren (FR-4) sind. Der berechnete Wert der Wärmeleitung ist in der Graphik unten dargestellt. Bei dieser Berechnung wurde angenommen, dass die Gesamtstärke der Leiterplatte ca. 1,6 mm ist und dass die Lagen nur aus Kupfer und FR-4 bestehen, mit entsprechenden Wärmeleitungskoeffizienten von 390 und 0,25 W/mK.

Kin plane - Warmeleitung entlang der Leiterplattenflache.
Kthrough - Warmeleitung durch die Leiterplatte hindurch

Mehr über Wärmeleitung in Leiterplatten finden Sie hier.

Sie können einen CALCULATOR benutzen, um die Wärmeleitung in Ihrer Leiterplatte zu berechnen [4].

Nützliche Software zur Wärmeleitungsanalyse in Leiterplatten können Sie auch hier finden (Abb. unten - Wärmeleitungsanalyse mit der TASPCB Programme in eine Multilayer Leiterplatte [5]):
http://www.harvardthermal.com
http://www.thermalman.com

Quellenangabe:
[1] J.E. Graebner, “Thermal Conductivity of Printing Wiring Boards,” Technical Brief, Electronics Cooling Magazine, Vol. 1, No. 2, October, 1995, p. 27.
[2] K. Azar and J.E. Graebner, “Experimental Determination of Thermal Conductivity of Printed Wiring Boards,” Proceedings, SEMI-THERM XII Conference, March, 1996, pp. 169-182.
[3] Bruce M. Guenin, Conduction Heat Transfer in a Printed Circuit Board
[4] http://www.harvardthermal.com/products/TraceHeating/TraceHeating.htm
[5] http://www.coolingzone.com/Guest/News/NL_APR_2001/Tutorial/pcb.html


 Metallkern (Metall – Basis) Leiterplatten

Elektrisch isolierte Metall – Basismaterialien bieten eine kostengünstige Alternative zu Keramik – Leiterplatten. „Metall – Substrat – Platten“ bestehen aus einer Basisplatte aus Metall, auf welche die leitende Kupferlage aufgebracht ist, isoliert durch eine thermisch leitende dielektrische Epoxid – Lage (siehe Bild, 2).

Außer Aluminium kann man noch Materialien wir Kupfer, kupferbeschichtetes Invar und kupferbeschichtetes Molybden als Basismaterial verwenden [1]. Aluminiumlegierungen werden am haufigsten verwendet, wegen der guten Warmeleitfahigkeit, mechanischen Stabilität, geringen Kosten und geringem Gewicht.

Wärmeleitfähigkeit und Thermische Ausdehnung von verschiedenen Basismaterialien fur Metall – Leiterplatten [2]:

 Metall / Legierung

Warmeleitfahigkeit
(W/m-K)

Koeffizient thermischer
Ausdehnung
(ppm/K)

 Kupfer

 400

 17

 Aluminum

 150

 25

304 Edelstahl

 16

 16.3

Kalt gewalzter Stahl

 50

12.5 

 Eisen

 80

 11.8

Kupfer - Invar - Kupfer

 20

 5.2

Kupfer - Mollyben - Kupfer

 200

 6.5

20% ALSIC/Aluminum

 175

 15

Welche Gesichtspunkte sind bei der Materialwahl zu beachten?

  • Koeffizient der thermischen Ausdehnung und Wärmeleitfahigkeit
  • Koeffizient der thermischen Ausdehnung in Rücksicht auf Lötverbindungen
  • Materialstärke, Steifigkeit und Gewicht
  • Elektrische Verbindungen zu / durch die Basis - Lage
  • Oberfächen Finish
  • Kosten

Mehr daruber erfahren Sie hier.

Quellenangabe:
1. Multilayer circuitry on metal substrates.
Goran Matijasevic, Ormet Corporation, Carlsbad, CA.
2.Thermal Substrates: base. The Bergquist Company. http://www.bergquistcompany.com/thermal_substrates.cfm


 Der Effekt des Ätzfaktors auf die charakteristische Impedanz bei Leiterplatten

Da die Schaltgeschwindigkeiten bei logischen Schaltkreisen immer großer werden, muss man der "Singalintegrität" eine erhöhte Aufmerksamkeit schenken. Die Leiterbahnen müssen in Ihrer Eigenschaft als Übertragungsleiter gesehen werden, um die Signalintegrität genau zu vorherzubestimmen. Zahlreiche Software - Programme wurden entwickwelt, um die charakteristische Impedanz von Leiterbahnen gedrückter Schaltungen als Teil einer gesamten Signalanalyse zu bestimmen. Mögliche Störungen von nicht abgestimmten Übertragungsleitern werden umso größer, je schneller die Signalübertragungsgeschwindigkeiten sind.
Viele der Software - Programme setzen einen rechteckigen Leiterbahn - Querschnitt voraus. In Wirklichkeit gleicht der Leiterbahnquerschnitt jedoch mehr einem Trapez, als Folge des Ätzvorganges (siehe Abbildung):
Cross Section of PCB Outerlayer After Etching
Steve Monroe und Otto Buhler (Storage Technology Corporation) haben in Rahmen einer Feldstudie die charakteristischen Impedanzen verschiedener Leiterformen, wie - innenliegende Feinleiter, symmetrische Leiterstreifen, neben - und übereinander liegende Leiterpaare bestimmt. Die Impedanzberechnung wurde sowohl basierend auf rechteckigen, als auch trapezförmigen Leiterquerschnitte gemacht. In manchen Fällen gab es einen Unterschied von uber sechs Prozent in der charakteristischen Impendanz von Leiterbahnen, in Abhängigkeit davon ob man einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt zugrunde legte.
Mehr darüber finden Sie hier.

 Testkupons zum messen des Wellenwiderstandes

Wie bekannt, kann man den Wellenwiderstand von Leiterplatten entweder direkt auf der Printplatte messen (wenn die Parameter es erlauben so eine Messung durchzufuhren), oder aber auf einem Testkupon, welcher zu diesem Zweck extra vorbereitet werden muss.

Der Testkupon kann sich direkt auf der Printplatte befinden (wenn die Größe der Leiterplatte so eine Anordnung erlaubt), oder aber er wird separat vorbereitet, wenn er uber die Begrenzungen der Leiterplatte hinausrage wurde. Im diesem Fall wird der Kupon jedoch auf einen mit der grundlegenden Leiterplatte gemeinsamen Nutzen gelegt. (Anforderungen an Testkupons sehen Sie hier)


 Wir stellen ein innovatives Material vor - "FRAFLEX®"

Eine Polyimidfolie die ein- oder beidseitig mit Kupfer beschichtet ist und für flexible Leiterplatten verwendet werden kann.


Anwendungen:

- Halbleiter Packungen : BGA, µBGA, TAB, CSP and COF (ermöglicht kleine Leiter / Querschnitte - Hochtemperaturanwendung - kompatibel fur Massenfertigung);
- Medizin (kleine Leiter / Querschnitte);
- Weltraum (niedrige Verdampfungsrate, geringes Gewicht, chemisch stabil);
- Automobil - Herstellung (Hochtemperaturanwendung, chemisch stabil);
-  tragbare Gerate - Mobiltelefon, PDA, Laptop (kleine Leiter / Querschnitte, geringes Gewicht);
-  elektronische Komponenten (eingebettete Lösungen - Widerstände, Sicherungen)
.

Kurz - Beschreibung :

Bei FRAFLEX® handelt es sich um eine neuartige, kupferkaschierte, kleberlose Folie mit sehr guten Eigenschaften hinsichtlich Haftfestigkeit, Temperaturbestandigkeit und Biegewechselfestigkeit, zur Verwendung als Basismaterial fur flexible Leiterplatten
FRAFLEX® besteht ausschließlich aus Polyimid und reinem Kupfer. Die hochfeste Verbindung zwischen beiden Schichten basiert auf einer mikrotechnologischen, mechanischen Verankerung, hergestellt durch Vakuum - Metallisierung mit Elektrobeschichtung (Bilder 1,2).


Abb.1.FRAFLEX® Quer-Schnitt.


Abb.2. Die FRAFLEX® Oberfläche nach dem Ätzen.

Durch die innovative mikromechanische Bonding - Technologie erreicht eine hervorragende Haftfestigkeit ohne Verwendung eines Klebstoffes zwischen Polyimid und Kupferlage. Das herausragende Merkmal von FRAFLEX® ist die erzielte Haftfestigkeit des Kupfers von bis zu 2,5 N/mm.

FRAFLEX® Laminate werden in einen roll-to-roll Prozess in vier Schritten hergestellt: als erster Schritt erfolgt der "Ionenbeschuss" : die Polyimidfolie wird mit schweren, hochenergetischen Ionen beschossen. Kupfer und Polyimid werden mechanische ineinander verschrankt, sodass alle Nachteile vermieden werden, die sich bei Vorhandensein einer Zwischenlage (wie Klebstoff) ergeben.
Das Material kann vollständig und unproblematisch entsorgt werden ("grüne Leiterplatten")

Die Stärke der Polyimidfolie selbst kann zwischen 12 und 125 Mikrometer liegen. Standart - Stärken den Kupferlagen sind normalerweise 9, 12, 18, 35 und 70 Mikrometer.


Features:

- gute Haftfestigkeit (bleibt bei hohen Temperaturschwankungen erhalten);
- hohe Temperaturbestandigkeit;
- hohe mechanische Festigkeit;
- exzellente chemische und elektrische Eigenschaften;
- niedrige Wasserabsorption;
- ausgezeichnete Biegewechselfestigkeit ;
- dünne Kupferlage, fur Feinstleiter;
- Excellent electrical performance;
- nicht brennbar;
- hohe Vibrationsfestigkeit;
- vollständig recyclebar („grüne Leiterplatte“);
- sehr gutes Verhalten im Lötprozess (Haftfestigkeit wird erhöht);
- geeignet fur bleifreies Löten (hohe Löttemperaturen möglich);

Wenn Sie mehr über FRAFLEX® erfahren oder eine Leiterplattenangebot möchten (basierend auf diesem Material) senden Sie uns ein e-mail oder (und) Ihre Anfrage hier.

Erklärungen:

BGA- Ball Grid Array. µBGA -Micro Ball Grid Array
COF- Chip on Flex TAB-Tape Automated Bonding
CSP- Chip Scale Packaging  
 

 Neue Basismaterialien für HSD- und HF-Anwendungen

Durch eine niedrigere Dielektrizitatskonstante können schnellere Taktgeschwindigkeiten und höhere Packungsdichten mit (ultra-)dünnen Laminatdicken unter Beibehaltung der Impedanz erzielt werden. Es ist jedoch der niedrige dielektrische Verlustfaktor, der High Speed Digital erfolgreich werden läßt: Signalleiter können länger werden, die Eingangsleistung kann verringert werden - und alles bei verbesserter Signalintegrität. Teflon™/Glasgewebe-Basismaterialien können mittels FR4-Prepregs gemeinsam mit FR4-Innenlagen zu Hybridmultilayern verpreßt werden. High Speed Digital-Leiterplatten sind typischerweise großformatige hochlagige Multilayer. Bis vor kurzem lag es an der mangelnden Verfügbarkeit von ultradünnen Laminaten sowie Prepregs, um Einkomponentenaufbauten zu ermöglichen. RF-35P ist eine konsequente Weiterentwicklung von RF-35, um auch dünnste Laminate bis hin zu 50 µm (0,05 mm) Dicke in Produktionsmengen herstellen zu können. Aufbauend auf dieser Technologie wurden dazu TacPreg TP-32-Prepregs entwickelt.

Fur weitergehende Informationen konnen Sie hier ein PDF File runterladen. Die Spezifikation fur das Material RF-35P Sie finden hier. Falls Sie die Leiterplatten unter Verwendung von Laminaten RF35P und (oder) Prepreg TacPrepreg TP-32 planen,
konnen Sie eine dementsprechende Anfrage an unserer Firma unverbindlich schicken.


 

 

 

 

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