IPC Normungen zum Bereich Micro Vias/HDI - Lars-Olof Wallin IPC European Representative
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IPC Normungen zum
Bereich Micro Vias/HDI
Lars-Olof Wallin
IPC European Representative
Was ist gut in Österreich? • Ordnung! • Hochindustrialisiert! • Grosses Exportvolumen! • Hightech Produkte! • Hohe Qualität und Zuverlässigkeit! • Höflichkeit! • Wein! • Skilauf!
Warum verwendet man Normen & Richtlinien? In der Elektronikkette? Ordnungshalber!
Was ist nicht gut in Österreich? • Grammatik! • Dialekte! • Sie, Herr, Frau und kein Du!
Wer sind Sie?
• Betriebsleiter oder Direktor?
• Elektronik - Konstrukteur?
• CAD Bediener?
• Zuständig für die Leiterplattenherstellung?
• Einkäufer von Leiterplatten/Bauteilen/Bestückung?
• Bestückungsexperte?
• Löt und/oder Umschmelze Experte?
• Verantwortlich für Qualität und Zuverlässigkeit?
Ihre Erfahrungen
von HDI?
Welche Erwartungen
haben Sie an den
heutigen Vortrag?
Ein paar Stunden
ohne Arbeit?
Welche Erwartungen
haben Sie heute?
Die Antwort ist:
Sie hoffen Gold zu finden!!
Ich kann BLEI in
GOLD
verwandeln!!
Ihr Arbeitsgebiet!!
Wer ist
Lars Wallin?
• Europäischer Repräsentant der IPC.
• Seminare Leiter und Referent.
• Schreibt mehrere Artikel in schwedischen und
internationalen Zeitungen.
• Früher Lehrer an der Königlich Technischen
Hochschule in Stockholm.Wer ist
Lars Wallin?
• 11 Jahre verkaufen Maschinen und Material
für die Elektronik Industrie in Skandinavien.
• 3 Jahre im ein CAD Unternehmen.
• 6 Jahre im zwei Leiterplatten Hersteller.
• 5 Jahre im ein Bestücker.
• 8 Jahre am IPC.Unterlagen • Layout über eine Entwicklungs-Abteilung. • Layout über eine Leiterplattenfabrik. • Fehlerbilder von ein Loch in Deutch. • IPC Baum in Deutch. • OEM Broschur in Deutch. • IPC Katalog.
Elektronikkonstruktion
CAD
CAMAGENDA
Teil 1: Zweck, Hintergrund und Definitionen.
Teil 2: Warum IPC Richtlinien benutzen?
Teil 3: IPC Richtlinien für Design und CAD von
HDI Leiterplatten.
Teil 4: IPC Richtlinien für Basismaterial für HDI.
Teil 5: Produktion von HDI und Micro Vias sind
ein beißen kompliziert.IPC Teil: 1A HDI Multi Layer Karten Historische Hintergrund
Multilayers 1968-2008
1968
HP9100 Desk computer with a 16-Layer PCB.
FR4 & PTFE Basis Material. 0,125 mm Trace & SpaceHP9100 Desk computer with a 16-Layer PCB. FR4 & PTFE Base Material. 0,125 mm Trace & Space
Multilayers 1968-2008 • Welche Fortschritte wurden in den letzten 40 Jahren gemacht? – 1968: 12 Transistoren in einem IC. – 2008: 1 050 000 000 Transistoren in einem IC. – 2012: ? Aber mehr. – 2020: ? Viel mehr.
Pentium III 2-2-2 Circuit Substrate
Direct Chip Attach
2 Circuit RCC Layer Build-up
Silicon Die Solder Mask on
Both Outer Surfaces
Micro-vias
2 Circuit Layer Reinforced Core
Eutectic Solder Ball
2 Circuit RCC Layer Build-up
SMT Design for Manufacturing V.E.SolbergEarly Solutions…
Two Die Stacked Variations
Sequential Size or Pyramid Die Stack
1.4mm
Same Size Die StackmZ™ Folded Package Innovations
Two Die Folded Package Construction
0.8 to 1.0 mm overall thickness
Three Die Folded Package Construction3 Die mZ™ Folded Package
2 Flash Die
SRAM Die
Fold Zone
Flex Based SubstratemZ™ Possum (Marsupial) Two Package
StackGood QFN
Intel Mobile Pentium Module
Overmold Plastic BGA
Flip Chip on 2-2-2
SMT Design for Manufacturing micro-via laminate V.E.SolbergWas ist HDI Technologie?
• HDI bezieht sich auf die Mikro Via
Technology!
1. Mikro Vias ist 25 Jahre alt.
2. Mikro Vias sind blinde Vias, die in dünnen Substraten
eingeschlossen sind, um eine Verbindung zwischen
Oberfläche und den darunterliegenden Schichten
durch kleine Blindlöcher zu schaffen.
3. Multilayer PCB – bestehen aus normalen mechanisch
gebohrten Schichten und sequentiell lasergebohrten
Mikro Via Schichten.
4. Mikro Vias sind galvanisierte Vias mit einem Ø <
150µm.Was ist HDI Technologie? • Geläufigste Methode für die Herstellung von Mikro Vias. – UV Laser Bohren. – CO2 Laser Bohren. – Plasma Ätzen. – Mechanisches Bohren.
Übersicht über die Via Methoden
Laser gebohrt Mikro Vias CO2 Laser UV-YAG Laser
Typisches Mikro Via
IPC Teil: 1B HDI Multilayer PCB´s HDI Möglichkeiten – 5 Gründe
HDI Möglichkeiten – 5 Gründe 1.Reduzierte Kosten: • Geringere Anzahl Schichten, bis auf 1/3. • Kleinere Kartengrösse, bis auf 40%. • Höhere Densität bei niedrigeren.
Reduzierte Kosten
HDI Möglichkeiten – 5 Gründe 2. Verbesserte Eigenschaften: • Dünnere, leichtere und kleinere PCB´s. • Dichtere Leiterbahnenführung. • Via in Pad und kleinere Geometrie. • Verbesserte elektrische Eigenschaften. • Stabilere Spannungszuführung. • Geringere Störungen. • Viel geringere RFI/EMI.
Electrical Eigenschaften für TH & MV
Mikro Via
Through hole via Micro via
Size comparison of micro via
with plated through hole.HDI Möglichkeiten – 5 Gründe
3. Ermöglicht Konstruktion mit
hochtechnologischen Bauteilen:
• Einfach für BGA´s.
• Weiniger Schichten zum Entflechten von grossen
BGA´s.
• Wichtig bei Chip Scale Package.
• CSP bis auf 0,4 mm sind einfach zu entflechten.
• Erforderlich für Flip Chip.
• FC bis auf 0,08 mm sind einfach zu entflechten.CCGA 2577 columns 1,0 mm pitch
Xilinx new 2009 package
will have 2032 pins!Neue Quad Kerne mit 1288 pins Non Symmetrical I/O & PWR/GND 244 I/O at 0,8 mm Staggered 551 I/O at 0,7 mm Depopulated 493 I/O at 0,7 mm Matrix
HDI Möglichkeiten – 5 Gründe 4. Schneller zum Markt: • Schnellere Entflechtung. • Leichtere Platzierung von doppelseitige SMT. • Mehr Platz für Bauteile. • Via im Pad.
HDI Möglichkeiten – 5 Gründe 5. Höhere Zuverlässigkeit: • Proben von Mikro Vias ergaben höhere Zuverlässigkeit. • Laserbohrungen ermöglichen die Verwendung von mehreren Schichten. • Aspekt Ratio ist < 1:1. • Verbesserte thermische Eigenschaften. • HDI verwendet dünne Isolationsschichten. • HDI verwendet Material für hohe Temperaturen.
IPC Teil: 1C HDI Multilayer PCB´s Definitionen und Verschiedene HDI Schichtenaufbauten
Typ 1 Konstruktion
IPC-2226Typ 1 Konstruktion
Source: Charles PfeilesTyp 1 Konstruktion
1 RCC oder Prepreg Schichten
Built up Material
Core Material
Prepreg MaterialTyp 1 Konstruktion 2 RCC oder Prepreg Schichten Built up Material Core Material Prepreg Material
Typ II Konstruktion
IPC-2226Typ II Konstruktion
Source: Charles PfeilesTyp II Konstruktion
With Stacked vias
Source: Charles PfeilesTyp II Konstruktion
2 RCC oder Prepreg Schichten + 1 Burid via
Built up Material
Core Material
Prepreg MaterialTyp III Konstruktion
IPC-2226Typ III Konstruktion
Source: Charles PfeilesTyp III Konstruktion
4 RCC or Prepreg Layer + 1 Burid via
Built up Material
Core Material
Prepreg Material
Via fil MaterialKarakteristische Parameter
für alle HDI Typen
Karakteristische Parameter Geläufige GrössenIPC Teil: 1D HDI Multilayer PCB´s Bohrungsmodelle für Via
Verschiedene Via Bohrungen
Source: Charles PfeilesVerlängerung von Buried Vias
Dadurch kann einen Bohroperation entfallen.
Source: Charles PfeilesStapeln von Mikro Vias und Begrabet Vias
Source: Charles Pfeiles
Durch Stapeln von Vias erzielt man hohe
Flexibilität beim EntflechtenTypische ”HDI” Kartengrössen
550
(Units ; µm)
250 500
400 250
100 200
7575 75 250 100 100
50-80
500
50-80 100
550
A
A 550
A
200 200 75 75 75
50-80
250
50-80
75 75 75
B
200
350
A Material thickness 0,8mm 0,30 drilled via hole
B Can be landless on outer layerSie können auch lesen
