MATERIALLEISTUNGSPROBLEME

Möglichkeiten zur Erhöhung der Schaltungsdichte

Es gibt drei Hauptmethoden, um gedruckte Schaltungen kompakter zu gestalten:

• Verkleinern Sie die Kupferleiterbahnen und die Abstände zwischen ihnen.
• Füge der Leiterplatte weitere Schaltungsschichten hinzu.
• Verkleinern Sie die Größe der Durchkontaktierungen und Kontaktflächen.

Kupferfolie

Eine naheliegende Methode zur Steigerung der Schaltungsleistung besteht darin, mehr Schaltungselemente auf demselben Raum unterzubringen. Die Kupferfolientechnologie wurde hierfür im Laufe der Jahre erheblich verbessert. Zunächst wurden Folien mit hoher Temperaturdehnung (HTE-Folien) entwickelt. Später kamen flache, sehr flache, dünnere und speziell für Hochleistungsharzsysteme entwickelte Folien hinzu.

HTE-Folie

HTE-Kupferfolie (oft auch Klasse 3 genannt) ist im Vergleich zu Standard-Kupferfolien bei hohen Temperaturen dehnbarer. Bei etwa 180 °C beträgt die typische Dehnbarkeit 4–101 µT. Dies macht sie besonders geeignet für mehrlagige Leiterplatten, da sich die Materialien beim Erhitzen und Abkühlen der Leiterplatte ausdehnen und Spannungen auf die Kupferlagen und durchkontaktierten Löcher ausüben. Dank ihrer Duktilität reduziert HTE-Folie das Risiko von Rissen in den inneren Lagen und verbessert die Verbindungszuverlässigkeit – insbesondere bei dickeren Leiterplatten oder solchen mit hohem Harzanteil, wo die Ausdehnung in Z-Richtung größer ist.

Flache und rückseitig behandelte Kupferfolien

Kupferfolie hat üblicherweise zwei Seiten: eine glatte, glänzende und eine raue, matte Seite. Traditionell wurde die raue Seite mit dem Leiterplattenmaterial verklebt. Bei der umgekehrt behandelten Folie wird dieses Prinzip umgekehrt: Die Behandlung erfolgt auf der glatten Seite, die anschließend mit dem Trägermaterial laminiert wird.

Diese Änderung hat zwei wesentliche Vorteile:

1. Die geklebte Seite ist sehr glatt, was das Ätzen feiner Leiterbahnen erleichtert.
2. Die raue, matte Seite ist nun freigelegt, was eine bessere Haftung des Fotolacks ermöglicht.

Das Ergebnis? Die Hersteller können einige Schritte der Oberflächenaufrauung überspringen, die Bildgebung verbessern und höhere Ätzausbeuten erzielen.

Einlagige vs. mehrlagige Konstruktionen

Die Verwendung einer einzelnen Lage Prepreg ist in der Regel günstiger als die Verwendung mehrerer Lagen, wobei die Einsparungen von den Glasarten und anderen Faktoren abhängen. Auch die Leistung kann variieren:

• einlagige Konstruktionen Sie weisen tendenziell einen geringeren Harzanteil auf und ermöglichen eine bessere Kontrolle der dielektrischen Dicke. Da nur eine Schicht vorhanden ist, ist die Dickenschwankung statistisch geringer als bei mehreren Schichten.
• Mehrschichtige Konstruktionen bietet möglicherweise mehr Flexibilität bei der Erfüllung von Harz- oder elektrischen Anforderungen, jedoch mit größeren Schwankungen in der Dicke.

Harzgehalt

Die Harzmenge im Laminat spielt eine große Rolle:

• Geringerer Harzgehalt Im Allgemeinen wird die Zuverlässigkeit verbessert, da die Ausdehnung in z-Richtung reduziert wird. Außerdem trägt es zur Dimensionsstabilität, Verzugsbeständigkeit und zur Kontrolle der dielektrischen Dicke bei.
• Höherer Harzgehalt Dadurch wird die Dielektrizitätskonstante gesenkt, was die elektrischen Eigenschaften verbessern kann. Allerdings muss ausreichend Harz vorhanden sein, um die Glasfasern vollständig zu benetzen und Lufteinschlüsse zu vermeiden. Dies ist auch wichtig, um Probleme mit leitfähigen anodischen Filamenten (CAF) zu verhindern.

In der Praxis hat jede Glasart eine optimaler Harzgehaltsbereich—Zu wenig beeinträchtigt die Zuverlässigkeit, zu viel die Stabilität. Es gilt, das richtige Gleichgewicht zu finden.