HDI-SBU-Multilayer

1. Einleitung
Der globale Trend bei der Entwicklung moderner elektronischer Baugruppen ist ein deutlicher Anstieg der Integrationsdichte. Diesem Trend muss neben den Bauelementen natürlich auch die Leiterplatte als Schaltungsträger folgen.

Neben der allgemeinen Verringerung von Strukturbreiten (Leiterbahnbreiten und Abstände) und dem Einsatz von Blind Vias (Sacklöcher), kann die Integrationsdichte durch einen sequentiellen Multilayeraufbau und die Nutzung von vergrabenen Bohrungen (Buried Vias) weiter erhöht werden.

Durch den Einsatz von Buried Vias können durchgehende Bohrungen über alle Lagen der Leiterplatte vermieden werden, auf den Außenlagen entstehen zusätzliche Bestückungsflächen.
Die vorliegende Produkt-Info dient als Ergänzung der Technologie-Info Blind Vias und soll Ihnen Hilfestellung bei einer technisch und kostenmäßig optimierten Schaltungsentwicklung geben.

Umfangreiche und praxisnahe Layout-Empfehlungen finden Sie auf: Fertigungsgerechtes Layout von HDI-Boards
2. Begriffsklärung

  • HDI (High Density Interconnection): Schaltung mit Microvias und feinsten Strukturen SBU (Sequential Build Up):
    Sequentieller Multilayeraufbau, mindestens 2 Pressvorgänge
  • Buried Via Vergrabenes Via: Im Kern liegende und außen nicht sichtbare Durchkontaktierung
  • Blind Via - Sackloch: Auf einer Innenlage endende Ankontaktierung
  • Microvia: An-/Durchkontaktierung mit <0,20mm

Bei einem SBU-Multilayer teilt sich die Schaltung in einen Bi- oder Multilayerkern und eine oder mehrere äußere Microvia-Lagen auf.

Kommen Buried Vias über mehr als 2 Lagen oder mehrere äußere Microvia-Lagen vor, sind im Produktionsprozess mindestens 2 Pressvorgänge nötig.

Symbol    Beschreibung  Layoutvorgaben  Bemerkung  
1  Außenlagen- struktur        
 A  Außenlagen- struktur  >75m  Abhängig von Cu-Dicke  
 B  Leiterbahn- abstand  >75m  Abhängig von Cu-Dicke  
2  Innenlagen- struktur        
 C  Leiterbahnbreite  >75m  Abhängig von Cu-Dicke  
 D  Leiterbahn- abstand  >75m  Abhängig von Cu-Dicke  
3  Micro Via von Top auf L2, Standard- o. konisches Micro Drill Werkzeug        
 E  Hole Durchm. Eintritt  >0,10mm  Wenn konisch, dann abhg. v. Bohrtiefe (Dielektrikumsdicke)  
 F  Hole Durchm. Targetpad  >0,10mm  Wird durch Werkzeug def.  
 G  Bohrtiefe  Abhg. v. Dielektrikumsdicke Top-L2  Aspect Ratio >1:1 beachten!  
 H  Micro Via Eintrittspad  >E+200m  Umlaufend 100m um Bohrung nötig  
 I  Micro Via Landepad  >350 m  F+125m umlaufend um Holedurchmesser auf Landepad  
4  Buried Via von L2 auf L5        
 J  Bohrdurchmesser  >0,15mm  Aspect Ratio >1:8 beachten!  
 K  Paddurchmesser  >L+200m    
5  Durchgangsloch        
 L  Bohrdurchmesser  >0,15mm  Aspect Ratio >1:8 beachten!  
 M  Paddurchm. Außenlagen  >L+200m  Umlaufend 100m um Bohrung nötig  
 N  Paddurchm. Innenlagen  >L+250 m  Umlaufend 125m um Bohrung nötig  


3. Weitere Aufbauvarianten

Die dargestellten Beispiele sind lediglich 2 mögliche Aufbauvarianten.
  • b: Bezeichnet Buried Vias, d.h. durchkontaktierte Innenlagen oder Kerne
  • ( ): In den Klammern beschriebene Lagen werden mit einer Pressung zu einem Kern zusammengefasst

Entscheidende Kostenfaktoren beim SBU-Aufbau:
  • Anzahl der Pressungen
  • Anzahl der Bohrprogramme (Blind- und Buried Vias)
  • Anzahl der Durchkontaktierungsprozesse



4. Produktionsschritte eines 2-fach verpressten 1+(4)b+1 SBU-Multilayers
  • Strukturieren der Innenlagen
  • Verpressen
  • Bohren der Buried Vias als durchgehende Bohrungen
  • Durchkontaktieren des Multilayer-Kerns
  • Hole Plugging (optional, wenn gewünscht)
  • Strukturieren des Kerns
  • Verpressen
  • Bohren der Blind Vias und Durchkontaktierungen
  • Fertigstellen wie eine gewöhnliche Multilayer-Schaltung
  • Als Oberflächenfinish empfehlen wir chemisch Zinn oder chemisch Nickel/Gold



5. SBU - Dielektrika
Die Blind Vias werden bei CONTAG durch mechanisches Bohren erzeugt. Deshalb kann mit armierten Prepregs als SBU-Dielektrikum eine gleichmäßig gute Lochqualität erreicht werden. Standardmäßig haben sich je nach Layout und Multilayeraufbau die Prepregtypen 106 (Dicke ca. 50m) und 1080 (Dicke ca. 65m) hervorragend bewährt. Neben der guten Verarbeitbarkeit, der hohen Zuverlässigkeit und ständigen Verfügbarkeit bestechen sie auch durch den günstigeren Materialpreis gegenüber RCC-Folie.


6. Qualitätssicherung
Für eine zuverlässige und qualitativ hochwertige Fertigung werden die kritischen Fertigungsschritte durch prozess- und auftragsbezogene Einricht- und Schliffuntersuchungen überwacht.
  • Cu-Schichtdicke in den Buried Vias (>15m spezifiziert)
  • Dickengenauigkeit- und Verteilung nach den Pressvorgängen
  • Registrierung (Treffgenauigkeit) der Blind Vias auf den Innenlagen
  • Anbindungszuverlässigkeit (Bohrtiefe) der Blind Vias (15m)
  • Cu-Schichtdicke in den Blind Vias (>20m spezifiziert)



7. Zusammenfassung
HDI/SBU-Technik bedeutet feinste Strukturen und komplexe Multilayer-Aufbauten. CONTAG verfügt über diese Technologie und bietet diese Schaltungen natürlich auch im Eildienst an.




Für weitergehende technologische Fragen rund um das Thema Leiterplatten wenden Sie sich bitte an unser CONTAG-Team (Tel. 030 / 351 788 0 oder team@contag.de).

Ausgabestand: F

Darüber hinaus hat CONTAG als HDI-Spezialist in der Fachzeitschrift Elektronik-Praxis eine 16-teilige Serie veröffentlicht, die Sie unter den folgenden Links aufrufen können:

Teil 1: Elektronik Praxis, Ausg. 08, 18.04.2007 Empfehlungen für das fertigungsgerechte Design eines HDI-Boards
Teil 2: Elektronik Praxis, Ausg. 10, 16.05.2007 Entscheidungskriterien für HDI-Schaltungen
Teil 3: Elektronik Praxis, Ausg. 12, 15.06.2007 Wirtschaftliche Fertigbarkeit feinster Strukturen
Teil 4: Elektronik Praxis, Ausg. 14, 20.07.2007 Restringthematik bei An- und Durchkontaktierungen
Teil 5: Elektronik Praxis, Ausg. 16, 24.08.2007 Isolationsabstand und Lötstopplack-Freistellung
Teil 6: Elektronik Praxis, Ausg. 18, 21.09.2007 Die Bedeutung des Aspect Ratio im Leiterplatten-Entwurf
Teil 7: Elektronik Praxis, Ausg. 20, 26.10.2007 Die praktische Anwendung des Aspect Ratio
Teil 8: Elektronik Praxis, Ausg. 22, 21.11.2007 Die Entflechtung hochkomplexer HDI-Leiterplatten durch das Hole Plugging
Teil 9: Elektronik Praxis, Ausg. 24, 18.12.2007 Redesign in klassischer Standardtechnologie
Teil 10: Elektronik Praxis, Ausg. 2, 24.01.2008 Kostensituation eines Designs in HDI/ SBU-Ausführung
Teil 11: Elektronik Praxis, Ausg. 5, 05.03.2008 Designregeln und deren praktische Auswirkungen auf Qualität und Ausbeute (1,0 MB)
Teil 12: Elektronik Praxis, Ausg. 6, 19.03.2008 Optimierungen im Prozess des Design-Rule-Checks
Teil 13: Elektronik Praxis, Ausg. 8, 17.04.2008 Anforderungen an die Substratmaterialien der Leiterplatte
Teil 14: Elektronik Praxis, Ausg. 10, 23.05.2008 Grundlagen von impedanzkontrollierten Leiterplatten
Teil 15: Elektronik Praxis, Ausg. 12, 18.06.2008 Impedanzkontrollierte Leiterplatten in der Praxis
Teil 16/ Ende: Elektronik Praxis, Ausg. 14, 21.07.2008 HDI-/SBU-Technologie und Materialauswahl beim Einsatz von Mikrovias

 

Ihr persönlicher Ansprechpartner

Uwe Sydow
Leiter Produktentwicklung
+49 30 351 788 -540
sydowcontag.de