PCB Ontwikkelingen

»

22 september 2011 Eindhoven

»

• Levert en produceert printplaten voor de professioneleelektronica industrie

• Meer dan 27 jaar PCB (productie-) ervaring

• Fabriek in Utrecht - centraal in Nederland, langs de A2

• Levert en produceert printplaten voor de professioneleelektronica industrie

• Meer dan 27 jaar PCB (productie-) ervaring

• Fabriek in Utrecht - centraal in Nederland, langs de A2

Cyner Substrates B.V.Savannahweg 60 3542 AW UTRECHTPostbus 40213 3504 AA UTRECHTT: 0307 890 900 F: 0307 890 919E: info@cyner.nl W: www.cyner.nl

Segment 1Sterk gedreven door kosten

Huidige marktMarktbewegi

ng

Segment 2Segment 3

Kenn

isni

veau

Marktsegmentatie

Marktopening

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Layers

Complexiteit

Mar

ktgr

ootte

KnowHow

Trend = Advies / Wetenschappelijk

Kenn

isni

veau

MarktsegmentatieSegment 1 Segment 2

Segment 3

Cyner India

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Layers

Complexiteit

Mar

ktgr

ootte Cyner uit

Korea

Cyner Nederland

• Pcb Ontwikkelingen• Nevat Loodvrij Club• Materialen• Drogen van PCB’s• Finishes

Overzicht

• Pcb Ontwikkelingen• Nevat Loodvrij Club• Materialen• Drogen van PCB’s• Finishes

µBGA

High Definition Infrastructures

µBGA

• Micro BGA’s Fanout = Microvia’s in pad• Microvia’s in pad = soldeer- en reliability problemen• Voids als gevolg van via’s in pad zijn uitgezonderd in

IPC-610E• Via’s Filled and Capped type 7

• Micro BGA’s Fanout = Microvia’s in pad• Microvia’s in pad = soldeer- en reliability problemen• Voids als gevolg van via’s in pad zijn uitgezonderd in

IPC-610E• Via’s Filled and Capped type 7

µBGA

• CTE Mismatch als gevolg van materialen ( Zilver )• Betrouwbare verbinding ??• Koper de oplossing??• Thermische geleidbaarheid 400 W/mK i.p.v. 5,23

W/mK zilver gevulde epoxy.

• CTE Mismatch als gevolg van materialen ( Zilver )• Betrouwbare verbinding ??• Koper de oplossing??• Thermische geleidbaarheid 400 W/mK i.p.v. 5,23

W/mK zilver gevulde epoxy.Plugged with PetersPaste PP2795

Flip-Chip on Flex

Flip-Chip on Flex

• Plasma desmear en juiste keuze flex materiaalessentieel !!!

• Filled and Capped soms noodzakelijk.

Heatsink -Technologie

Led-Technologie

• Thermische geleidbaarheid Thermo-mechanica• MCPCB 1-3 W/mK• Hybride 25 W/mK• Koper 400 W/mK• Thermische weerstand Rth• 12 -2 C/W• Standaard Fr4• MCFlex

• Thermische geleidbaarheid Thermo-mechanica• MCPCB 1-3 W/mK• Hybride 25 W/mK• Koper 400 W/mK• Thermische weerstand Rth• 12 -2 C/W• Standaard Fr4• MCFlex

Mogelijkheden

In combinatie met Thermal prepreg

Technologie in de ketenPROJECTGROEP LOODVRIJ

Opgericht 9 juli 2004

November 2010, TG NEVAT EMSNovember 2010, TG NEVAT EMS

Technologie in de ketenTechnologie Groep

Miniaturisatie – VOC – DFxm.b.v. Open innovatie

November 2010, TG NEVAT EMSNovember 2010, TG NEVAT EMS

Technologie GroepMiniaturisatie – VOC – DFx

m.b.v. Open innovatie

Plan van aanpak:

• Ledenvergadering Nevat EMS initieertTechnologie Groep (start TG 19 maart 2008)

• Doel: gezamenlijk technologischekennis en ervaring opdoen dooruitvoeren van onderzoek en uitwisselenvan kennis en ervaringen (open innovatie)

• Uitvoering: periodiek overleg, ervaringen uitwisselen,kennis opdoen, lezingen, (inter net) research en onderzoeken

• Alle leden Nevat EMS zijn lid van de TG

• Een financiële bijdrage uit de contributie van leden van Nevat-EMS(onderzoekskosten) en inspanningsverplichting”

Leden (15):3T

ConfedCynerFaberHalinHeadLiad

Neways AAProtonicRamaer

TBPUnitronVariassV-PS

November 2010 Electronic Manufacturing Services

• Ledenvergadering Nevat EMS initieertTechnologie Groep (start TG 19 maart 2008)

• Doel: gezamenlijk technologischekennis en ervaring opdoen dooruitvoeren van onderzoek en uitwisselenvan kennis en ervaringen (open innovatie)

• Uitvoering: periodiek overleg, ervaringen uitwisselen,kennis opdoen, lezingen, (inter net) research en onderzoeken

• Alle leden Nevat EMS zijn lid van de TG

• Een financiële bijdrage uit de contributie van leden van Nevat-EMS(onderzoekskosten) en inspanningsverplichting”

Leden (15):3T

ConfedCynerFaberHalinHeadLiad

Neways AAProtonicRamaer

TBPUnitronVariassV-PS

Resultaten - onderwerpen:

• Drogen van PCB’s

• PCB basismateriaal: “doe mij maar FR4”

• “DOE” : How to do (TNO: “DOE” in ½ a day)

• Wetgeving RoHS2 en Reach

• Testprinten (2 eigen ontwerpen; 1 re-used)

• TG wordt herhaaldelijk uitgenodigd om een presentatie te verzorgen

November 2010 Electronic Manufacturing Services

• Drogen van PCB’s

• PCB basismateriaal: “doe mij maar FR4”

• “DOE” : How to do (TNO: “DOE” in ½ a day)

• Wetgeving RoHS2 en Reach

• Testprinten (2 eigen ontwerpen; 1 re-used)

• TG wordt herhaaldelijk uitgenodigd om een presentatie te verzorgen

Wat is Fr4?

Reinforcement Resin system TG IPC-4101BKlasse

FR 1 Paper Phenolic 130 02

•According to *ANSI/NEMA LI 1-1998 (1927)

•Industrial Laminating thermoset products Flame Retardant

FR 1 Paper Phenolic 130 02

FR 2 Paper Phenolic 105 04

FR 3 Paper Epoxy 105 03/05

FR 4 Fiber glass Epoxy 115 21/24/26/27/82/83/93/94/95/97/98Leadfree 99/101/121/124/126/129

FR 5 Fiber glass Epoxy 140 23

*National Electrical Manufacturers AssociationAmerican National Standards Institute

Parameters for Leadfree

• TG Glass Transition Temperature

• CTE Coefficient of Thermal Expansion @ alpha 1 and 2 *

• TD Temperature of Decomposition *

• TMA Time to delaminate T300 T288 and T260 *(removed copper)

• Thermal Stress @ 288

• Caf Resistant *

• Max operating temp and UL classification *

• *New in IPC 4101B

• TG Glass Transition Temperature

• CTE Coefficient of Thermal Expansion @ alpha 1 and 2 *

• TD Temperature of Decomposition *

• TMA Time to delaminate T300 T288 and T260 *(removed copper)

• Thermal Stress @ 288

• Caf Resistant *

• Max operating temp and UL classification *

• *New in IPC 4101B

TG TD5%

UL max T 260 T 288 T 300 CTEAlpha1

CTEAlpha2

CTE50-260

Filler

4101/99 150 325 AABUS 30MIN 5MIN AABUS 60 300 3.50% YES

4101/101 110 310 AABUS 30MIN 5MIN AABUS 60 300 4.00% YES

IPC 4101C

4101/101 110 310 AABUS 30MIN 5MIN AABUS 60 300 4.00% YES4101/121 110 310 AABUS 30MIN 5MIN AABUS 60 300 4.00% NO4101/124 150 325 AABUS 30MIN 5MIN AABUS 60 300 3.50% NO4101/126 170 340 130 30MIN 15MIN 2MIN 60 300 3.00% YES4101/129 170 340 130 30MIN 15MIN 2MIN 60 300 3.00% NOIS 104i 140 330 130 60MIN 5MIN - 50 250 3.00% YESIS 410 180 350 150 60MIN 20MIN >2MIN 65 250 3.50% NO

Aabus= as agreed between user and supplierNew Types Low Halogeen 122,125,127,128,130 and 131 in 4101C version

*iNEMI HI-Reliability Task Force!!!

Agilent Technologies, Inc. Intel CorporationAlcatel Jabil Circuit, IncCisco Systems, Inc Lucent TechnologiesCelestica, Inc Plexus CorporationDelphi Electronics & Safety Sanmina-SCI CorporationHewlett-Packard Company Solectron CorporationIBM Corporation Sun Microsytems, Inc

* International Electronics Manufacturing Initiative

*iNEMI HI-Reliability Task Force!!!

Agilent Technologies, Inc. Intel CorporationAlcatel Jabil Circuit, IncCisco Systems, Inc Lucent TechnologiesCelestica, Inc Plexus CorporationDelphi Electronics & Safety Sanmina-SCI CorporationHewlett-Packard Company Solectron CorporationIBM Corporation Sun Microsytems, Inc

* International Electronics Manufacturing Initiative

Halogeenvrij

• Waarom Halogeenvrij ( Rookontwikkeling, GiftigeGassen dus Brandveiligheid )

• TBBPA (Tetrabroombisfenol A ) is debrandvertager voor printplaten

• RoHS 2 mogelijk verboden?• Consumenten electronica• Automotive• Industriële electronica??

• Waarom Halogeenvrij ( Rookontwikkeling, GiftigeGassen dus Brandveiligheid )

• TBBPA (Tetrabroombisfenol A ) is debrandvertager voor printplaten

• RoHS 2 mogelijk verboden?• Consumenten electronica• Automotive• Industriële electronica??

Halogeen vrij

Drogen

• MSD Council ( Moisture Sensitive Device Council )• Heeft geadviseerd om PCB’s als MSL klasse 4 te

behandelen.• Dit betekent maximaal 72h Floorlife

• MSD Council ( Moisture Sensitive Device Council )• Heeft geadviseerd om PCB’s als MSL klasse 4 te

behandelen.• Dit betekent maximaal 72h Floorlife

Drogen

• Meest bekende materiaal afwijkingen door vocht• Measling• Grazing• Delaminatie

• Meest bekende materiaal afwijkingen door vocht• Measling• Grazing• Delaminatie

IPC- 1601

Samenvatting• Vocht verlaagt de TG waarde• Aanbevolen vochtpercentage voor verpakken• 0,1% gewicht voor processen tot 260°C (Loodvrij )• 0,2% gewicht voor processen tot 230°C• Droge printen produceren prefereert boven drogen

voor verpakken.• Testmethode ontwikkellen om verschillende

ontwerpen, materialen en constructies te testen.

Samenvatting• Vocht verlaagt de TG waarde• Aanbevolen vochtpercentage voor verpakken• 0,1% gewicht voor processen tot 260°C (Loodvrij )• 0,2% gewicht voor processen tot 230°C• Droge printen produceren prefereert boven drogen

voor verpakken.• Testmethode ontwikkellen om verschillende

ontwerpen, materialen en constructies te testen.

IPC- 1601

• Moisture Barrier Bag• Humidity Indicator Card• Laminate witness card.• Droog aanbevelingen

• Moisture Barrier Bag• Humidity Indicator Card• Laminate witness card.• Droog aanbevelingen

IPC-5704

• Volgens IPC-6012 1,56µg/cm²Natriumchloride

• Afgeleid van de Delphi C7000 Norm

• Volgens IPC-6012 1,56µg/cm²Natriumchloride

• Afgeleid van de Delphi C7000 Norm

Finishes TableFinish Cost

RateThickness inmicron

StorageTime

Intermetallic layer

Pro Cons

Hasl 100 0,5-30 1 year CU Well Known Contains LeadNot flat

Enig 170 Ni 3-6Au 0,05-0,15

0,5 year NI Flat padsWell known

Pressfit, HF,G-Force,

Finishes

Enig 170 Ni 3-6Au 0,05-0,15

0,5 year NI Flat padsWell known

Pressfit, HF,G-Force,

Silver 120 0,15-0,25 1 year* CU HF,Flex,Cost

Stains, Shelllife,Solderability

Tin 120 0,8-1,2 O,5 year CU RefurbishingCost

Tin Whiskers,Shell life

OSP 50 0,15-0,5 1 year CU Cheap,Consumer

Solderability,Cleaning

SN100c 100-110

0,5-10 1 year CU Cheap, Hasllook a like

Flat pads,Cu Leaching

* Stored at proper conditions

HASL

• Legeringen SN100C(LE) Sn-0,7Cu-Ni• SACX0307 Sn-0,3Ag-0,7Cu• SAC305 Sn-3.0Ag-0,5Cu• SN/PB Sn-Pb 63/37• Nihon Superior ( Balver Zinn )• Cookson

• Legeringen SN100C(LE) Sn-0,7Cu-Ni• SACX0307 Sn-0,3Ag-0,7Cu• SAC305 Sn-3.0Ag-0,5Cu• SN/PB Sn-Pb 63/37• Nihon Superior ( Balver Zinn )• Cookson

38°C265°C(509)227°CSn-0.7Cu+Ni

67°C250°C(482)183°C63/37 Sn/Pb

PROCESSWINDOW

PROCESSTEMPERATURE

MELTINGPOINT

ALLOY

EROSION OF COPPER PAD

Original Pad

18μm Copper

After 6 Passes over Wave Soldering Machine105°C Preheat, 256°C Solder Temperature, 4 seconds contact time

Sn-37Pb Sn-3.0Ag-0.5CuSn-0.7Cu+Ni .

Soorten Goud• Immersion Gold• Electroless Gold• SMT Gold• Flash gold• Bondable Gold• ENIG Electroless Nickel Immersion Gold• Soft Gold• Hard Gold• DIG Direct Immersion Gold• Enepig Electroless nickel Electroless palladium Immersion Gold• Enigeg Electroless nickel Immersion Gold Electroless Gold• Electrolytic Gold• Goldfingers• Copper Silver Gold• Flex Gold

• Immersion Gold• Electroless Gold• SMT Gold• Flash gold• Bondable Gold• ENIG Electroless Nickel Immersion Gold• Soft Gold• Hard Gold• DIG Direct Immersion Gold• Enepig Electroless nickel Electroless palladium Immersion Gold• Enigeg Electroless nickel Immersion Gold Electroless Gold• Electrolytic Gold• Goldfingers• Copper Silver Gold• Flex Gold

Hoofdsoorten

• Electrolytic: Kathode Anode, stroom voor nodig• Electroless: Stroomloos 2 varianten,• Immersion en Autocalalytic

• Immersion = Uitwisseling proces en stop automatisch• Autocatalytic = Zelfstartend proces en blijft doorgaan

en is dus tijdkritisch, goudlaagdikte is kostbaar.

• Electrolytic: Kathode Anode, stroom voor nodig• Electroless: Stroomloos 2 varianten,• Immersion en Autocalalytic

• Immersion = Uitwisseling proces en stop automatisch• Autocatalytic = Zelfstartend proces en blijft doorgaan

en is dus tijdkritisch, goudlaagdikte is kostbaar.

Immersion

Ni++

Ni + Au++

Electroless Nickel Plating Immersion Gold Plating

Then

Cu

Ni Ni

Cu

Autocatalytic

Ni++

Au++

Electroless Nickel Plating Electroless Gold Plating

Then

Cu

Ni Ni

Cu

Electroless Proces

• ENIG is het meest voorkomend immersion proces enis ontwikkeld voor het Loodhoudend Proces!!!

• Laagdikte goud 0,05 tot 0,15 micron.• Zolang er ( zuiver ) nikkel gedetecteerd wordt, blijft

het uitwisseling proces actief.• Er zijn altijd poriën !!!• Vervuild of verouderd nikkel levert meer poriën op• Poriën betekent verminderde soldeerbaarheid oftewel

geoxideerd nikkel.• Fosfor wordt toegevoegd om de corrosie

bestendigheid van nikkel te verbeteren.•

• ENIG is het meest voorkomend immersion proces enis ontwikkeld voor het Loodhoudend Proces!!!

• Laagdikte goud 0,05 tot 0,15 micron.• Zolang er ( zuiver ) nikkel gedetecteerd wordt, blijft

het uitwisseling proces actief.• Er zijn altijd poriën !!!• Vervuild of verouderd nikkel levert meer poriën op• Poriën betekent verminderde soldeerbaarheid oftewel

geoxideerd nikkel.• Fosfor wordt toegevoegd om de corrosie

bestendigheid van nikkel te verbeteren.•

Electroless Proces• Er zijn 3 soorten Fosfor houdende Nikkelbaden• Low containing 2-4%• Mid containing 4-8% ( Meeste baden)• High containing 8-14%• Hoe meer fosfor, hoe minder kans op Black-pad.• Hoe meer fosfor, hoe moeilijker soldeerbaar• Hoe minder fosfer, hoe meer kans op procesfouten.• In Asia wordt door de hoge luchtvochtigheid, soms

gekozen hooggehalte fosfor.• Fosfor gehalte boven de 11 of 12% maakt solderen

praktisch onmogelijk.

• Er zijn 3 soorten Fosfor houdende Nikkelbaden• Low containing 2-4%• Mid containing 4-8% ( Meeste baden)• High containing 8-14%• Hoe meer fosfor, hoe minder kans op Black-pad.• Hoe meer fosfor, hoe moeilijker soldeerbaar• Hoe minder fosfer, hoe meer kans op procesfouten.• In Asia wordt door de hoge luchtvochtigheid, soms

gekozen hooggehalte fosfor.• Fosfor gehalte boven de 11 of 12% maakt solderen

praktisch onmogelijk.

Electroless Proces

• Autocatalytic goud is poriënvrij.• Maar kostbaarder ( dikkere laagdikte )• Laagdiktes boven 0,5 micron zijn niet wenselijk,

omdat ze de soldeerverbinding bros maken.• Combinaties van Immersion met Autocalatylic goud

worden ingezet voor Loodvrije Processen.

• Autocatalytic goud is poriënvrij.• Maar kostbaarder ( dikkere laagdikte )• Laagdiktes boven 0,5 micron zijn niet wenselijk,

omdat ze de soldeerverbinding bros maken.• Combinaties van Immersion met Autocalatylic goud

worden ingezet voor Loodvrije Processen.

Future

FutureVolgens IPC

IPC

• IPC-1071 Intellectual Property• IPC-2600 serie Documentatie voorschriften• IPC-610E Nieuwste revisie keurings norm• IPC-HDBK-830A Handboek Conformal Coating

• Partner in open innovatie. Majurity Levels• Antenne technieken• Nano Finish en Semblant

• IPC-1071 Intellectual Property• IPC-2600 serie Documentatie voorschriften• IPC-610E Nieuwste revisie keurings norm• IPC-HDBK-830A Handboek Conformal Coating

• Partner in open innovatie. Majurity Levels• Antenne technieken• Nano Finish en Semblant

Einde

CynerWhere know-how meets passion!!