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Plugging-Technologie

Steigende Komplexität der Leiterplatten
Plugging-Technologie

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Auf Grund der seit Jahren steigenden Integrations- und Packungsdichte elektronischer Schaltungen erhöht sich auch die Anforderung an die Komplexität der Leiterplatte. Die Forderung nach immer zuverlässigeren Produkten mit erhöhter Packungsdichte und verbesserten Eigenschaften erfordert beim Leiterplattenhersteller neue technologische Konzepte.

Dr. Kathrin Weise und Ralph Fiehler, KSG Leiterplatten, Gornsdorf

Ein Verfahren – bekannt unter den Namen „Holefilling“, „Via Hole Plugging“ oder „Plugging“ – bietet dem Layouter die Möglichkeit zu Designerweiterungen bzw. -optimierungen. Die mit diesem Verfahren möglichen höheren Integrationsdichten führen zu einem erheblichen Platzgewinn bei SBU-Aufbauten (SBU: sequential build up) und damit zu geringeren Einschränkungen bei der Layoutgestaltung komplexer Schaltungen (Technologie „Via in Pad“ bzw. „stacked Microvia on buried via“).
Durch das Verfüllen metallisierter Durchgangsbohrungen bzw. metallisierter Sachlochbohrungen auf den Außenlagen der Leiterplatte erreicht man auch bei hochkomplexen Schaltungsträgern eine planare Oberflächentopographie, durch die die Prozesssicherheit und Zuverlässigkeit im Bestückungsprozess (kein Lotabfluss, keine Lufteinschlüsse) wesentlich erhöht werden kann.
Der Großteil der Pluggingprodukte von KSG Leiterplatten GmbH ist nach der IPC-4761 dem Typ VII (Filled and capped Via) zuzuordnen. Die metallisierten Bohrungen werden mit einer speziellen Pluggingpaste verfüllt und anschließend übermetallisiert. Im Technologieportfolio des Unternehmens nimmt diese Technologie eine immer stärker wachsende Rolle ein.
Für das Einbringen der Paste in die Bohrung stehen verschiedenste technologische Möglichkeiten wie das
  • Roller-Coating-Verfahren
  • Siebdruck-Verfahren
  • Schablonendruck-Verfahren
  • vertikale Füllverfahren unter Hochvakuum
mit ihren jeweiligen spezifischen Vor- und Nachteilen zur Verfügung.
Der Leiterplattenhersteller hat sich auf Grund des breiten Einsatzspektrums für eine vollflächige, vertikale Vakuum-Verfüllung entschieden. Dieses Verfahren ermöglicht es, neben Durchgangsbohrungen auch mechanisch gebohrte oder Laser-gebohrte Sacklöcher schnell, zuverlässig und reproduzierbar zu verfüllen und steht dadurch einem großen Kundenkreis bzw. umfangreicheren Anwendungsfeldern zur Verfügung. Als weitere Vorteile gegenüber herkömmlichen Siebdruckverfahren sind das luftblasenfreie Verfüllen der Bohrungen, eine hohe Flexibilität, ein geringerer Pastenverbrauch sowie die Verfüllung von Bohrungen mit größerem Aspekt Ratio anzusehen.
Standardmäßig kommt im Unternehmen Pluggingpaste der Serie THP-100DX1 von Taiyo zum Einsatz. Diese zeichnet sich u.a. durch folgende Eigenschaften aus:
  • 1-Komponenten-System mit sehr geringem Volumenschrumpf
  • Glasübergangstemperatur Tg 160 °C
  • thermischer Ausdehnungskoeffizient CTE: Tg = 32 ppm / Tg = 115 ppm
  • gute Schleifbarkeit
  • sehr gute Metallisierbarkeit.
Das Holefilling-Verfahren wird vorrangig für komplexe Multilayer sowie DK-Leiterplatten für Spezialanwendungen eingesetzt. Unter Beachtung entsprechender Rahmenbedingungen stehen gepluggte Leiterplatten auch für impedanzkontrollierte Anwendungen, Bondanwendungen sowie als Schleifkontakte zur Verfügung. Unter Berücksichtigung eingeschränkter Designrules ist es ebenfalls möglich, gepluggte Starrflex-Produkte herstellzustellen.
Das Unternehmen bietet für den HDI-Bereich gepluggte Leiterplatten mit einem minimalen line/space von 80/100 µm an. Weitere detaillierte Designrules finden sich auf der Unternehmenswebsite.
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