Hole Plugging

Aufgrund der zunehmend steigenden Integrations- und Packungsdichte elektronischer Schaltungen wachsen auch die Anforderungen und Komplexitäten der Leiterplatten. SBU (Sequential-Build-Up)-Multilayer mit Blind und Buried Vias (siehe auch Produkt-Info HDI/SBU-Technik) gewinnen dabei zunehmend an Bedeutung. Die nach außen nicht sichtbar in einem SBU-Kern liegenden Bohrungen (Buried Vias) bilden einen Hohlraum, der durch das Dielektrikum beim Aufpressen der außen liegenden Lagen nicht vollständig verfüllt wird. Dadurch kommt es über diesen vergrabenen Bohrungen zu Einsenkungen auf den Außenlagen, die ein prozesstechnisches Problem darstellen können.

Des Weiteren kann ein offenes, unverfülltes Buried Via nicht als Landepad für ein Blind Via von den Außenlagen genutzt werden, was Einschränkungen für die Entflechtung und Layoutgestaltung komplexer Schaltungen bedeuten kann.
Ein entscheidender Designvorteil ist die Positionierung von Vias direkt in Pads (Via In Pad-Technologie). Wenn die Vias hierbei nicht verschlossen sind, kann bei durchgehenden Bohrungen das Lotdepot abfließen, oder es bildet sich in den Blind Vias ein luftgefüllter Hohlraum, der die Zuverlässigkeit der Lötstelle und damit der gesamten Schaltung nachteilig beeinflussen kann. Daher ergibt sich die Notwendigkeit, Bohrungen vollständig und planar zu verschließen und die Oberfläche ggf. auch zu metallisieren. 

Produkt-Info Hole Plugging

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Harzpasten

CONTAG verwendet die Plugging Paste THP-100DX1 der Firma Umicore. Diese Paste zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

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Technologische Varianten

Pluggen von Buried Vias auf Innenlagen oder SBU-Kernen zur Verhinderung von Einsenkungen der Außenlagen

Pluggen von Buried Vias auf Innenlagen oder SBU-Kernen und Metallisierung der verschlossenen Bohrungen zur Verwendung als Landepad

Sequentielles Pluggen von Durchkontaktierungen auf Außenlagen und Metallisierung der verschlossenen Bohrungen (Via In Pad-Technologie)

Grundsätzlich können nur durchgehende Bohrungen zuverlässig und sicher mit dem hier beschriebenen Hole Plugging-Verfahren verschlossen werden. Wünschen Sie geschlossene Blind Vias (Sacklöcher), muss ein spezielles Kupferfüllverfahren (elektrolytische Kupferabscheidung) angewendet werden.
Für eine vollständige und ohne Lufteinschlüsse gefüllte Bohrung sollte das Aspect Ratio (Verhältnis Durchmesser zu Platinenstärke) 1:5 nicht überschreiten. Die zu pluggenden Bohrungen sollten einen Durchmesser von 0,10mm – 0,80mm besitzen.

Prozess

  1. Einbringen der Paste in die metallisierten Bohrungen: CONTAG verwendet ein kombiniertes Schablonendruckverfahren, bei dem die Pluggingpaste durch eine spezielle Vorrichtung mit Druckluftunterstützung in die zu verschließenden Bohrungen hineingepresst wird, was je nach technologischer Anforderung vollflächig (Varianten a und b) oder lokal selektiv mit Hilfe einer gebohrten Schablone (Variante c) erfolgt.
  2. Trocknen/ Aushärten der Paste: Sind die zu pluggenden Bohrungen mit der Paste verfüllt, wird diese für 60min bei 150°C im Ofen ausgehärtet
  3. Einebnen (Schleifen): Die verbleibenden Reste der Paste auf der Oberfläche der Schaltung werden durch einen mechanischen Schleifprozess abgetragen, die Oberflächen der gepluggten Bohrungen werden eingeebnet.
  4. Weitere Metallisierung (optional): Ist ein Kupferdeckel auf den verschlossenen Bohrungen gewünscht (Varianten b oder c), erfolgt nachfolgend eine weitere Metallisierung der Oberfläche. Dies beinhaltet die Abscheidung einer elektrisch leitfähigen Grundschicht und anschließende Verstärkung durch einen galvanischen Abscheidungsprozess.

Qualitäts sicherung

Wir gewährleisten in den gepluggten Bohrungen eine Hülsenstärke von mindestens 15μm. Dies ist ausreichend, um eine prozesssichere Weiterverarbeitung der Schaltung bis hin zum Lötprozess ohne Rissbildung oder Delamination zu garantieren, da die Hülse durch die Harzverfüllung zusätzlich geschützt wird. Die Gleichmäßigkeit des Kupferabtrages und der Kantenverrundung der Durchkontaktierungen wird beim Schleifprozess kontinuierlich überwacht.

Werden die Pads mit einem Kupferdeckel versehen, wird für diesen eine Kupferstärke von mindestens 10μm garantiert. Um feine Leiterbildstrukturen (<100μm) zu realisieren, muss der Kupferaufbau dann von einer entsprechend geringen Basiskupferstärke (5μm oder 12μm) beginnen. Die Einhaltung einer lufteinschlussfreien Verfüllung und der genannten Kupferauflagen wird durch prozessbegleitende Schliffuntersuchungen sichergestellt.

Zusammenfassung

Durch Verwendung der Hole Plugging-Technologie erschließen sich dem Layouter zahlreiche designoptimierende Lösungen. Zusätzlich wird die Prozesssicherheit bei komplexen SBU-Schaltungen deutlich erhöht.

CONTAG bietet Ihnen diese Technologie in einer höchst zuverlässigen und reproduzierbaren Ausführung, selbstverständlich auch im Eildienst, an.

Für weitergehende technologische Fragen rund um das Thema Leiterplatten wenden Sie sich bitte an unser CONTAG-Team