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Wichtiger Leitfaden zu Buried & Blind Vias in HDI Flex-Rigid PCBs

Seit erster Nutzung in hochzuverlässiger Militärtechnik in den 1980ern sind Flex-Rigid-PCBs in High-Tech-Feldern weit verbreitet. Heute sind Flex-Rigid-Boards einer der Forschungsschwerpunkte der PCB-Industrie. Durch Kombination der Stützfunktion starrer Boards mit High-Density- und Flexibilitätsfunktionen flexibler Boards ermöglichen Flex-Rigid-Boards 3D-Assembly unter verschiedenen Montagebedingungen – erfüllen Anforderungen an Leichtigkeit, Dünne, Kleingröße elektronischer Produkte. Daher breites Anwendungsfeld.

Die meisten Flex-Rigid-Boards haben Buried und Blind Vias. Bei PCB-Typwahl gibt es viele Gelegenheiten, Flex-Rigid-Boards mit Buried/Blind Vias zu wählen – daher vor Angebotserstellung darüber Bescheid wissen.

Vorteile & Nutzen von Flex-Rigid-Boards

Heute: Flex-Rigid-PCBs weit verbreitet in Wearables, Medizintechnik, Militär. Unter allen PCB-Typen: stärkste Widerstandsfähigkeit gegen extreme Umgebungen → Anwendungsfelder werden breiter. Durch Flexibilität: Bauraum und Systemgewicht durch 3D-Anwendung minimierbar.

Im Flex-Rigid-Board-Design: Haupttrend = Blind/Buried Vias und High Density Interconnect (HDI) auf Flex-Rigid-Boards. Wegen vieler Flex-Rigid-PCB-Typen: Beispiel 6-Lagen asymmetrisches Flex-Rigid-Board.

Feine Materialvorbereitung

Erste Lage 6-Lagen asymmetrisches Flex-Rigid-Board = Flex-Board; restliche 5 Lagen = Rigid-Boards. Leiterbahnabstand = 0,1 mm; viele Blind/Buried Vias in Rigid- und Flex-Rigid-Bereich. Basismaterial Tabelle 1:

Layer 3 und 4 Layer 2, 5 und 6 Kupferfolie Layer 1 (Flex)
FR-4 doppelseitig Kupfer Inner Layer Kupferfolie (einseitig gebräunt) Kalanderter PI einseitig kupferbeschichtetes Platte

Wegen Delaminationsgefahr bei Flex-Rigid-Boards: Acrylsäure-Kleber als Prepreg für Flex-Rigid-Verbindungsbereich wählen für Viskositätsanforderung. Für Rigid-Lagen: No-Flow-Bonding-Prepreg. Tabelle 2 = Eigenschaften No-Flow-Bonding-Prepreg.

Geprüfte Items Einheit Bedingung Performance Index
Standardwert Schutz Wert
Harzdurchflussmenge% / mmTPC TM650 2.3.17.2<3,0 / <1,0<3,0 / <2,0
Glasübergangstemperatur°CDSC / TMA160 / 140>160 / >155
CTE x-Achse / y-Achse / z-Achse10⁻⁶/°CAmbient to Tg15 / 13 / 60<20 / <15 / <80
z-Achsen Expansion%5°C–260°C4,5<4,0
Entflammbarkeit–UL94 / (C-96/20/65)+(C-96/40/90)V-0 / 0,010–0,015V-0 / <0,025
Lötfloating (260°C)sA>180>120
Schälfestigkeitkgf/cmA1,4–1,6>1,43
Biegefestigkeitkgf/mm²A40–50<32,7
Wasseraufnahme%A0,01–0,14<0,20

Blind/Buried Via Technik

Laminationsmethode

Zwei Laminationsmethoden: One-Step-Lamination (alle Inner Layers einmal laminieren) und Step-by-Step-Lamination (jeweils Flex- und Rigid-Lagen separat). One-Step: Vorteil = kurze Fertigungszeit, niedrige Kosten. Nachteil: Cover-Layer-Positionierung schwierig; Laminationsdefekte, Delamination, Inner-Layer-Verformung erst nach Ätzung erkennbar. Step-by-Step: Reduziert Positionierungs-/Graph-Offset-Schwierigkeiten; Defekte frühzeitig erkennbar; nutzt Rigid/Flex-Materialeigenschaften optimal. Nachteil: Mehr Arbeitsschritte, Zeit, Hilfsmaterial → höhere Kosten.

Material

Für Flex-Rigid-Boards mit Blind/Buried Vias: Step-by-Step-Lamination empfohlen für Blind-Via-Qualität & hohe Ausrichtgenauigkeit. Zuerst Inner-Layer-Lamination, dann Inner-Outer-Layer-Lamination. Silikonkautschuk als Laminationsmaterial, PET-Release-Film als Formreiniger – in beiden Laminationsschritten.

Bohrtechnik

NC-Bohren und Laserbohren je zweimal bei diesem 6-Lagen asymmetrischen Flex-Rigid-Board; UV-Bohren für Blind-Vias. UV-Bohren = fortschrittliche Technologie mit komplexerem Betrieb → PCB-Häuser verlangen meist zusätzlichen angemessenen Kostenaufschlag.

PLASMA-Reinigung

Plasma-Reinigung beseitigt Schmutz an Via-Wänden von Flex-Rigid-Boards. Prozess: Hochaktive Plasmen erzeugen Gas-Feststoff-Reaktion mit Acrylsäure, Polyimid, Epoxid, Glasfaser. Erzeugte Gase & unbehandelte Plasmen durch Vakuumpumpen abgesaugt. Komplexe physikalisch-chemische Reaktion. Kurz: Bei Buried/Blind Vias in HDI Flex-Rigid PCBs vor Angebot Bescheid wissen – all dies eng mit Kosten, Zeit, Produktperformance verknüpft.

Weiterführende Ressourcen
• Was Sie über Buried & Blind Vias wissen müssen
• Blind/Buried Vias in High-Speed Digital Circuits designen
• HDI Flex-Rigid PCB Fertigungsservice PCBCart – Ab 1 Stück

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