Eurocircuits.com

Onze motivatie om mee te werken aan het EDM programma is om te weten:

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

“Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

Eurocircuits - kort

• Proto’s en kleine series van 1-16 lagen

• Pooling tem 8 lagen• Pooling tem 8 lagen

• Leveringstermijnen vanaf 2 werkdagen

• On-line minimale administratie en open 24/24 en 7/7D

• Vandaag reeds 37.000 on-line bestellingen in 2010 waarvan 13.800 in de Benelux

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

in 2010 waarvan 13.800 in de Benelux

• Meer dan 7.000 Europese klanten

• Eurocircuits is lokaal actief in:België – Nederland – Duitsland – Frankrijk –Zwitserland – Hongarijë – UK – Polen - Italië

Probleemstelling: Loodvrij FR-4

• Standard: IPC-4101C /sheets

• 14 classes of lead-free • 14 classes of lead-free compatible FR4 laminates:/99, /101, /102,/103,/121,/122, /124, /125/126,/127,/128,/129,/130,/131

• Key parameters:– Decomposition temperature Td

– Time-to-delamination: T260, T288, T300

– Z-expansion: Alpha 1, Alpha 2, CTEz

Hoe dikwijls mag uw printje “heet” worden?Eurocircuits 2009

We solderen 25-35°C heter

dan in het loodtijdperkdan in het loodtijdperk=> risico voor:

• Delaminatie: Td, T260, T288

• Via cracks: CTEz• Via cracks: CTEz

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

Cycles to delamination a.f.o. laminate properties

50

Ncycles reflow Tmax=260°C vs T288

20

30

40

50

Td=310°C

Ncy

cles

bef

ore

dela

min

atio

n

50

total1⟨ ⟩

total3⟨ ⟩

total5⟨ ⟩

total7⟨ ⟩

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

0 5 10 15 20 25 30 350

10

Td=310°CTd=325°CTd=340°CTd=355°C

T288 [min]

Ncy

cles

bef

ore

dela

min

atio

n

0

350 total0⟨ ⟩

total2⟨ ⟩, total

4⟨ ⟩, total6⟨ ⟩, 7

12

• CTEz, α1, α2: expansion in z-direction

>4%

Kenmerken van (loodvrij) FR-4

CTEz %

α2

Lead-freeCompatibleLaminate

<3.5%

Totale Z-expansie is belangrijk.NIET Tg!

T (oC)20 130 150 180 220 245 260

Tg

α1

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

VIA STRESS FACTOR

plating thickness 15 µmdrill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

plating thickness 30 µmdrill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Via crack - model

1 0.56 0.39 0.3 0.25 0.211.2 0.67 0.47 0.36 0.3 0.251.6 0.89 0.63 0.48 0.4 0.33

2 1.11 0.78 0.61 0.49 0.422.4 1.33 0.94 0.73 0.59 0.5

plating thickness 20 µmdrill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.351 0.45 0.31 0.24 0.19 0.16

1.2 0.55 0.38 0.29 0.23 0.191.6 0.73 0.5 0.38 0.31 0.26

2 0.91 0.63 0.48 0.38 0.322.4 1.09 0.75 0.57 0.46 0.39

1 0.37 0.24 0.18 0.14 0.111.2 0.44 0.29 0.21 0.17 0.141.6 0.59 0.38 0.28 0.22 0.18

2 0.74 0.48 0.35 0.28 0.232.4 0.89 0.57 0.42 0.33 0.28

plating thickness 35 µmdrill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.351 0.36 0.22 0.16 0.12 0.1

1.2 0.43 0.26 0.19 0.15 0.121.6 0.57 0.35 0.25 0.2 0.16

2 0.71 0.44 0.32 0.25 0.22.4 0.86 0.53 0.38 0.3 0.24

V.S.F. in 1000 / mm to be read from the following graphs

plating thickness 25 µmdrill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.351 0.4 0.27 0.2 0.16 0.13

1.2 0.48 0.32 0.24 0.19 0.161.6 0.64 0.43 0.32 0.26 0.21

2 0.8 0.53 0.4 0.32 0.272.4 0.96 0.64 0.48 0.38 0.32

Via Stress FactorVSF = D/(d x t)

D: thickness of the laminated : drill hole diameter of the viat : thickness of the Cu deposit

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

# reflow cycli tov 100ppm via-faling tijdens het solderen

reflow soldering (50-260°C)

15

20

25

30

35

40

45

50

max

num

ber o

f cyc

les

Cu plating 20 µmPCB thickn. 1.6 mm

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

0

5

10

15

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Via drill hole [µm]

max

num

ber o

f cyc

les

CTEz = 0.045 CTEz = 0.04 CTEz = 0.035 CTEz = 0.030 CTEz = 0.025

Via: operationele betrouwbaarheid-40/125oC cycli tot via-faling

N1% in a (-40/125°C) test

600800

100012001400160018002000

cycl

es to

frac

ture

Cu plating 20 µmPCB thickn. 1.6 mm

0200400

100 200 300 400 500 600 700

via drill hole [µm]

cycl

es to

frac

ture

CTEz = 0.045 CTEz = 0.04 CTEz = 0.035 CTEz = 0.03 CTEz = 0.025

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

Impact van solderen op de via levensduur: via degradatie

Reduction PTH via life due to reflow soldering (260 °C max)

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

redu

ctio

n in

life

pe

r re

flow

cyc

le [

%] CTEz=0.045

CTEz=0.0425

CTEz=0.04

CTEz=0.0375

CTEz=0.035

CTEz=0.0325

CTEz=0.03

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

0

0,5

1

1,5

2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

redu

ctio

n in

life

pe

r re

flow

cyc

le [

%]

Via Stress Factor [1000/mm]

CTEz=0.03

CTEz=0.0275

CTEz=0.025

“Pooling” printen

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

“Pooling” laminaten

Eurocircuits - laminatenStandaard Pooling High Tech

DE104i R1755C NP-155F IT588 PCL370HR

Isola Panasonic Nan Ya Iteq IsolaIsola Panasonic Nan Ya Iteq Isola

IPC-4101/ 21/121 97 99 97/101 21/24/26/98/99/101/126

Tg min °C 140 135 145 135 170

min Td °C 350 370 350 325 340

Z-Axis CTE

alpha 1 min PPM/°C 50 48 50 50 45

alpha 2 min PPM/°C 250 260 260 260 230

CTEz 50 to 260°C (gegeven) % 3 3,7 3,4 3,8 (2,8)

Time to Delaminate (Copper removed)

A. T260 Minutes 60 >120 >60 >60 >60

B. T288 Minutes >5 35 >20 >20 >30

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

C. T300 Minutes - - - AABUS -

CTEz average (calculated) (50-260°C) [%] 3,45 3,66 3,47 3,68 2,61

N allowed for 100ppm after soldering cycles 14 12 14 12 41

N1% in -40/125°C TC test cycles 256 219 256 219 670

N before delamination DT (50-260°C) cycles >12 >20 >12 >12 >12

thickness laminate [mm] 1,6 AABUS =As agreed upon between user and supplier

min Cu plating [µm] 20 min berekend # thermische cycli tot faling is 12

drill hole via [µm] 300

Via Stress Factor [1000/mm] 0,3

Hoe dikwijls mag uw printje “heet” worden?

• Pooling - min specs tov max # soldeercycli

– T260 = 60min, T288 > 5min & Td = 325°C -> 12

– CTEz = 3.7%

– 1.6mm PCB -> 12– 1.6mm PCB -> 12

• 20µm plating

• 0.25mm finished hole (0.3mm hole in epoxy)

– Tg 135°C -> max operating temp 110°C

– Eurocicuits veiligheidsmarge -> -2 cycli

– Finish HASL -> -2 cycli

• Een Eurocircuits pooling print met HASL mag dus 8 maal “heet” worden (=<260°C) – op voorwaarde dat de print voldoende worden (=<260°C) – op voorwaarde dat de print voldoende droog is bij het solderen! - en mag functioneren bij 110°C

• Onze huidig ingezette standaard materialen doen beter dan onze minimum specs (T260=60’, T288>5’, Td=350°C, CTEz=3%, Tg=140°C)

• Houdt er rekening mee dat de via betrouwbaarheid in de tijd afneemt met het aantal toegepaste soldeercycli

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

Aantal thermische cycli

Process Cycles Explanation

HASL finish 2 One HASL dip + extra dip

Reflow 1

Wave solder 1

Selective solder 1 Including manual soldering

Touch-up repair 1 Ex: removing shorts or opens on leaded components

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

leaded components

Component replacement

3 Removal+clean+re-solder: valid for component replacement processes using local heating

“heet” – “heter” – “heetst”

Eurocircuits 2009 Hoe dikwijls mag uw printje “heet” worden?

Samenvatting

• Met de hulp van EDM

– Juiste materialen gekozen

– Leveranciers van het belang van hun materialen – Leveranciers van het belang van hun materialen overtuigd? In elk geval een poging tot...

– Een wetenschappelijke onderbouw gegeven aan onze materiaalkeuzes

• Naar de klanten

– Een probleem omgezet naar een garantie– Een probleem omgezet naar een garantie

• Voor onszelf

– Geen materiaalproblemen met onze printen

Eurocircuits 2010 Hoe dikwijls mag een Eurocircuits printje “heet” worden?

Eurocircuits 2006 printproductie en het pooling systeem in de praktijk

Bedankt voor uw aandacht !