markt? Marianne De Wolf Europrint Groep

Transcriptie

1 Hoe houd ik mijn product na 1 juli 2006 nog op de markt? Wat betekent dit voor de printplaat in mijn product? Marianne De Wolf Europrint Groep

2 De Europrint Groep Opgericht in 1991 (Mechelen België 15 mw) Productievestigingen: Eger Hongarije (1993) 120 medewerkers Ghandinagar India (2000) 110 medewerkers Proto s, kleine en middelgrote series tem 16 laags printen in standaard uitvoeringen 2000 actieve klanten bestellen uitsluitend on-line (Eurocircuits opgericht eind 2000) 2005: bestellingen waarvan on-line omzet waarvan on-line

3 Invloed van RoHS op: Het basismateriaal Finishers Afwerkingen en opties Prijs van de print

4 Basismateriaal De Flame Retarder in standaard FR4 materiaal = Tetra- bromo-bisphenol bisphenol-a en deze bromides behoren niet tot de verboden PBB of PBBE waardoor de huidige basismaterialen volledig in overeenstemming zijn met de recente Europese regelgeving. R o H S estriction f azardous ubstances verbiedt: Lead ( Pb ) Cadmium ( Cd ) Mercury ( Hg ) Chromium IV ( Cr IV ) Polybrominated biphenyls ( PBB ) Polybrominated biphenylethers ( PBBE )

5 Belangrijkste fysische- en thermische eigenschappen CTE: thermische uitzettingscoëfficient (pre/postpost Tg waarde) Uitzetting in de z-as is een belangrijke parameter bij de betrouwbaarheid van PTHoles, hoe langer de huls hoe kritischer Decomposition Temperature: de de temperatuur waarop de polymerische verbindingen van het materiaal beginnen te verbreken en dat er minstens 5% gewichtsverlies is opgetreden TGA: thermogravimetric analyzer Thermische stabiliteit T 260 test: tijd nodig om materiaal te laten delamineren op 260 C T 288 test: tijd nodig om materiaal te laten delamineren op 288 C Tg: : Glass transition temperature TMA: thermomechanical analyzer DMA: dynamic mechanical analyzer DSC: differential scanning calometry

6 Invloed van mogelijk hogere soldeertemperaturen De laminaten moeten de nieuwe soldeertemperaturen overleven SnAgCu (SAC) de favoriet onder de loodvrije soldeerlegeringen heeft een smelttemperatuur van 217 C (vs SnPb 183 C = + 34 C) Uit ervaring soldeert men C boven de smelttemperatuur om een goede wetting te verkrijgen. Verhoogde reflow-temperaturen bedreigen de betrouwbaarheid van PTHoles en verhogen het risiko op delaminatie

7

8

9 Geen van de 4 aangehaalde parameters op zich geeft aan of een materiaal geschikt is voor loodvrije verwerking. Het is noodzakelijk meerdere elementen te controleren: Wat is de CTE-waarde boven en onder de Tg grens?? (zeker( deze boven de Tg grens vereist onze aandacht) Wat is de decomposition temperatuur? Hoelang weerstaat het materiaal aan de T 260 test? Weerstaat het materiaal delaminatie op 288 C? (Praktische- en veel gebruikte test: 6 x dippen gedurende 10 sec en in 288 C) Wat is de Tg? Opgelet: deze waarde wordt vaak als indicator voor loodvrij solderen genomen maar er zijn veel belangrijker waarden van tel

10

11 test items test condition Unit R R-1 7 T6 6 R-1 7 5C 5 R S R T Volume Resistivity A M Ω m Surface resistivity A M Ω Insulation Resistivity A M Ω Dk (1MHz) JIS Df (1MHz) JIS Peel strength 18μm kn/m μm kn/m Heat Resistance A min min min min min T M A Tg D S C D M A Degradation Temp T G A T288 IPC-TM-650 M i n X / 10~14 10~14 10~14 10~14 10~14 CTE Flexural Modulus Y / 12~16 12~16 12~16 12~16 12~16 α / Z α / X JISC6481 kn/cm Y JISC6481 kn/cm Density JIS K Specific heat DSC J/kg Thermal Conductivity Laser Flash 10-4 W/m The above data are Panasonics actual values and not assured values. *The thickness of the test piece was 1.6 mm.

12 Een stap verder dan RoHS: Halogeen vrij materiaal W E E E aste lectrical lectronic quipment Regelt: het afdanken en recycleren van electrisch en electronisch afval Epoxy basis materialen bevatten halogenen ( flame retarder TBBA ) Afval dat halogenen bevat moet behandeld worden als speciaal afval. Halogeen vrij afval kan worden afgedankt als standaard afval OEMs gebruiken de Eco Labels als marketing voordeel Halogen free material

13 Halogeen vrij materiaal is verkrijgbaar maar heeft extra aandacht nodig qua verwerking: Het is vaak een broos materiaal en vereist speciale boorparameters Sommige materialen zijn niet bestand tegen de stress test van 6 x dip 288 C Halogeen vrij materiaal zit in de lift en wordt gepromoot als high performance Physical characteristics 1 Item Condition Halogen-free epoxy Our standard FR-4 R-1566 TMA TgiŽ j DSC DMA Coefficient of X Dilatometric 10` 14 10` 14 thermal expansion Y method 12` 16 12` 16 ictej Z ƒ 1 TMA /Ž ƒ 2 method Modulus of flexural Vertical Ž ikn/cm2j Horizontal Poisson s ratio 50Ž Thermal conductivity(w/mž ) 25Ž Specific heat(j/kgž )

14 Basismateriaal: conclusie Het huidige basismateriaal (gebruikt door de EP- groep) voldoet aan de RoHS regelgeving. Ook met het huidige basismateriaal kan men loodvrij solderen mits het nodige vakmanschap Er bestaan betere nieuwe materialen: Beschikbaar, locaal Europees, ergens begin (dan zullen de lead times verkorten) Kostprijs is nu nog x2 vermits de lage afzetvolumes. Wet van vraag en aanbod moet hier nog spelen. EP-groep heeft zijn eerste bestellingen geplaatst en zal Q omstellen van R-1766 R naar R-1755C. R

15 Loodvrije finishers - de meest gangbare opties: HAL (lead( free) ENIG (electroless( Ni-immersion immersion Gold) I-Sn (immersion Tin) I-Ag (immersion Silver) (Eurocircuits standard) High temperature Organic Surface Protection Electrolytic Ni Au Electroless and Electrolytic Ni/Pd Pd/Au Combinaties van al het vorige: Immersion Ni Au + Electrolytic Ni Au OSP + Immersion Ni Au Immersion Sn + Immersion Ni Au + Electrolytic Ni Au

16 Loodvrije finishers - voor- en nadelen op vlak van: Het process van aanbrengen Het verwerken (solderen) Stockage Prijs

17 Loodvrije HAL: voor Eenvoudig te combineren met andere opties zoals carbon, peel-off, enz... De legering van de HAL, van de Pasta en van het soldeerbad zijn van hetzelfde type (SAC) Minder gevoelig in handling Eenvoudige opslag

18 Loodvrije HAL: tegen Vuil, toxisch en onveilig proces Sterke kopermigratie tijdens het aanbrengen Niet compatibel met fine pitch SMD Stencil misprints Slechte invloed op kromtrekken Warp Twist and Bow Solder Thickness ( µm) Copper Migration

19 Loodvrije HAL: conclusie Loodvrij HAL is mogelijk, maar de huidige gekende nadelen blijven en worden nog versterkt door de hogere process temperaturen. Intense kopermigratie is een extra nadeel (PTH s worden verzwakt: tot -15µm per doorgang) Prijs is merkelijk hoger dan huidige HAL (legering duurder en meer energie vereist)

20 Immersion Sn: voor Vlot oppervlak voor soldeerpasta en plaatsing van componenten Goede en betrouwbare soldeerverbindingen Vlak oppervlak voor SMD Goede electrische geleidingen (probe- testen) Geschikt voor press fit connectoren Goedkope grondstof

21 Immersion Sn: tegen Gevoelig proces => procescontrole is belangrijk (duur proces) Proces is gebaseerd op verplaatsing van Sn 2+ ionen. Zelf limiterend => werkt zolang er Cu beschikbaar is Dikte is gelimiteerd tot µm µm is gangbaar. Agressief tov sommige types soldeermasker. Procestijden dienen te worden beperkt wat ook de dikte mede limiteert Snelle groei van een intermetallische laag bij pre-baking of meerdere procesdoorgangen.. 2 x reflow vereist een 1.2µm dikke laag. Sn over Cu coating => Sn whiskers kunnen voorkomen Recoating is niet mogelijk Hoge uitzettingscoëficient,, kan cracks geven in barrels bij dikke borden >2 mm Moeilijk te combineren met andere boardfinishes Gevoelig aan handling Shelf life: : 6 maand Poreusheid geeft snelle Cu-oxidatie onder hoge luchtvochtigheid

22 Immersion Sn: conclusie Het proces limiteert het bereiken van een dikke Sn laag het uitdampen en solderen vereisen een dikke Sn laag => tegenstrijdigheid Gevaar op Whiskers Moeilijke handling en opslag en recoaten is niet mogelijk => Wij kiezen niet voor Immersion Sn als standaard proces Whiskers: additives prevent whisker growth Without additive With additive

23 Immersion Ag: voor Eenvoudig te controleren proces Lage proces temperatuur Snel proces Geeft geen degradatie van het soldeermasker Goede soldeerbaarheid (wetting en solderjoint) Geschikt voor meerdere procesdoorgangen Goede electrische geleiding (probe-testen) Vlot oppervlak voor soldeerpasta en plaatsing van componenten -geschikt voor SMD Kan gebruikt worden voor druktoetscontacten indien de laag voldoende dik is,, µm (lange termijn ervaring?) Vereenvoudigt visuele inspectie Shelf life: : max.12 maanden indien optimaal bewaard Recoating is mogelijk

24 Immersion Ag: tegen Kans op via-cracking bij PCB s met een dikte > 2 mm Lange termijn gebruik voor electrisch contacten is onbekend. Moeilijk te combineren met andere finishes Omzichtigheid is geboden bij handling, verpakking en opslag Onbekend in de EU (wel( al 15 jaar ervaring in de USA)

25 Immersion Ag: conclusie Eenvoudig proces Mits de nodige voorzorgsmaatregelen => makkelijk in de verwerking De ervaring met de levering van jobs sinds juni 2005 stemt ons positief tov de keuze van Immersion Ag als standaard finish voor de Eurocircuits on-line services. Mits onze voorzorgen bij het verpakken (silver saving paper en deftig sealen) bereiken onze klanten positieve resultaten bij opslag.

26 ENIG: voor Versterkt de huls (Ni) van PTH Goed soldeerbaar Goede elektrische geleiding (probe-testing) Vlot oppervlak voor printing en componentplaatsing Zeer geschikt voor multiple process steps Zeer goed contactoppervlak (keypads wire bonding) Shelf life is 12 maanden

27 ENIG: tegen Complex en kritisch proces Aggresief gedrag tov sommige soldeermaskers. Soldeermasker kan eilanden potentieel contamineren. Blackpads mogelijk: breuk tussen de raakvlakken meestal gevolg van Ni-oxidatie (proces controle is heel belangrijk) Ni vertraagt hoog-frequente signalen Aanwezigheid van Ni kan oorzaak zijn van slechte soldeerverbindingen Recoating niet mogelijk Ni-oxidatie bemoeilijkt rework bij BGAs Gevoelig voor handling Duur proces Poreuse toplaag => max. dikte Au voorzien voor het voorkomen van Ni oxidatie. Puurheid van goud laag is belangrijk (99.9%) Moeilijk combineerbaar met andere finishes

28 ENIG: conclusie Momenteel beslist men makkelijk voor ENIG als alternatief voor HAL (met lood) ) met als reden: Sinds jaren gekende finish De bestukker wil zo weinig mogelijk onbekende parameters tegelijk bij het omstellen naar loodvrij solderen ENIG is een goed maar duur alternatief: Ervaring met loodvrij neemt toe Ervaring met andere finishers neemt gestaag toe De andere finishers zullen al snel in prijs interessanter worden

29 OSP: voor Beste soldeerverbinding zeer vlak Geen intermetallische lagen aanwezig 30 jaar ervaring Goedkoop

30 OSP: tegen Niet geschikt voor meerdere procesdoorgangen Bemoeilijkt hole-filling tijdens het soldeerproces Slechte geleiding voor probetesting of aarding (Cu-oxidatie) Handling problemen (vooral vingerafdrukken en krassen) Kortste shelf life (max 6 maand)

31 OSP: conclusie Geschikt voor grote volumeproducties in Just In Time georganiseerde productieomgevingen (automobiel). OSP krijgt nieuwe kansen in het loodvrije tijdperk. Gezien onze markt met kleine volumes en veel verschillende types printen is OSP niet gevraagd en niet aanwezig in ons huidig aanbod.

32 Elektrolytic Ni/Au: voor tegen - conclusie Zeer geschikt voor edgeconnectoren (slijtvast) Soldeerbaarheid is OK Weerstaat aan verschillende proces doorgangen Vlak Goede elektrische geleiding Minimum aan handling problemen Duur Moeilijk proces (oxidatie van Ni, speciale plating resist vereist ) Slechte etsresist Heeft een effect op de impedantie bij sporen => Blijft ideaal voor edge connectoren en slijtvlakjes in het algemeen

33 Afwerkingen en opties Traditionele combinaties nu met Sn/Pb HAL zijn morgen met chemische finishers niet vanzelfsprekend meer: Peel-off Carbon (contacten) Vergulde edge connectors Tenting van via s Afwerkingscombinaties vereisen de aandacht van de ontwerper en overleg met de printplaatfabrikant.

34 Conclusie Overleg tussen ontwerper printplaatfabrikant bestukker is gewenst Handling vergt meer aandacht Just In Time productie en zero stocks worden weer actueel Nieuwe materialen, nieuwe finishers... Beschikbaarheid, leverings-termijn, prijs: Alles moet zijn plaats nog vinden.

35