Einfluss der Materialeigenschaften auf das Ausfallverhalten von Leiterplatten-Durchkontaktierungen

Der Beitrag stellt die Ergebnisse von Zuverlässigkeitsuntersuchungen an Leiterplatten-Durchkontaktierungen mit einem Durchmesser von 0,3 mm vor, die an einem Testboardlayout mit 256 daisy-chain-verketteten Durchkontaktierungen mithilfe einer on-line Vierpunkt-Widerstandsmessung durchgeführt wurden. Es wird dargestellt, welchen Einfluss die Eigenschaften des Basismaterials, wie CTE (Coefficient of Thermal Expansion) und Tg (Glasübergangstemperatur) sowie die Schichtdicke, die Mikrohärte und das E-Modul der Kupfermetallisierung auf die Ausfallzykelzahlen haben. Die Testboards, die von zwei unterschiedlichen Leiterplattenherstellern gefertigt worden waren, wurden im Zweikammer-TWT nach DIN EN 60028-2-14 Prüfung Na mit den Ecktemperaturen -40 Grad C und +125 Grad C untersucht. Eine thermomechanische Analyse ergab, dass sich die Testboards der beiden Hersteller sowohl in Hinsicht auf CTE und Tg, als auch bei der minimalen Schichtdicke der Kupferhülsen leicht unterscheiden. Bei der Mikrohärte und dem Eindringmodul der Kupferhülsen konnten keine signifikanten Unterschiede gefunden werden, ebenso bei den Rauigkeitsmessungen, deren Ergebnisse keine Korrelation mit dem Ausfallverhalten aufwiesen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Durchkontaktierungshülsen des Herstellers B, aufgrund der Eigenschaftsschwankungen, durchgängig mit einer höheren Dehnung belastet wurden, was höhere Ausfallraten zur Folge hatte.