Arlon 85N Leiterplattenfertigungsservice

Arlon 85N PCB ist ein Hochfrequenzlaminat, das für HF-, Mikrowellen- und digitale Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit Anforderungen an geringe Verluste, stabile elektrische Eigenschaften und zuverlässige Signalintegrität entwickelt wurde. Es findet breite Anwendung in HF-Verstärkern, drahtloser Infrastruktur, Luft- und Raumfahrtelektronik sowie in modernen Kommunikationssystemen.

Highleap bietet die Fertigung und Montage von Arlon 85N Leiterplatten inklusive technischer Überprüfung, Fertigung mit kontrollierter Impedanz und weltweitem Lieferservice an.

Inhaltsverzeichnis

1. Arlon 85N Eigenschaften – Was die einzelnen Datenblattnummern in der Fertigung steuern
2. Wie wir Arlon 85N-Leiterplatten herstellen – Die Prozessschritte, die die Zuverlässigkeit bestimmen
3. Zuverlässigkeitsprüfung, Dokumentation und Rückverfolgbarkeit
4. Einsatzgebiete von 85N – Anwendungen, Alternativen und Materialauswahl
5. Eine Fabrik für jede Platine Ihres Produkts – plus IP-Schutz
6. Start eines Arlon 85N PCB-Projekts mit Highleap

1. Eigenschaften von Arlon 85N – Was die einzelnen Datenblattnummern in der Fertigung steuern

Die meisten Seiten, die 85N behandeln, geben das Datenblatt wieder. Dieser Abschnitt stellt den Zusammenhang zwischen jeder Eigenschaft und ihren Auswirkungen auf die Fertigung her – was sie kostet, was sie beeinflusst und was schiefgeht, wenn sie im Werk ignoriert wird.

Thermische Eigenschaften

• Tg: 250°C (DSC). Bleibt auch nach bleifreiem Reflow bei einer Spitzentemperatur von 260 °C formstabil. Der Haken: Um die volle Glasübergangstemperatur (Tg) zu erreichen, ist eine Aushärtung bei über 218 °C für 120 Minuten erforderlich, gemessen am Produkt – nicht an der Pressplatte. Unterausgehärtetes 85N weist eine niedrigere effektive Tg auf und beeinträchtigt die Zuverlässigkeit.
• Td: 407°C (5% Gewichtsverlust). Komfortable Sicherheitsmarge oberhalb jeder Prozesstemperatur. Die Leiterplatten überstehen 5–10 bleifreie Reflow-Zyklen ohne Leistungseinbußen – entscheidend für die Reparatur im Feldeinsatz in der Luft- und Raumfahrt.
• T260 / T288 / T300: jeweils >60 min. Gewährleistet die porenfreie Laminierung. Jegliche Poren reduzieren diese Werte erheblich; wir verwenden T260-Coupon-Tests pro Produktionscharge, um die Klebequalität zu bestätigen.
• Wärmeausdehnungskoeffizient entlang der Z-Achse: 50 ppm/°C unterhalb der Glasübergangstemperatur; Gesamtausdehnung ~2.5 % im Temperaturbereich von 50–260 °C. Niedriger als FR-4 (60–70 ppm/°C). Dennoch relevant bei dicken Leiterplatten mit Bohrungen mit hohem Aspektverhältnis – wir modellieren die Tonnenspannung während des DFM-Prozesses und kennzeichnen risikobehaftete Konstruktionen.
• X/Y CTE: 12–16 ppm/°C. Ähnlich wie Kupfer (17 ppm/°C). Reduziert Registrierungsabweichungen beim Laminieren und das Risiko des Ablösens der Pads bei thermischen Belastungen.

Elektrische und mechanische Eigenschaften

• Dk ~4.0, Df ~0.012 bei 1 MHz. Vergleichbar mit hochtemperaturbeständigem FR-4. Kein verlustarmes Material – Entwickler, die mmWave-Leistung benötigen, sollten stattdessen Isola Astra MT77 (Dk 3.0, Df 0.0017) oder Rogers RO4835 in Betracht ziehen.
• Feuchtigkeitsaufnahme: 0.5%. Höher als bei Epoxidharz (ca. 0.1–0.2 %). Jede Platte muss unmittelbar vor dem Laminieren und erneut vor der bleifreien Montage 60 Minuten lang bei 107–121 °C getrocknet werden. Das Auslassen dieses Schrittes ist die Hauptursache für Delaminationen in Polyimid-Mehrschichtsystemen.
• Verstärkte Rezeptur. Modifiziert, um weniger empfindlich gegenüber Bohr- und Fräsabweichungen als ältere Polyimide zu sein; Schmelzrheologie näher an FR-4 für eine bessere Harzfüllung bei komplexen Mehrschichtaufbauten.
• Schälfestigkeit. Hervorragend, wenn die Laminierung korrekt durchgeführt wird. Die Qualität sinkt, wenn während des Pressvorgangs Feuchtigkeit eingeschlossen wird – ein Defekt, der typischerweise erst bei Temperaturwechseltests auftritt.

Für einen umfassenderen Hintergrund siehe unsere Polyimid-Leiterplatte und Arlon 85N-Material Seiten.

2. Wie wir Arlon 85N-Leiterplatten herstellen – Die Prozessschritte, die die Zuverlässigkeit bestimmen

Die drei häufigsten Ursachen für Ausfälle von Polyimid-Leiterplatten im Feld sind feuchtigkeitsbedingte Delamination, unvollständige Aushärtung und unvollständiges Entschmieren. Alle drei sind auf den Herstellungsprozess zurückzuführen und keine Materialfehler. In diesem Abschnitt werden unsere Prozesskontrollen für diese drei Ursachen beschrieben.

Laminierung

• Vorbacken: Die inneren Lagen werden 60 Minuten lang bei 107–121 °C gelagert (nicht gestapelt). Das Prepreg wird 8–12 Stunden lang vakuumgetrocknet. Die Lagerung erfolgt unter 30 % relativer Luftfeuchtigkeit. Diese Schritte sind unerlässlich – sie verhindern feuchtigkeitsbedingte Hohlräume, die zu Delaminationen im Betrieb führen können.
• Druckzyklus: Die Aufheizrate beträgt 4–6 °C/min bis zum Aushärtungsplateau bei 218 °C. Die Temperatur wird 120 Minuten gehalten. Die Aushärtungstemperatur wird bei Erstmustern mit eingebetteten Thermoelementen überprüft – die Plattentemperatur kann bei dicken Schichtstapeln die Produkttemperatur um 10–15 °C beeinflussen.
• Abkühlen: ≤5°C/min unter Druck, gefolgt von einer Nachhärtung bei 200°C für 1–2 Stunden, um die vollen mechanischen Eigenschaften zu entwickeln.
• Vakuumlaminierung bevorzugt Im Vergleich zur Standardpresse wird eingeschlossenes Gas entfernt, das Mikrohohlräume erzeugt, die mit bloßem Auge nicht sichtbar, aber mit IST nachweisbar sind.

Bohren

• 400–500 SFM Gemäß Arlons Empfehlung. Hinterschnittbohrer für Durchkontaktierungen ≤ 0.018″. Nur frisches, mikrokörniges Wolframkarbid verwenden – abgenutzte FR-4-Bohrer nicht wiederverwenden.
• Vorschubgeschwindigkeit 25–35 Zoll/min. Langsamer als FR-4 bei der Kontrolle der Lochwandrauigkeit (Ra-Zielwert <20 μm).
• Bit-Lebensdauer 1,500–2,500 Treffer. Aggressive Ausmusterung. Ein neuer Bohrmeißel kostet nur Centbeträge; ein Ausfall einer Durchkontaktierung in einem Bohrlochwerkzeug in 4,000 Metern Tiefe kostet den Betreiber Zehntausende von Dollar pro Stunde.

Entfetten und Plattieren

• Plasma-Entschmierung (CF₄/O₂): Unser bevorzugtes Verfahren. Entfernt Polyimid-Schmierstoffe ohne aggressiven Angriff auf das Laminat. Alternativ kann alkalisches Permanganat mit strengerer Prozesskontrolle eingesetzt werden. Mikroschnittuntersuchung der Lochwand jeder Charge zur Überprüfung der vollständigen Schmierstoffentfernung.
• Chemisch abgeschiedenes Kupfer: 0.5–1.5 μm. Standardchemie – kein Natriumätzen erforderlich (im Gegensatz zu PTFE-Laminaten).
• Elektrolytisches Kupfer: Pulsplattierung bis zu einer Ziel-Lochwandstärke von 30 μm (IPC-Klasse 3: Mindestens 25 μm). Wir streben den oberen Bereich der Spezifikation an, da Polyimid-Durchkontaktierungen im Vergleich zu FR-4-Durchkontaktierungen im gleichen Design einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt sind.
• Oberflächenfinish: ENIG ist in der Luft- und Raumfahrt sowie in Verteidigungsprogrammen führend. ENEPIG eignet sich für gemischte Drahtbond- und Lötverfahren. Hartvergoldete Kantenkontakte. Die Oberflächenauswahl wird während des DFM-Prozesses überprüft – eine falsche Wahl kann Monate nach der Auslieferung zu Lötbarkeitsproblemen führen. Siehe ENIG Oberflächenfinish.

3. Zuverlässigkeitsprüfung, Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

Bei Polyimid-Programmen sind die Zuverlässigkeitsprüfdaten genauso wichtig wie die Leiterplatte selbst. Kunden benötigen den Nachweis, dass der Herstellungsprozess Leiterplatten hervorbringt, die 15–25 Jahre im praktischen Einsatz überstehen.

Tests zur Arlon 85N-Produktion verfügbar

• Temperaturwechsel: −65 °C bis +150 °C, 1,000–2,000 Zyklen. Bestehenskriterium: <10 % Änderung des Widerstands der Durchkontaktierungskette.
• IST (Interconnect-Stresstest): gemäß IPC-TM-650 2.6.26. Erkennt Randplattierungen, unvollständige Entschmierungen und Laminierungsfehler, die mit elektrischen Prüfungen nicht festgestellt werden können.
• CAF-Resistenz: gemäß IPC-TM-650 2.6.25.
• Zeit bis zur Delamination: T260, T288, T300 gemäß IPC-TM-650. 85N überschreitet routinemäßig 60 min bei 300°C.
• bleifreie Reflow-Simulation: 5–10 Zyklen bei einer Spitzentemperatur von 260 °C. Prüfung auf Delamination, Durchkontaktierungsrisse und Ablösung der Kontaktflächen.
• Schälfestigkeit: gemäß IPC-TM-650 2.4.8, nach thermischer Belastung und nach Prozesslösungen.
• Beschleunigtes Altern: Für Anwendungen in der Tiefe ist eine Alterung bei über 175 °C erforderlich, um die dauerhafte Zuverlässigkeit nachzuweisen.

Zu jedem Los wird eine Dokumentation mitgeliefert.

• Konformitätsbescheinigung mit der Arlon-Materialchargennummer und dem Werkszeugnis.
• 100% elektrischer Prüfbericht (Durchgangs- und Isolationsprüfung).
• Querschnitts-Mikroschnittbericht gemäß IPC-A-600 Klasse 3.
• Impedanz-Coupon-Bericht (wenn eine kontrollierte Impedanz angegeben ist).
• Lötbarkeit gemäß J-STD-003 und Ionenreinheit gemäß IPC-TM-650 2.3.25.
• IST-Coupondaten und Bericht zur Schälfestigkeit (falls vom Programm erforderlich).
• RoHS-/REACH-Erklärung.
• Erstmusterprüfung gemäß AS9102 (falls erforderlich).

Testcoupons von jedem Produktionspanel werden für die gesamte Programmlaufzeit aufbewahrt. Sollte Jahre später ein Problem im Feld auftreten, ermöglichen die aufbewahrten Coupons eine nachträgliche Prüfung – jeder Coupon ist über eine nachvollziehbare Rückverfolgbarkeitskette mit seiner Produktionscharge verknüpft.

4. Einsatzgebiete von 85N – Anwendungen, Alternativen und Materialauswahl

Anwendungsbereiche, in denen 85N die richtige Wahl ist

• Öl- und Gasförderung in Bohrlöchern: MWD/LWD-Werkzeuge, Formationssensoren, Bohrlochtelemetrie. Kontinuierlicher Betrieb bei 175–200 °C über Wochen. Ausfallkosten extrem hoch – Zehntausende Dollar pro Stunde verlorener Bohrzeit.
• Triebwerkssteuerungen für die Luft- und Raumfahrt (FADEC): Dauerbetrieb bei 125–150 °C, Lebensdauer 20–30 Jahre, mehrfache bleifreie Nachbearbeitungszyklen. Siehe Leiterplatte für die Luft- und Raumfahrt.
• Militärelektronik: Raketenlenkung, Elektronische Kampfführung, Radar. Anforderungen gemäß MIL-PRF-31032, Langzeitlagerung von Magazinen bei extremen Temperaturen. Siehe Militär-PCB.
• Raumfahrzeug: Starke Sonnenfinsternis/thermische Zyklen der Sonne; Reparatur nach dem Start unmöglich; Missionen dauern Jahre bis Jahrzehnte.
• Industrielle Hochtemperaturanwendungen: Prozesssteuerung in der Nähe von Öfen, Burn-in-Testplatinen für die Halbleiterqualifizierung.

Wann man sich für 85 PS entscheiden sollte

Arlon 85HP verwendet dasselbe Polyimidharz mit Glasfasern und mikrofeinen Füllstoffen und bietet eine etwa doppelt so hohe Wärmeleitfähigkeit wie 85N sowie eine geringere Ausdehnung in Z-Richtung (<1 % gegenüber ~2.5 % bei 50–260 °C). Wählen Sie 85HP für dicke Kupferschichten, hohe Lagenanzahlen oder hochdichte Durchkontaktierungen, die eine bessere Wärmeableitung durch das Laminat erfordern. Die Presszyklusvorgaben bleiben unverändert.

Wann sollte man ein anderes Material wählen?

• Dauerbetrieb unter 125 °C: Hochglas-FR-4 ist ausreichend und weitaus günstiger. Siehe High-Tg-Leiterplatte.
• RF oder mmWave: Die Werte für Dk 4.0 / Df 0.012 der 85N sind zu hoch. Verwenden Sie stattdessen Isola Astra MT77 oder Rogers RO4835.
• Hochgeschwindigkeits-Digitalübertragung über 56G PAM4: Megtron 6R oder 7N – Auswahl nach Signalintegrität, nicht nach Temperatur.
• Wärmeleitfähigkeit kritisch: Rogers Duroid 6035HTC bei 1.44 W/mK im Vergleich zu Polyimid mit ~0.3 W/mK.

85N vs Ventec VT-901

Beide sind hochglasfaserverstärkte Polyimid-Mehrschichtlaminate mit vergleichbaren Glasübergangstemperaturen (Tg) und Glasübergangstemperaturen (Td). Die Prozessfenster überschneiden sich, erfordern jedoch eine separate Qualifizierung der Presszyklen. Die Auswahl erfolgt meist nach AVL-Kriterien – einige Luft- und Raumfahrtunternehmen haben 85N, andere VT-901 qualifiziert, und ein Wechsel erfordert eine formale Requalifizierung. Wir fertigen beide Laminate bei Highleap und beraten Sie gerne hinsichtlich Verfügbarkeit, Lieferzeit und Kosten der gewünschten Ausführung.

5. Eine Fabrik für jede Platine Ihres Produkts – plus IP-Schutz

Ein Bohrloch-MWD-Werkzeug benötigt typischerweise eine Polyimid-Sensorplatine, eine digitale FR-4-Platine, eine Stromversorgungsplatine aus dickem Kupfer und eine flexible/starre Verbindungsleitung – alles in einem Druckgehäuse. Die Beschaffung dieser Komponenten von verschiedenen Lieferanten führt zu nicht abgestimmten Zeitplänen, inkonsistenter Dokumentation und fehlender zentraler Verantwortlichkeit, wenn ein Systemproblem mehrere Platinen betrifft.

Platinentypen, die wir neben 85N herstellen

• FR-4 und hoch-Tg FR-4: Digitale, Steuerungs- und Stromversorgungsplatinen mit 2 bis über 40 Lagen.
• Andere Polyimide: VT-901, 85HP, 33N Niedrigfluss — für Produkte, die mehrere Polyimid-Typen verwenden.
• Rogers und Taconic RF: wenn das Produkt über ein HF-Frontend und eine Hochtemperaturplatine verfügt. Siehe Rogers PCB-Herstellung.
• Megtron: Hochgeschwindigkeits-Digitalprozessorplatinen. Siehe Megtron 6 Material.
• Schweres Kupfer (3–12 oz), flexibel-starr, Metallkern: Stromversorgung, Motorantrieb, beengte Verbindungen. Siehe schwere Kupferplatine.

Alle Platinen werden zusammen versendet, von einem Projektingenieur betreut, mit einheitlicher Dokumentation und einer einzigen Geheimhaltungsvereinbarung, die das gesamte Produkt abdeckt.

IP-Schutz

Konstruktionen für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Bohrlochtechnik repräsentieren jahrelange Entwicklungsarbeit. Vor Erhalt der Dateien unterzeichnen wir eine gegenseitige Geheimhaltungsvereinbarung. Konstruktionsdaten werden auf zugriffsgeschützten Servern gespeichert – nur der zuständige Projektingenieur und die direkt in der Produktion tätigen Mitarbeiter haben Zugriff darauf. Kritische Prozesse werden nicht an Subunternehmer vergeben; Bohren, Beschichten, Ätzen und Laminieren erfolgen intern. Alle Mitarbeiter unterzeichnen Vertraulichkeitsvereinbarungen. Nach Ablauf der vereinbarten Aufbewahrungsfrist werden Kundendaten gemäß Anweisung sicher gelöscht. Kunden können unsere Vorgehensweise im Bereich des geistigen Eigentums im Rahmen der Lieferantenqualifizierung überprüfen.

6. Starten eines Arlon 85N PCB-Projekts mit Highleap

Was soll ich senden?

• Gerber- und Bohrdateien (oder vorläufige Kostenaufstellung für die Budgetschätzung, falls die Planung noch nicht abgeschlossen ist).
• Stackup-Notizen: Dielektrische Dicke, Kupfergewicht, Materialbezeichnung (85N-Kern, 85N-Prepreg, Glasausführung).
• Qualitätsanforderungen: IPC Klasse 2 oder 3, AS9102 FAI, MIL-PRF-31032, falls zutreffend.
• Umfang der Zuverlässigkeitsprüfung: IST, Temperaturwechselprüfung, T260/T288, Schälfestigkeit — oder Bezugnahme auf eine Kundenspezifikation.
• Montageumfang (falls schlüsselfertig): Stücklisten-, Bestückungs-, Schutzlackierungs- oder Vergussanforderungen.

Konkret erwartet dich:

• Zitat: 48 Stunden Standardzeit; 72 Stunden für komplexe Mehrschichtsysteme oder nicht standardmäßige Schichtdicken.
• DFM-Rezension: Inklusive: Bohrprofil, Bohrseitenverhältnis, Kupferbilanz, Feuchtigkeitsmanagementplan.
• Prototyp: 10–15 Werktage für 6–10-lagiges Polyimid; kürzer für 4-lagiges.
• Volumen: 20–25 Werktage. Pauschale Freigaben für Programme mit vorhersehbarem Bedarf.
• MOQ: 5 Stück Prototyp; 25 Stück Serienproduktion (geringere Stückzahl für die Aufrechterhaltung des Bedarfs).
• Erhaltung: Werkzeuge erhalten, Dokumentation über 10+ Jahre aufbewahrt, proaktive Überwachung der Materialobsoleszenz, Koordination des letzten Einkaufs.

Wenn Sie sich zwischen 85N, 85HP, VT-901 oder hochtemperaturbeständigem FR-4 entscheiden müssen, erstellt Ihnen unser Anwendungstechnik-Team kostenlos eine Materialempfehlung inklusive vorläufigem Lagenaufbau. Benötigt Ihr Produkt mehrere Leiterplattentypen? Senden Sie uns einfach alle Designs zusammen – wir bearbeiten sie als Projekt mit synchronisierter Lieferung.

Reichen Sie Dateien über unser System ein. Online-AngebotsportalOder kontaktieren Sie uns direkt für Projekte mit spezifischen Qualifikationsanforderungen. Weiterführende Informationen finden Sie hier: Polyimid-Leiterplatte, High-Tg-Leiterplatte, Leiterplatte für die Luft- und Raumfahrt, Militär-PCB, Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten.