1. Die Durchkontaktierung
1.1
Die Verfahren
Die Durchkontaktierung ist bei der Leiterplattenherstellung ein äußerst wichtiger Vorgang, welche die Verarbeitbarkeit und Funktionsfähigkeit der fertigen Leiterplatte entscheidend beeinflußt. Daher möchten wir diesen Verfahrensschritt hier in groben Zügen darstellen: |
1.1.1 Durchkontaktierung
durch chem. Kupferabscheidung
Bei der Durchmetallisierung wird nach entsprechender chemischer Vorbehandlung eine dünne metallische Cu-Schicht auf der gesamten Oberfläche der gebohrten Leiterplatte abgeschieden. Dabei ist es unerheblich ob es sich um die metallische Oberfläche der Cu-Kaschierung oder um die Lochwandungen der Bohrungen handelt, da die Abscheidung chemisch und nicht galvanisch erfolgt.
Es gibt 2 Verfahrensvarianten:
a) Die Gestelltechnik b) Die Korbtechnik
zu a)
Bei Anwendung der Gestelltechnik werden die zu behandelnden Leiterplatten auf Gestelle gespannt. Nach der chemischen Vorbehandlung erfolgt die chemische Abscheidung einer Cu-Schicht von ca. 0,5 µ. Da diese Schichtdicke zu gering ist um den mechanischen Beanspruchungen der folgenden Prozesse zu widerstehen, wird eine anschließende galvanische Verstärkung der Cu-Schicht auf ca. 5 -6 µ durchgeführt.
Vorteile:
- Zuverlässigkeit durch hohe Cu-Schichtdicke.
- Hoher Verarbeitungsspielraum,
daher geringer Überwachungsaufwand.
Nachteile:
- Niedriger Durchsatz
- Hohe Investitionskosten
- Großer Platzbedarf.
zu b)
Nach der chemischen Vorbehandlung wie bei a) erfolgt die chemische Abscheidung einer Cu-Schicht von ca. 2-3 µ. Diese Schichtdicke ist ausreichend für die Folgeprozesse und braucht daher nicht mehr galvanisch verstärkt zu werden. Da kein galvanischer Prozess stattfindet, der Mindestabstände der Leiterplatten zur Anode verlangt, können die Leiterplatten entsprechend eng in Körben angeordnet werden.
Vorteile:
- Hoher Durchsatz.
- Gleichmäßige Schichtdicke (wichtig bei Feinstleitertechnik)
- Geringere Investitionskosten als bei Gestelltechnik.
- Geringerer Platzbedarf
der Anlage.
Nachteile:
- Hoher Überwachungsaufwand.
- Höherer Chemikalienverbrauch = höhere Kosten
und größere Umweltbelastung. |
1.1.2 Direktmetallisierungsverfahren (Direct Plating)
Die „klassischen" Verfahren der chemischen Verkupferung bei der Durchkontaktierung von Leiterplatten sind wenig umweltfreundlich:
Badinhaltsstoffe wie EDTA (ein sog. Komplexbildner) und Formalin erschweren die umweltgerechte Abwasserbehandlung bzw. sind gesundheitsschädlich. Man hat sich daher seit einigen Jahren um geeignete Ersatzprozesse bemüht. Einer dieser Prozesse ist das "Shadow"® -Verfahren, welches bei uns bereits seit 1996 zum Einsatz kommt:
Statt Kupfer werden feinste, leitfähige Graphitteilchen auf den Bohrlochwandungen abgeschieden. Mit speziellen Durchflutungsdüsen wird die wässrige Graphitlösung während des horizontalen Durchlaufs der Leiterplatte durch die Bohrungen gepreßt. So können die Wandungen selbst kleinster Bohrungen mit einer Graphitschicht versehen werden. Diese elektrisch leitfähige Schicht verbleibt während des anschließenden Fotoprozesses (=Aufbringen der Masken für das Leiterbild) in den Bohrungen und dient bei der nachfolgenden Galvanisierung als Basis für die Cu-Abscheidung.
Vorteile
des neuen Verfahrens: - Via's < 0,3 mm werden einwandfrei metallisiert
- Sondermaterialien wie Teflon, Polyimide usw sind problemlos zu metallisieren
- Sacklöcher in Multilayern sind einwandfrei zu metallisieren - Kürzere Prozesszeiten
reduzieren die Lieferzeit (spez Eildienst!) - Umweltfreundlich durch unkritische
Chemikalien - Rationeller Arbeitsablauf durch horizontalen Durchlauf mit automatisierter
Be- und Entladung - Verringerter Wartungsaufwand.
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1.2 Qualitätssichernde Maßnahmen im Durchkontaktierungsprozess
bei R l N D E
Wesentlich bei der Durchkontaktierung (im nachfolgenden auch DK-Prozess genannt) ist das Aufbringen einer haftfesten Cu-Schicht ohne Fehlstellen und Löcher auf der Lochwandung.
Mangelhafte Haftfestigkeit würde die Hülsen bei mechanischer Beanspruchung der fertigen Leiterplatte "herausfallen" lassen, Löcher in der Cu-Schicht würden Ausgasungen beim Lötprozess hervorrufen.
W i r haben diese Probleme durch intensive Lochwandreinigung in einer sog. Desmearing-Linie am Anfang des „Shadow" ©-Prozesses gelöst.
Das Bohren von Leiterplatten erfolgt mit hohen Bohrspindel-Drehzahlen. Nur so können kleinste Bohrdurchmesser bei kurzen Bearbeitungszeiten realisiert werden. Hierbei treten Temperaturen von ca. 200 °C an der Bohrlochwandung auf: Das Epoxydharz auf der Oberfläche der Bohrungswandung verschmiert.
Mögliche Konsequenz: Schlechte Haftung der Cu-Hülse bis zum Herauslösen derselben bei thermischer und/oder mechanischer Belastung. Der Desmearing-Prozess beseitigt diese Harzverschmierungen auf chemischem Wege durch Einsatz von Kaliumpermanganat und schafft damit optimale Bedingungen für die nachfolgende Durchkontaktierung. Da die Harzoberfläche hierbei aufgerauht wird, ist einwandfreie Verankerung der folgenden Schicht gegeben, was einer hohen Haftfestigkeit der Cu-Hülse im Loch entspricht.
Bei der Multilayer-Herstellung wird gleichzeitig die in das Loch hineinragende Innenlagen-Cu-Kaschierung von Harzverschmierungen gereinigt, so daß eine einwandfreie Ankontaktierung der Hülse an diese Innenlagen erfolgen kann. Andernfalls ist die Gefahr von Hülsenabrissen bei thermischer und/oder mechanischer Beanspruchung gegeben. Das würde bedeuten: Unzuverlässige elektrische Verbindungen im Multilayer!
Wir haben dieses Desmearing-Verfahren bereits seit Juni 1986 im Einsatz. Als einer der ersten Leiterplattenhersteller Deutschlands integrierten wir diesen Prozess unmittelbar in einen Durchkontaktierungsautomaten. Heute wird dieser Prozeß in einer horizontalen Durchlaufanlage durchgeführt.
- Die Gleichmäßigkeit der Abscheidung ohne Fehlstellen und Löcher erreichen wir durch ein Bündel von Maßnahmen wie z. B.: Automatische Dosierung der wichtigsten Verbrauchslösungen.
- Regelmäßige analytische Überwachung sämtlicher Prozesslösungen nach einem exakt festgelegten Schema.
- Führen einer QS-Checkliste für alle Anlagenteile täglich vor Arbeitsbeginn.
- Von jeder Charge wird eine Probe genommen und die Lochwandung mikroskopisch auf evtl. Fehlstellen untersucht.
- Nach dem DK-Prozess wird jede Charge stichprobenhaft auf elektrische Leitfähigkeit untersucht.
Protokollierte Schliffprobenuntersuchungen an der fertigen Leiterplatte runden unsere qualitätssichernden Maßnahmen in diesem Bereich ab:
- Messung der Bohrlochwandungsrauhigkeit.
- Messung der Cu- und Pb/Sn-Schichtdicken.
- Prüfung der Innenlagenanbindung bei Multilayern.
- Prüfung auf Lagenversatz bei Multilayern.
- Prüfung auf evtl. Harzausrisse.
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2. Metallisierte Oberflächen
2.1 Leiterzüge
2.1.1 Warum bleizinn-umschmolzene Leiterzüge besser als glanzverzinnte
Leiterzüge sind.
Bei der Herstellung gedruckter Schaltungen hat sich seit Jahren das Subtraktivverfahren in Verbindung mit der Metallresisttechnik durchgesetzt. Metallresisttechnik heißt, daß vor dem Ätzen der Leiterplatte auf Lochwandungen und Leiterbahnen eine ätzfeste Metallschicht galvanisch aufgebracht wird. Je nach Einsatzzweck und Anforderungen handelt es sich hauptsächlich um die Metalle Gold, Silber, Nickel, Blei-Zinn und Zinn. In der Regel wurde Zinn (häufig auch Glanzzinn genannt) verwendet, da es kostengünstig aufgebracht werden kann und gute Lötfähigkeit besitzt.

Abbildung 1 Querschliff durch einen Leiterzug mit
Oberfläche „Glanzzinn“ nach dem Ätzen
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Der Nachteil aller Metallresiste besteht jedoch darin, daß diese beim Ätzvorgang unterätzt werden und damit über der eigentlichen Cu-Leiterbahn einen Überhang bilden. Unter ungünstigen Bedingungen - wie z.B. starke Unterätzung oder zu geringe Schichtdicke der Zinnauflage - brechen diese Zinnüberhänge bei der geringsten mechanischen Belastung ab und verursachen Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen. Als weiterer Nachteil ist die ungeschützte seitliche Cu-Flanke aller Leiterzüge und Lötaugen anzusehen: Korrosion, verminderte Lagerfähigkeit und schlechte Lötbarkeit sind die Folgen.
Zur Behebung dieser Nachteile wurde das Infrarot-Umschmelzverfahren
entwickelt: |

Abbildung 2 Querschliff durch einen Pb/Sn-umschmolzenen
Leiterzug
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Als Metallresist wird wegen des niedrigen Schmelzpunktes von ca. 183 °C eine eutektische Blei-Zinn-Legierung (67% Zinn / 33 % Blei) galvanisch aufgebracht. Nach dem Ätzen, geeigneter chemischer Vorbehandlung und Aufbringen eines Fluxmittels wird diese Blei-Zinn-Legierung in einem infrarotbeheizten Durchlaufofen zum Schmelzen gebracht. Sofern das Bleizinn eine ausreichende Schichtdicke hat (> 10 µ), fließt es an den vorher offen liegenden Leiterbahnflanken herab. Ein Resistüberhang besteht nicht mehr: die Leiterzüge sind "bleizinn-umschmolzen". Das Fluxmittel wird anschließend in einem Fluxwascher rückstandsfrei entfernt. Diesem Prozess wird bei uns sehr große Aufmerksamkeit gewidmet. Denn Flußmittelreste auf Leiterplatten können Korrosion und mangelhaften Oberflächenwiderstand verursachen, was zum späteren Totalausfall der gesamten Schaltung führen kann. Darum haben wir einen Fluxwascher mit 5 Bearbeitungsstationen gewählt.
Weitere Vorteile des Umschmelzverfahrens:
- Gegenüber glanzverzinnten Leiterplatten kann bei Maschinenlötung die Löttemperatur um ca. 20 °C gesenkt werden.
- Durch den Schmelzprozess wird eine starke intermetallische Verbindung zum darunter liegenden Kupfer erzeugt.
- Versteckte Fertigungsfehler - wie z.B. zu geringe Schichtdicke - werden beim Umschmelzprozess sichtbar und können daher sofort eliminiert werden. Kostspielige Folgeschäden, die u.U. erst nach Jahren auftreten, werden dadurch vermieden.
Anmerkung:
Bleizinn-umschmolzene Leiterplatten werden in den letzten Jahren nur noch in Sonderanwendungen (z. B. bei MIL-spezifizierten Leiterplatten) eingesetzt. Maßgebend sind hierfür die günstigen Langzeit-Korrosionswerte. Auch wir haben inzwischen die Produktion von bleizinn-umschmolzenen Leiterplatten wegen der geringen Nachfrage eingestellt, zumal das Thema „Blei“ spätestens ab 01.07.2006 erledigt sein dürfte...
Aus Gründen der Vollständigkeit haben wir diesen Beitrag jedoch in unserer Dokumentation belassen.
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2.1.2. Die Selektivverzinnung
Durch die rasanten technischen Fortschritte in der Mikroelektronik sowie die Einführung der SMD-Technik wurde auch die Packungsdichte elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten immer höher. Die feineren Strukturen auf den Leiterplatten machten eine fehlerfreie, maschinelle Lötung nur noch möglich, wenn die sehr feinen und nahe beieinander liegenden Leiterbahnen durch eine geeignete Lötstoplackbeschichtung abgedeckt wurden und eine selektive Lötung an den sog. Lötaugen erfolgen konnte.
In diesem Zusammenhang ist die Lötbeständigkeit der Lötstoplackbeschichtung von entscheidender Bedeutung. Die Lötbeständigkeit hängt bei allen Lötabdeckungen u. a. von der Oberfläche der Leiterzüge ab. Bei Cu-Flächen als Untergrund ist diese gut bis sehr gut. Bei Leiterzugoberflächen aus Sn und Pb/Sn ist die Beständigkeit der Lötabdeckung von der Art des Leiterbildes und der Sn- bzw. Pb/Sn-Schichtdicke abhängig und entspricht nicht immer den Anforderungen. Das hat zur Entwicklung der selektiv verzinnten Leiterplatte geführt, die sich im kommerziellen Bereich bereits vor langer Zeit durchgesetzt hat:
Die Leiterzüge werden zunächst mit Cu-Oberfläche hergestellt. Der anschließend aufgedruckte Lötstoplack haftet ausgezeichnet auf diesem Untergrund und neigt auch beim Löten großer Flächen nicht zum Kräuseln (Orangenhauteffekt). Lötaugen und Bohrlochwandungen werden nach Aushärten des Lackes heißluftverzinnt (HAL=Hot-Air-Leveling):
Hierbei wird die Leiterplatte nach Vorreinigung und Fluxen senkrecht in eine Lotschmelze getaucht und mit konstanter Geschwindigkeit wieder herausgezogen. Ein messerscharfer Heißluftstrom bläst die Leiterplatte ab, wodurch die zugeflossenen Bohrungen sich wieder öffnen und nur Lötaugen und Bohrlochwandungen mit Lot bedeckt werden. Das Fluxmittel wird anschließend in einem Fluxwascher rückstandsfrei entfernt. Diesem Prozess wird bei uns sehr große Aufmerksamkeit gewidmet. Denn Flußmittelreste auf Leiterplatten können Korrosion und mangelhaften Oberflächenwiderstand verursachen, was zum späteren Totalausfall der gesamten Schaltung führen kann. Darum haben wir einen Fluxwascher mit 5 Bearbeitungsstationen gewählt.
Da die Heißluftverzinnung prinzipiell einer "Vorlötung" gleichkommt, sind selektiv verzinnte Leiterplatten (auch nach längerer Lagerzeit) hervorragend lötfähig. |
2.2 Kontaktflächen
2.2.1 Nickel
Da Gold ein relativ weicher Kontaktwerkstoff ist und außerdem zur Diffusion in die darunterliegende Cu-Schicht neigt, wird bei uns generell jede Goldauflage "unternickelt", d.h. vor dem Vergolden wird eine Nickelschicht auf das Kupfer galvanisiert. Nickel dient in diesem Zusammenhang als Diffusionssperre und verbessert auf Grund seiner Härte die Abriebfestigkeit der darüber liegenden Goldschicht. Sofern keine kundenseitigen Angaben gemacht werden, bringen wir standardmäßig eine Schichtdicke von ca. 4 - 6 µ auf.
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2.2.2 Hartgold
Das Goldbad ist speziell auf die Anforderungen der Elektronik abgestimmt. Durch Zusatz von Fremdmetallen wird eine gute Abriebbeständigkeit bei konstanten Übergangswiderständen erzielt. Sofern keine kundenseitigen Angaben gemacht werden, bringen wir standardmäßig eine Schichtdicke von ca. 1,5 µ auf.
Außer der üblichen Steckerleistenvergoldung führen wir auch Selektivvergoldung aus, d.h. an beliebiger Stelle der Schaltung können einzelne Teilflächen wie z.B. Schleiferflächen vergoldet werden.
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2.3 Bondfähige Oberflächen
2.3.1 Allgemeines zur Bondtechnologie Der andauernde Zwang zur Miniaturisierung in der Elektronik hat zur Einführung der "Chip on board"-Technologie geführt: Schaltkreise werden nicht mehr in Gehäuse eingebaut sondern unmittelbar auf der Hybridschaltung oder Leiterplatte befestigt. Die elektrischen Verbindungen zwischen Chip und Leiterplatte werden in der Regel mit Golddraht durch "Bonden" hergestellt. Hierzu muß auf der Hybrid- bzw. Leiterplatten-Bestückungsseite eine geeignete "bondfähige" Oberfläche vorhanden sein.
Übliche
Bondverfahren und Materialien:
Verfahren |
Thermisch ("Thermosonic") |
Ultraschall |
Drahtmaterial |
Verbindungsform Bauelement – LP |
Ball - Wedge |
Wedge - Wedge |
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Drahtmaterial |
Au |
Al / Au |
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Drahtdurchmesser |
17 µ .. 250 µ |
< 17 µ |
Au |
“ |
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17 .. 70 µ |
Au / Al |
“ |
|
> 75 µ |
Al |
Drahtform |
Runddraht |
Runddraht / Bändchen |
|
Prozeßtemperatur |
< 150 °C |
Raumtemperatur |
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Applikationen |
Dickschicht |
Dickschicht |
|
“ |
Dünnschicht |
Dünnschicht |
|
“ |
Leiterplatte |
Leiterplatte |
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Au-Schichtdicke auf Träger |
0,1 - 1,5 µ |
0,1 µ |
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2.3.2 Bondfähige Leiterplattenoberflächen bei RINDE
Es haben sich Oberflächen aus Reingold mit Schichtdicken von 0,1 - 1,5 µ bewährt. An die Reinheit der Oberfläche sowie deren Rauhigkeit werden hohe Anforderungen gestellt um einwandfreie Bondbarkeit sicherzustellen.
Au-Schichten können sowohl chemisch wie auch galvanisch abgeschieden werden:
Die chemische Vergoldung (Sudvergoldung) erfolgt bekanntlich stromlos, so daß diese nach dem Ätzen der Leiterplatte oder sogar nach der Lötstoplackbeschichtung vorgenommen werden kann. Die max. erreichbare Schichtdicke beträgt jedoch lediglich ca. 0,1 u. Die Diffusion der relativ dünnen Goldschicht in die Cu-Kaschierung wird durch eine Chemisch-Nickel-Zwischenschicht mit einer Dicke von ca. 3µ verhindert.
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2.3.3 Zusammenfassung
Chemisch abgeschiedene Bondgoldschichten sind relativ kostengünstig herstellbar, da das Abscheideverfahren verhälnismäßig einfach in den LP-Herstellprozeß integriert werden kann und der Goldverbrauch durch Selektivabscheidung (nur die Pads werden beschichtet) gering ist. Die Lagerfähigkeit ist begrenzt.
Galvanisch abgeschiedene Bondgoldschichten sind in der Herstellung deutlich teurer, weisen jedoch eine Reihe von Vorteilen auf:
- Au-Schichtdicke 1 - 1,5 u
- für beide gängigen Bondverfahren geeignet
- porenfreie Oberfläche mit definierter Rauhigkeit
- gute Lagerfähigkeit
Da mit einer speziellen „Dickschichtvariante“ des Chem.-Nickel-Gold-Prozesses heute sehr gute Abzugskräfte im Test erzielt werden, setzen wir heute – nicht zuletzt aus Kostengründen – diesen Chem.-Nickel-Gold-Prozess bevorzugt ein.
Wichtig:
In unserem Testlabor verfügen wir über einen Handbonder zur Herstellung von Testbonds mittels Golddraht und einen Pulltester, ein Gerät zur präzisen Messung der erzielbaren Abzugskräfte beim Testbond. Generell wird bei uns jedes bondfähige Leiterplattenlos getestet und der Lieferung ein Zertifikat mit Testergebnissen beigefügt. Dieser Service ist bei RINDE kostenlos!
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3. Isolationsbeschichtungen (Lötstoplackabdeckung)
3.1 Warum Lötabdeckung (Lötstoplack)?
Durch die rasanten technischen Fortschritte in der Mikroelektronik sowie die Einführung der SMD-Technik wurde auch die Packungsdichte elektronischer Bauelemente immer höher.
Die feineren Strukturen auf den Leiterplatten machten eine fehlerfreie, maschinelle Lötung nur noch möglich, wenn die sehr feinen und nahe beieinanderliegenden Leiterbahnen durch eine geeignete Lötstoplackbeschichtung abgedeckt wurden und eine selektive Lötung an den sog. Lötaugen erfolgen konnte. Eine weitere Aufgabe des Lötstoplackes ist in dem mechanischen Schutz der sehr feinen Leiterbahnen zu sehen, denn schon kleine Kratzer auf einer ungeschützten Leiterplatte können den totalen Funktionsverlust bewirken. |
3.2. Lötabdeckungen in Siebdrucktechnik
Der Siebdruck ist das preisgünstigste Verfahren um eine Lötabdeckung auf eine Leiterplatte aufzubringen. Er genügt jedoch nur leichten bis mittleren Anforderungen, bei denen ein maximaler Versatz von 0,25 mm zur exakten Position zulässig ist. Die erzielte Schichtdicke und Durchschlagsfestigkeit entspricht üblichen Anforderungen. Ausführliche Datenblätter stehen auf Anforderung zur Verfügung.
Wir führen mehrere Lacktypen - UV-härtend, ofenhärtend sowie mehrere Farbtöne - lagermäßig. Die UL-Zulassung für unser Herstellverfahren im Zusammenhang mit verschiedenen Lötstoplacken ist erteilt. Im Bedarfsfall bitte anfragen.
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3.3. Lötabdeckungen im Fotoverfahren
Bis 1986 wurde zur Bedruckung der Leiterplatte mit Lötstoplack fast ausschließlich das kostengünstige Siebdruckverfahren eingesetzt. Durch die wesentlich erhöhte Packungsdichte reichte jedoch die Präzision des Siebdruckverfahrens nicht mehr aus, so daß es bei der Verarbeitung zu erheblichen Problemen mit "angedruckten Lötaugen" kam. Diese unbefriedigende Situation führte zur Entwicklung von fotosensiblen Lötabdeckungen, die zunächst vollflächig aufgetragen und anschließend in dem sehr präzisen Fotodruck-Bildübertragungsverfahren weiterverarbeitet werden.
Es gibt grundsätzlich 2 verschiedene Arten von fotosensiblen Lötabdeckungen:
a) Flüssiglack (im folgenden Fotolötstoplack genannt)
b) Fotofolien
Beide Lötabdeckungen haben sowohl Vorteile als auch Nachteile, die im nachfolgend erläutert werden sollen: |
3.4 Der fotosensible Lötstoplack (flüssige Verarbeitung)
Die Verarbeitung von Fotolötstoplacken ist grundsätzlich teurer als die Verarbeitung von Siebdrucklacken:
1. Fotolötstoplack kostet per kg ca. 50 - 200 % mehr als Siebdrucklack.
2. Die Zahl der Arbeitsgänge erhöht sich, da nach der Beschichtung die komplette fototechnische Behandlung hinzukommt.
3. Der maschinelle Aufwand ist wesentlich höher.
Da der Markt für Leiterplatten - wie der gesamte Elektronikmarkt - unter ständigem Preisdruck leidet, ist es erforderlich die Verarbeitung fotosensibler Lötstoplacke so rationell wie möglich zu gestalten. Es ist die einzige Möglichkeit den Qualitätsforderungen des Marktes zu entsprechen und trotzdem rationell zu arbeiten. Unter diesen Voraussetzungen haben wir uns für den Einsatz des Vorhang-Gießverfahrens entschieden, das im folgenden näher erläutert werden soll:
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3.4.1. Das Vorhang-Gießverfahren

Abb. 3 Prinzipschema einer Vorhang-Gießanlage
zeichnet sich durch einige wesentliche Merkmale aus:
- Durch einen ca. 600 mm langen Schlitz (dem Gießspalt) fällt Fotolack in eine Auffangrinne. Der dort abfließende Lack wird gefiltert und wieder nach oben gepumpt, so daß er durch den Gießspalt wieder abfließen kann. Der Fotolack befindet sich also in einem geschlossenen Kreislauf. Der durch den Gießspalt fließende Lack erzeugt bei richtig eingestellten Parametern einen geschlossenen "Vorhang". Durch diesen Vorhang wird nun die Leiterplatte mit einer Geschwindigkeit von ca. 90 m/min bewegt und dabei gleichmässig mit Lack beschichtet.
- Da die Leiterplatten im horizontalen Durchlauf beschichtet werden ist es möglich mehrere Arbeitsstufen wie Vor- und Nachbehandlungen zu "verketten": D.h. die Oberfläche der Leiterplatte wird durch Bürsten gereinigt und anschließend sofort im Durchlaufverfahren ohne weiteren manuellen Eingriff beschichtet und getrocknet.
- Es können beliebige Leiterplattenformate ohne Umrüstarbeiten gemischt gefahren werden.
- Durch die permanente Lackumwälzung wird der Fotolack zu 100% ausgenutzt, was Kostenersparnis und Umweltfreundlichkeit durch vermindertes Aufkommen von Problemabfall bedeutet.
Nach der Beschichtung erfolgt die Bildübertragung in zwei Belichtungsgeräten, die z.Zt. noch manuell bedient werden.
Die anschließende Nachbehandlung erfolgt wieder im verketteten Durchlauf: Entwickeln, Trocknen, UV-Härten und Abstapeln.
Die beschichteten Oberflächen besitzen gleichmäßige Schichtdicke und sind durch die Trocknung in einem geschlossenen System frei von Fremdkörpereinschlüssen. Auch Lufteinschlüsse in Form feinster Blasen lassen sich bei richtiger Wahl der Verfahrensparameter und Bedienung vermeiden. Die technologischen Grenzen liegen bei der Gießbeschichtung in der erzielbaren Schichtdicke an der Leiterzugflanke: Der flüssige Lack fließt unmittelbar nach dem Aufbringen von den Leiterzugoberflächen teilweise in die "Täler" zwischen den Leiterzügen ab. Dieser Effekt ist umso stärker, je dicker der metallische Leiterzugaufbau ist. Im wesentlichen hängt die Schichtdicke an der Leiterzugflanke von folgenden Parametern ab:
- Durchlaufgeschwindigkeit der Leiterplatte durch den Gießvorhang.
- Breite des Gießspaltes.
- Drehzahl und damit Leistung der Förderpumpe.
- Viskosität des Lackes.
- Festkörperanteil des Lackes.
Der Betrieb einer Gießanlage erfordert demnach eine Menge Know-how, das in der Regel über Monate hinweg erworben werden muß. Insbesondere verhält sich jeder Foto-Lötstoplack anders in der Verarbeitung. Unsere Gießanlage ist seit 1991 in Betrieb und es wird nach der üblichen Anlauf- und Erprobungszeit störungsfrei und mit gleichmäßigen Ergebnissen produziert. Mehrfach täglich werden alle Parameter überprüft und protokolliert. Eine elektronische Messung der aufgebrachten Lackschichtdicke - insbesondere bei unterschiedlichen galvanischen Cu-Aufbau der Leiterzüge - gehören zur Tagesroutine.
Der z.Zt. von uns eingesetzte Foto-Lötstoplack besitzt die UL-Zulassung, auch unser Leiterplatten-Herstellungsprozess ist in Zusammenhang mit diesem Foto-Lötstoplack von UL freigegeben. Ein Datenblatt mit den wichtigsten physikalischen und chemischen Daten finden Sie am Schluß dieses Kapitels.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Einsatz von Foto-Lötstoplacken den heutigen Qualitätsanforderungen voll und ganz entspricht, sofern keine überdurchschnittlich hohen Schichtdicken verlangt werden. Das Vorhang-Gießverfahren läßt im Besonderen eine rationelle Arbeitsweise bei hoher Flexibilität zu. |
3.5 Lötabdeckung durch fotosensible Folie (z.B. Vacrel ®)
Vacrel ist eingetragenes Warenzeichen der Fa. DuPont de Nemours
Sofern hohe und möglichst genau definierte Schichtdicken verlangt werden, ist der Einsatz von fotosensiblen Folien sinnvoll. Diese Folien werden als Rollenware geliefert und mit einem sog. Vakuumlaminator auf die Leiterplatte aufgebracht. Dies erfolgt unter dem Einfluß von Druck und Temperatur, der Trockenfilm der Folie geht hierbei vorübergehend in einen plastischen Zustand über, so daß die Leiterzüge ohne Lufteinschlüsse sicher eingebettet werden.
Standardmäßig werden bei uns Folien mit einer Dicke von 70 und 100 µ verarbeitet. Die anschließende Verarbeitung entspricht im wesentlichen der des Flüssiglackes. Da das Folienmaterial teuer, der Laminiervorgang aufwendig und ein nicht unerheblicher Verschnitt einkalkuliert werden muß, sind Lötabdeckungen mit fotosensibler Folie generell teurer als solche mit flüssigem fotosensiblen Lack.
Eine Lötabdeckung mit fotosensibler Folie ist heute nur noch in den Fällen gerechtfertigt, wenn hohe und genau definierte Schichtdicken gefordert werden.
4.0 Kennzeichnungsdruck
Kennzeichnungsdruck wird bei uns ausschließlich in Siebdrucktechnik ausgeführt. Es werden 2-Komponentenlacke wie auch UV-härtende Farben eingesetzt. Eine gute Haftung
- auch auf glatten Flächen - ist gewährleistet. Die Kratzfestigkeit genügt üblichen Anforderungen. Im Zusammenhang mit ausgefeilter Schablonentechnik und sorgfältiger Farbviskositätseinstellung wird eine ausgezeichnete Konturenschärfe und Lesbarkeit erreicht.
Beim Layouten sollte unbedingt darauf geachtet werden, daß SMD-Pads ausreichend vom Kennzeichnungsdruck ausgespart werden. Hierbei ist eine Siebdrucktoleranz von +/- 0,25 mm zu berücksichtigen.
tandardfarbe: weiß, auf Wunsch gelb oder schwarz.
Technische Informationen
„Qualitätsentscheidende Verfahren in der LP-Herstellung“
(Ausgabe c)
© 1991 – 2006 RINDE Regeltechnik GmbH
07.09.2006 |