CAD, Leiterplatten- und Baugruppentechnik, Folge 15 Jetzt wird’s bunt: Drucke und Lacke auf Leiterplatten

Autor / Redakteur: Arnold Wiemers * / Gerd Kucera

Es gibt kaum noch Leiterplatten ohne Lackaufdruck. Zwischen den Lacken und Coatings, die mit der Baugruppenproduktion aufgebracht werden, besteht eine Wechselwirkung, die kritisch sein kann.

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Bild 3: Regeln für die Konstruktion des Abziehlacks
Bild 3: Regeln für die Konstruktion des Abziehlacks
(Bild: LA-Leiterplattenakademie GmbH)

Die klassische Leiterplatte ist seit Ende der 80er Jahre praktisch immer wenigstens mit Lötstoplack abgedeckt. Eine aufgedruckte Bestückungskennzeichnung kam mit den Jahren standardseitig dazu. Die doppelseitige Bestückung mit bedrahteten Bauteilen, heute THT-Technologie genannt, hat den Druck von Abziehlack forciert. Für den InCircuitTest (ICT) wurde unterstützend ein Viadruck eingeführt. Der Druck von Carbon revolutionierte die Fertigung einfacher Leiterplatten. Später kam noch der Heatsinkdruck dazu, um die Entwärmung einer Baugruppe zu fördern.

Wenn die Konstrukteure der Leiterplatten und Baugruppen alle momentan zur Auswahl stehenden Drucke für ihre Projekte vorsehen, dann stellen sie den Leiterplattenhersteller nicht nur vor logistische Probleme. Nicht immer sind die chemischen Wechselwirkungen zwischen den aufgebrachten Substraten bekannt und harmlos. Und mit der Aufbringung eines Lackes während der Leiterplattenproduktion ist es ja auch nicht getan.

Die Bedeutung des Lötstoplack als Resist

Die nachfolgende Bestückung der Baugruppe erfordert ein Fluxen der Leiterplattenoberfläche und es werden (gegebenenfalls) noch mal Lösungsmittel zur Reinigung der Baugruppe eingesetzt. Durch das Löten der Bauteile steht zudem genügend Wärmeenergie für die Provokation ungewollter chemischer Reaktionen zur Verfügung. Die zusätzlichen Drucke von Substraten auf Leiterplatten sind deshalb keinesfalls vernachlässigbar.

Lötstoplack wurde in den 70er Jahren eingeführt, um beim Wellenlöten Verschleppungen von Lot vom bedrahteten Bauteilpin zum benachbarten Bauteilpin oder zur benachbarten Leiterbahn oder von Leiterbahn zu Leiterbahn zu vermeiden. Das funktionale Substrat war/ist ein 2-Komponenten-Epoxydharz. Die Aufbringung auf die Leiterplatte erfolgt/e im Siebdruck. Der Umbruch in der Bauteiltechnologie gegen Anfang der 90er Jahre mit massiver Einbindung oberflächenmontierter Bauteile (SMT) hat dazu geführt, dass die Lötstoplackbeschichtung einer Leiterplatte vom Siebdruckverfahren auf Fotodruckverfahren umgestellt wurde.

Die fototechnische Belichtung eines Lackes mit einem Film hat erheblich geringere Toleranz, als das Siebdruckverfahren, ist im Ergebnis auf der Leiterplatte kontrollierter ausgeprägt und lässt sich in der Produktionslogistik sicherer und effektiver handhaben. Nur mit fotostrukturierbaren Laminaten lassen sich SMD-Bauteile mit Anschlussrastern von 300µm bis 400µm auf Padflächen von 200µm Breite zuverlässig löten, ohne daß das Risiko einer schlechten Benetzbarkeit der Lötflächen in Kauf genommen werden muss. Die Option, Fotolack mit Laser belichten (polymerisieren) zu können, eröffnet zudem einige Perspektiven für die Zukunft.

Die Forderung der SMD-Technologie nach planen und wohldefiniert beschichteten Lötflächen hat zu den heute üblichen chemisch erzeugten Endoberflächen auf Leiterplatten geführt. Typische Vertreter sind Chemisch Gold (ENIG = Electroless Nickel Immersion Gold), Chemisch Zinn und Chemisch Silber (ASIG = Autocatalytic Silver Immersion Gold). Ohne Lötstoplack als Resist sind diese Oberflächen nicht herstellbar. Der Leiterplattenproduzent prozessiert zuerst den Lötstoplack, der letztlich nur die Lötflächen freilässt. Dementsprechend scheidet sich auch nur auf diesen Flächen die Endoberfläche ab, während alle übrigen Leiterbildstrukturen unter der Lackschicht in Kupfer verbleiben (Bild 1).

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