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CK beim EPP Innovations Forum

Im Zuge der Miniaturisierung von Halbleiterbauteilen und der dynamischen Entwicklung von neuen Technologien im Bereich der Fertigung von Mikrochips, ändert sich nicht nur das Bauteilspektrum, sondern auch die Anforderungen an die Leiterplatte.

Ein kurzer Blick in die üblichen Bestellmöglichkeiten von Leiterplatten, zeigt die Vielfalt an Trägermaterialien auf die anschließend gedruckt und bestückt wird. Bei der starren Leiterplatte kann zwischen verschiedenen FR4 Materialien unterschieden werden und bei flexiblen Leiterplatten werden häufig kleberlose Polyimid Materialien angeboten. Häufig können bis zu 16 Kupferlagen verarbeitet werden und die Kontaktierungen erfolgen meist über Mikrovias. Bei den Kontaktflächen unterscheidet man zwischen chemisch Nickel Gold, HAL bleifrei oder chemisch Zinn. Je nach Hersteller können HDI Microvia und Flex Leiterplatten nur in Verbindung mit chemisch Nickel Gold oder chemisch Zinn gefertigt werden.

 

Besonders die Oberflächenbeschaffenheit hat einen großen Einfluß auf das Schablonendruck-Ergebnis. Die aktuellen Probleme in der Bauteilversorgung erfordern kreative Lösungen, um noch einigermaßen zuverlässig, in überschaubaren Lieferzeiten komplette Baugruppen zu fertigen. Umstellung auf alternative Bauteile und Redesign von Leiterplattenlayouts gehören zur Tagesordnung. Nicht selten entsteht temporär ein enormer Zeitdruck in der SMD Fertigungskette, um den Kundenanforderungen im Bereich Qualität und Liefertreue gerecht zu werden.

 

Die Qualität des Schablonen-Präzisionsdrucks wird durch die Leiterplatten-Beschaffenheit, das Layout und die resultierende Topografie maßgeblich beeinflusst. Mit der Topografie der Leiterplatte ist in diesem Zusammenhang nicht der benötigte, unterschiedlich hohe, Pastenauftrag der verschiedenen Bauteile gemeint. Vielmehr geht es hier um die Unebenheiten auf und in der Leiterplatte, für die neue und abgestimmte Designs der Schablone benötigt werden. Immer mit dem Augenmerk auf den perfekten Druck. Die Liste dieser topografischen Herausforderungen ist recht lang und beinhaltet Themen wie:

  • Zu hoher Lötstoplack
  • Plugged Via`s
  • Labels auf der Leiterplatte
  • Kavitäten in der Leiterplatte
  • Über die Oberfläche herausragende Teile
  • Usw.…

 

Diese Höhenunterschiede können zwischen ein paar wenigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern sein. Nicht selten wird dadurch ein Absprung erzeugt und das Abdichten der Schablone zum Leiterplattenkontakt verschlechtert. Besonders in Fine Pitch Bereichen und bei eher dünnen Schablonendicken kann Paste im Bereich der Druckschulter der Aperturen ausweichen und somit zu Druckfehlern führen.

 

Insbesondere bei komplexen Schaltungen in mittleren Stückzahlen kann der Druckprozess unstabil werden und Fehler wie „zu wenig Paste“ oder auch „Kurzschlüsse durch zu viel Paste“ hervorrufen. Das Problem ist, dass in dieser Situation die Wiederholbarkeit der guten Druckergebnisse unberechenbar werden kann. Diese starken Schwankungen können häufig nicht durch übliche Paddesign-Manipulationen ausgeglichen werden. Aber, durch gezielte und präzise Schablonengestaltung können Druckfehler vermieden werden. Außerdem kann ein reproduzierbares und sicheres Pastenauslösen beim Präzisionsdruck sichergestellt werden.

 

Mit diesem Vortrag möchten wir auf diese Thematik aufmerksam machen und ein paar Lösungswege aufzeigen, um bei Topografischen Herausforderungen auf der Leiterplatte dem perfekten Druck so nah wie möglich zu kommen.

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