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Leiterplatten

Alles was Sie wissen müssen

Ein Anfang der Elektronik lag in der Radiotechnik. Die ersten Empfänger, wie der Detektorempfänger, bestanden nur aus wenigen Bauteilen. Auch die etwa ab den 1930er Jahren eingesetzten Röhrenempfänger kamen anfänglich mit einem einfachen Aufbau aus. Diese Methode wurde als „loser Aufbau“ oder „direkte Verdrahtung“ bezeichnet, abfällig auch als „Spaghettiverdrahtung“.

Mit zunehmend komplexer werdenden Techniken wurde die Verdrahtung in den Geräten immer unübersichtlicher. Abhilfe konnten nur mechanisch feste Aufbauten durch Leiterplatten (auch Platinen, gedruckte Schaltungen oder PCBs genannt) bringen.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Übersichtlicher und erkennbarer Aufbau, mechanisch stabil, elektrisch isoliert, vereinfacht die Fehlersuche und Reparatur.

Weiter nimmt die Technik rasant zu – heute sind Leiterplatten in (fast) allen elektrischen und elektronischen Geräten im Einsatz und nicht mehr weg zu denken! Aufgaben werden vielfältiger und Geräte kleiner – hiermit steigen auch die Ansprüche an die Elektronik und somit auch an die Leiterplatte.

…und dieser Trend ist ungebrochen…

Um all diese Anforderungen zu erfüllen fordert die industrielle Fertigung auch leichtere Bearbeitbarkeit; besonders eine leichtere und bessere Lötbarkeit der Kupferoberfläche war gefordert. Dieses ist insbesondere bei der Serienherstellung/Serienbearbeitung und zunehmender Miniaturisierung wichtig. Um diesen Nachteil der Kupferoberfläche auszugleichen, entstand die Idee dem Kupfer eine besser lötbare Oberfläche zu geben.

…und hier kommt die Brautmeier GmbH ins Spiel…


Nickel/Gold

Chemisch Nickel/Gold

Chemisch Nickel - Sudgold (ENIG) ist eine plane, lötbare, metallische Endoberfläche auf Leiterplatten und keramischen Substraten. Sie dient dem Schutz des Kupfers vor Oxidation und gewährleistet die Lötfähigkeit sowie Bondbarkeit mit Aluminiumdraht.

Bei diesem Verfahren wird auf die für die Endoberfläche vorgesehenen Flächen und Durchkontaktierungen in einem außenstromlosen Verfahren zuerst eine Nickelschicht als Diffusionssperre zum Kupfer und im zweiten Schritt eine dünne Goldendschicht aufgebracht. Die Funktionalität des Goldes verhindert zuverlässig die Nickeloxidation und bestimmt maßgeblich die sehr gute Lötfähigkeit der ENIG-Oberfläche auch nach langen Lagerzeiten der Leiterplatten.

Durch eine hervorragend abgestimmte Vorbehandlung sind auch feine Leiterbahnstrukturen prozesssicher zu beschichten. Natürlich erfüllt die ENIG-Oberfläche auch die aktuellen Anforderungen von RoHS und WEEE.

Schichteigenschaften und Einsatzgebiete
Umicore-ENIG-Verfahren

Schichteigenschaften Nickel Gold
Schichtdicke 4 – 7 µm 0,05 – 0,10 µm
Härte (Vickers-Härte) ca. 500 (Zust. wie abgeschieden) ––
Phosphorgehalt 6 bis 9% ––
Anwendung Bonden AI-Draht Bonden AI-Draht

Lagerfähigkeit: Bei sachgemäßer Lagerung mindestens 6 Monate.

Das vollständige Datenblatt können Sie hier als PDF herunterladen.


Nickel/Palladium/Gold

Chemisch Nickel/Palladium/Gold

Schichteigenschaften und Einsatzgebiete
Umicore-ENIG-Verfahren

Schichteigenschaften Nickel Palladium Gold
Schichtdicke 4 – 8 µm 0,1 bis 0,3 µm 0,02 – 0,08 µm
Härte (Vickers-Härte) ca. 500 (Zust. wie abgeschieden) ca. 500 ––
Phosphorgehalt 7 bis 10% 3 bis 6 % ––

Anwendungsmöglichkeiten: Bonden mit Aluminium- und/oder Gold – Draht

Löteigenschaften: Mehrfachlötung

Lagerfähigkeit: Bei sachgemäßer Lagerung mindestens 6 Monate.


Chemisch Zinn

Um die Nachteile der Schichtdickenschwankung im HAL-Verfahren zu minimieren und eine bleifreie Oberfläche zu erhalten, wurde ein neues Verfahren entwickelt, das Chemisch Zinn-Verfahren. Mittlerweile sind moderne Elektrolyte im Einsatz, welche durch positive Eigenschaften überzeugen. Nennenswert sind hierbei: Feinkörnigkeit, Porenfreiheit, gute Lagerfähigkeit und planer/ebener Aufbau.

In diesem Verfahren wird die gereinigte und geätzte Platine in ein chemisches Bad getaucht. Durch eine chemische Reaktion werden Kupferatome gegen Zinnionen ausgetauscht und es wächst die Zinnschicht. Auch hier erfolgt anschließend eine Reinigung und Trocknung der Platinen.

Schichteigenschaften und Einsatzgebiete
Stanntech 2000V-Verfahren (Atotech)

Schichteigenschaften

Schichtdicke
Struktur
Dichte
Schichtverteilung
Thermostress
0,8 – 1,4 µm
feinkristallin
ca. 7,32 g/cm³
eben
stabil

Anwendungsmöglichkeiten

  • durchkontaktierte Leiterplatten
  • SMD
  • Einpresstechnik
  • Fineline / Finepitch
  • Klebetechnik

Löteigenschaften

  • Mehrfachlötung in 02 – Atmosphäre
  • Mehrfachlötung in N2 – Atmosphäre
  • 6 Monate bei sachgemäßer Lagerung

Lötstopmaskenverträglichkeit

  • gegeben in Abhängigkeit von der Verarbeitung für marktübliche Lötstopmasken
  • stabil gegen Kennzeichenfarben
  • stabil gegen Abdecklacke

Zu verarbeitende Platinenmaße

  • Min: 100 mm x 160 mm
  • Max: 610 mm x 850 mm
  • Platinenstärke max. 10 mm (Abhängig von dem min. Bohrungsdurchmesser)
  • Abweichende Platinenmaße auf Anfrage

Lagerfähigkeit: Bei sachgemäßer Lagerung mindestens 6 Monate.


Hot-Air-Levelling Verfahren (HAL)

Problematisch war bei der Verarbeitung (löten) von Leiterplatten, dass die Kupferoberflächen nur schwer zu löten sind. Dieses ist insbesondere bei der Serienherstellung/Serienbearbeitung und zunehmender Miniaturisierung nachteilig. Um diesen Nachteil der Kupferoberfläche auszugleichen, entstand die Idee dem Kupfer eine besser lötbare Oberfläche zu geben.

Dieses führte zum Hot-Air-Levelling Verfahren (HAL)

Bei dem Hot-Air-Levelling Verfahren wird eine gereinigte und gefluxte Leiterplatte vertikal in ein heißes Lotbad getaucht und nach einer kurzen, definierten Verweilzeit herausgezogen und gleichzeitig mit heißer Druckluft abgeblasen. Das Lot bleibt auf den Kupferflächen haften, das überschüssige Lot wird weg- und die Bohrungen werden frei geblasen. Dieses bringt allerdings auch eine ungleichmäßige Schichtverteilung mit sich. Anschließend erfolgen eine Nachreinigung und ein Trocknen der Platinen.


Schichteigenschaften Verbleit Bleifrei
Lot Sn63Pb SN100CL
Schichtdicke 1 bis 50 μm 1 bis 50 μm
Lotlieferant Balver Zinn Balver Zinn
Dichte 8,4 g/cm³ 7,4 g/cm³
Schmelzpunkt 183 °C 227 °C

Zu verarbeitende Platinenmaße

  • Min: 100 mm x 160 mm
  • Max: 610 mm x 610 mm
  • Platinenstärke: 1,0 bis 2,4 mm (Abhängig von dem min. Bohrungsdurchmesser, Kupfermasse und Layout)

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