Oberflächen von Leiterplatten im Prototyping

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1 CH-8707 Seite 1 / 8 Oberflächen von Leiterplatten im Prototyping Diese kleine Broschüre soll in Kurzform über die verschiedenen Möglichkeiten der Oberflächengestaltung von Leiterplatten bei der Prototypen-Herstellung informieren. Für weitere Informationen und für Sicherheitsdatenblätter stehen wir gerne zu Ihrer Verfügung. BUNGARD Sur-Tin Chemisch Zinn Das einfachste, schnellste und günstigste Verfahren ist das BUNGARD Sur-Tin. Es ist ein einfaches Austauschbad (Kupfer wird durch Zinn ersetzt) und die Haftung, bzw. die Bildung der intermetallischen Zone findet direkt auf dem Kupfer statt. Bauteile können mittels Löten oder Press-Fit- Verbindungen befestigt werden. Schichteigenschaften Schichtdicke µm Geeignet für bleifreies Löten Nicht geeignet für Mehrfachlötungen Lagerzeit 12 Monate, Lötfähigkeit 6 Monate Kann jederzeit neu verzinnt werden Gute Planarität für SMD-Anwendungen Geeignet für Fine-Line Geeignet für Einpress-Stifte / Compliant-Pin / Press-Fit-Verbindungen Preisgünstiges Verfahren Lieferumfang Sur-Tin Teil 1, Teil 2 und Teil 3 Ausrüstung Luftdicht verschliessbares Gefäss (kann auch zum Ansetzen und Konservieren verwendet werden). BUNGARD-Artikel EG02 Haltbarkeit der angesetzten Lösung: Mehrere Wochen unter Luftabschluss

2 CH-8707 Seite 2 / 8 BUNGARD Green Coat Lötlack aus der Sprühdose Green Coat hat ist ein praktischer Lötlack aus der Spraydose für alle Leiterplatten, die von Hand gelötet werden. 1. Schritt: Die Leiterplatte wird wie gewohnt hergestellt und der Ätzresist am Schluss vollständig entfernt. 2. Schritt: Die Oberfläche kann jetzt noch mit dem Sur-Tin chemisch verzinnt werden (Bestell-Nr ). 3. Schritt: Green Coat dünn auf die Leiterplatte aufsprühen. 4. Schritt: Warten bis die Oberfläche antrocknet, ca. 5 min. 5. Schritt: Löten der Bauteile durch den Lötlack hindurch 6. Schritt: Aushärten des Lötlackes nach dem Löten bei 80 C / 1 h im Ofen oder bei Raumtemperatur in 2 Tagen. ACHTUNG: Nach dem Aushärten ist Green Coat nicht mehr gut lötbar! Die ausgehärtete Schicht schützt nun die Leiterplatte vor Umwelteinflüssen und sieht absolut professionell aus! Lieferung: 150 ml - Sprühdosen

3 CH-8707 Seite 3 / 8 BUNGARD Sur-Tin mit BUNGARD-Basismaterial Chemisch Zinn Falls fotopositive ORIGINAL-BUNGARD Leiterplatten verwendet werden, gibt es noch eine einfache, technische Alternative: 1. Schritt: Ätzen der ORIGINAL BUNGARD Leiterplatte wie gewohnt. 2. Schritt: Nach dem Ätzen wird der Positivresist nochmals belichtet und entwickelt, indem ein Negativfilm mit den Lötaugen verwendet wird. 3. Schritt: Verzinnen der offenen Lötaugen mit BUNGARD Sur-Tin (chemisch Zinn). Der Fotoresist bleibt auf allen Leiterbahnen und schützt diese. Ausserdem dient er als Lötstoppmaske. Diese Lösungsmöglichkeit ist nicht sehr bekannt, führt aber ebenfalls zu sehr guten Ergebnissen ohne zusätzliche Kosten!

4 CH-8707 Seite 4 / 8 BUNGARD Lötstopppmaske Dieses Verfahren bietet die typische grüne Oberfläche für Leiterplatten in Industriequalität. Die BUNGARD-Lötstoppmaske ist ein Trockenfilm / Dryfilm und wird wässerig-alkalisch verarbeitet. Sie besteht aus einem transparenten, grünen Film mit einer Dicke von 75 µm (3 mil), 305 mm Breite und einer Länge von 25 oder 76 m. Sonderdicken und -längen sind auf Anfrage erhältlich. Wie bei solchen Resisten üblich, ist das Fotopolymer zwischen einer dünnen Polyolefin- Schutzfolie und einer 25 µm starken Polyester- Deckfolie eingebettet. Die Laminat-Lötstoppmaske ist geeignet für gedruckte Schaltungen, die aus Epoxyd- oder Polyamid-Basismaterialien bestehen und mit Kupfer, Bleizinn, Zinn, Nickel oder Gold beschichtet sind. Das Lötstopp-Laminat ist kompatibel mit den meisten Lötverfahren wie Wellenlöten, Heissluftverzinnung, Dampf-Phasen-Löten, IR-Löten usw. und resistent gegen die meisten Lösungsmittel, Flux- und Entfluxmedien. Wegen seiner guten Eigenschaften ist es ideal geeignet für hohe Leiterdichte und SMD-Technologie. Für flexible Leiterplatten kann das Produkt leider nicht empfohlen werden. Die Lötstoppmaske wird mit Hilfe von Druck und Temperatur auf die Platine gepresst. Dafür benützt man optimalerweise den Laminator RLM 419p. Die Verarbeitung der Laminat-Lötstoppmaske besteht aus den folgenden Verfahrensschritten: Vorreinigung Laminieren Belichten Entwickeln - Nachhärten. Natürlich ist das Lötstopplaminat kompatibel mit der vorgeschalteten chemischen Verzinnung mit BUNGARD Sur-Tin.

5 CH-8707 Seite 5 / 8 ORMECON chemisch Zinn Ormecon chemisch Zinn ist ein Verfahren zur chemischen Verzinnung von Kupferoberflächen. Das Besondere am Ormecon-Verfahren ist eine 0,08 µm dicke Schicht organischen Metalls, welche die Oberfläche für die anschliessende Verzinnung optimal vorbereitet und somit die 'Diffusion von Kupfer durch die Zinnschicht verhindert. ORMECON CSN erfüllt alle modernen Anforderungen an Leiterplatten: absolut planare Oberflächen für die SMD- Technologie hohe Lagerfähigkeit der unbestückten Leiterplatte Energie- und Kosteneinsparung gegenüber HAL einsetzbar in Korbsystemen ohne umfangreiche Investition Horizontalverfahren für Grosproduktionen Schonung der Umwelt einfachste Prozessführung und -überwachung alle gängigen Lötstopp- und Bestückungsdrucklacke sind verarbeitbar Zusätzlich bietet ORMECON CSN gegenüber anderen Chemisch-Zinn-Verfahren: Reinzinnabscheidung, auch bei hohem Kupfergehalt bis zu 50 % längere Standzeiten des Zinnbades deutliche Verringerung der Diffusionsschicht Schutz vor Oxidation Mehrfachlötungen möglich, auch mit Zwischenlagerung Spezifikation: Alterung 4 Stunden 155 C, 3 x Reflow, 1 x Welle Ausrüstung: PROTEC 2030 Die PROTEC-Anlage ist ideal auf die chemische Verzinnung nach dem Ormecon-Verfahren zugeschnitten. Die Standardanlage kann Platten bis 200 x 300 mm verarbeiten und enthält 5 Becken für Mikrobeize, kombinierte Stand- / Sprühspülen, organisches Metall, chemische Verzinnung 7001, Warmspülen. Zusatzoptionen: Plattenformat 300 x 400 mm Badbewegung Becken für den Cleaning Step Becken zum Spülen mit DI-Wasser (deionisiert)

6 CH-8707 Seite 6 / 8 Chemisch Nickel-Gold (Sudgold) Die Legierungsoberfläche (Nickel/Phosphor & Gold) ist seit Anfang 1990 eine der vielseitigsten Oberflächen. Bei diesem Verfahren bildet eine Nickelschicht die Diffusionssperre zwischen Kupfer und Lotlegierung. Das Gold wird in der Lötverbindung gelöst und die Haftung / Bildung der intermetallischen Zone erfolgt mit der Nickelschicht. Chemisch Nickel-Gold benötigt eine vorgeschaltete Kupferaktivierung, um die Nickelabscheidung zu starten. Die Nickelschicht verstärkt mechanische Durchkontaktierungen und Vias und erhöht die Abriebfestigkeit. Schichteigenschaften: low / medium / high P systems (<7;7-10;>10%P) Schichtdicke 3-6 µm NiP and µm Au Autokatalytische Nickelabscheidung Gold schützt Nickel vor Oxidation Zuverlässige multifunktionale Oberfläche zum Alu-Drahtbonden geeignet Wachstum der Nickel-Phosphor-Schicht auf aktiviertem Kupfer Vorteile: Geeignet für mehrfache Pb-freie Lötungen Planarität für SMD-Bauteile Diffusionssperre (Nickel), verhindert die Lösung von Kupfer im Lot Lange Lagerzeit (12 Monate), hervorragende Alterungsbeständigkeit E-Test-kompatibel Geeignet für Kontaktschalter Gute Beständigkeit in korrosivem Umfeld Geeignet zum Alu-Drahtbonden Geeignet für high aspect ratio boards Ausrüstung: Compacta 30 chemisch Nickel-Gold COMPACTA 30 chemisch Nickel Gold, Anlage zur Vernickelung und Vergoldung von Leiterplatten bis zu einem Format von 200 x 300 mm. 5 PVC Becken, 2 PP Becken, alle ca. 10 Liter, 3 Teflonheizkörper, alle mit Thermostat, 5 Digitaltimer, Badbewegung (einstellbar), alle Becken mit Kugelhahnablass. Sprühspüle mit Fussschalter, Spüldruck einstellbar, auf eigenem Untergestell. Anschluss: 230V Optionen: Compacta 40 chem. Nickel-Gold, Anlage zur Vernickelung und Vergoldung von Leiterplatten bis zu einem Format von 300 x 400 mm.

7 CH-8707 Seite 7 / 8 Galvanisch Nickel-Gold Die Oberfläche von galvanischem Nickel-Gold ist abriebfest, korrosionsfrei und wird deswegen gerne für Bauteile mit erhöhter mechanischer Belastung (Stecker) eingesetzt. Die mit Resist beschichtete Leiterplatte wird zunächst mit einer galvanischen Nickelschicht > 3 µm als Diffusionssperre (verhindert das sukzessive 'Verschwinden' des nachfolgenden Goldes durch Diffusion) versehen. Nach der Vernickelung folgt die eigentliche galvanische Vergoldung. Dabei werden Goldschichtdicken > 0.4 µm bis zu 2 µm abgeschieden. Dies ist vom Verwendungszweck abhängig. Für Stecker gilt die Anzahl der Steckzyklen. Zum Beispiel: 0.4 µm 20 Steckzyklen 0.7 µm, 50 Steckzyklen 1.3 µm, 200 Steckzyklen 2.0 µm, 500 Steckzyklen Mit Zusätzen wie Kobalt, usw. (wird dann auch "Hartgold" genannt) kann unter Umständen auf eine Nickel-Diffusionssperre verzichtet werden. Lagerfähigkeit: Die Lagerfähigkeit ist aufgrund der Nickel- Diffusionssperre und der Unverwüst - lichkeit des Goldes fast" unbeschrankt. Voraussetzung ist allerdings eine sauber ausgeführte Galvanisierung. Vorteile: gut geeignet für höhere mechanische Beanspruchungen. Nachteile: BlackPad-Effekt möglich Kosten

8 CH-8707 Seite 8 / 8 Oberflächenvergleich Oberfläche Schichtaufbau / - Einsatz Kosten Löten Lagerzeit dicke Sur-Tin µm Sn Löten ca. 6 Monate Ormecon chemisch Zinn > 12 Monate Chemisch Nickel-Gold Galvanisch Gold 0.08 µm organisch Metall µm Sn 3-6 µm NiP / nm Au 4-6 µm NiP / µm Au Loten, (Leitkleben), Einpresstechnik Loten, Alu- Drahtbonden, Leitkleben Stecker, Schleifer - ++ > 12 Monate - - unbegrenzt Vergleich der Goldoberflächen Kriterium chemisch Nickel- chemisch Nickel- Hartgold Gold (ENIG) Dickgold Schichtdicke Gold µm max. 1.0 µm µm Schichtdicke Nickel 4-6 µm 4-6 µm 4-6 µm Haltbarkeit min. 6 Monate min. 12 Monate min. 12 Monate Anwendungen Alu-Draht-Bonding Alu- oder Golddraht- Steckerleisten Bonding Eigenart weich weich hart (Kobalt-legiert) Kosten mittel mittel hoch Layout-Hinweise keine keine Goldflächen müssen elektrisch verbunden sein