Leiterplatten und Schablonen

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Bärbel Klein
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1 Leiterplatten und Schablonen Was ist zu beachten? B. Zumbach

2 Geschichte Leiterplatten : Am 2. März 1925 reicht Charles Ducas beim amerikanischen Patentamt sein Patentgesuch zur Herstellung einer Leiterplatte ein. 1925: Nur wenige Tage später, am 27. März 1925, reicht der Franzose M. César Pasolini, unabhängig von Charles Ducas, ein Patentgesuch in Frankreich ein, das erstmals die Grundgedanken der Leiterplattentechnik beschreibt. 1928: Am 12. September 1928 reicht Samuel Charles Ryder ein australisches Patentgesuch ein, das die Ausfertigung von Induktionsspulen für Radiogeräte oder andere elektrische Geräte vorsah, wobei der Druck mit einer Leitfarbe vorgeschlagen wurde. 1936: Erfindung der Kupferfolie 1937: Die N.V. Philips Gloeilampenfabrieken meldete am 31. Mai 1937 ein deutsches Patent an, wonach die Leiter in einem Formgießvorgang hergestellt werden sollten, doch fand dieses Patent keinen Eingang in die Praxis. 1942: Mit seinem Patent vom 2. Februar 1942 beschreibt Dr. Paul Eisler erstmals die Herstellung einer Leiterplatte, indem er mit Kupferfolie kaschiertes, plattenförmiges Isoliermaterial zum Patent anmeldete. Gleichzeitig meldet er als Patentanspruch an: die Anwendung einer Abdeckmaske als Ätzresist die Kaschierung der Kupferfolie auf beiden Seiten, was zugleich die Erfindung der doppelseitigen Leiterplatte bedeutete das war zugleich der technische Durchbruch, denn erst mit diesem Patent begann die wirtschaftliche Fertigung der Leiterplatte.

September 1928 reicht Samuel Charles Ryder ein australisches Patentgesuch ein, das die Ausfertigung von Induktionsspulen für Radiogeräte oder andere elektrische Geräte vorsah, wobei der Druck mit

3 Geschichte Leiterplatten : Es wird von Ing. Fritz Stahl, Ruwel-Werke in Geldern, die erste in Deutschland serienmäßig hergestellte Leiterplatte für die damaligen Metz- Radiowerke gefertigt. Einen Prototypen dieser Leiterplatte kann man heute im Deutschen Museum in München bewundern. Das war zugleich der Beginn der Leiterplattenfertigung in Deutschland und Europa. 1961: Patenterteilung für die erste Mehrebenenschaltung (Multilayer) für die Firma Hazeltyne (USA). 1967: Erfindung des Trockenfilms zur Leiterbilderstellung durch die Firma Dupont 1974: Einführung des Hot-Air Levelling (HAL) 1978: Einführung von fotostrukturierbaren Lötstopplacken 1982: Start der SMD (Surface Mounted Devices) 1988: Start des Laserbohrens unter Produktionsbedingungen

Einen Prototypen dieser Leiterplatte kann man heute im Deutschen Museum in München bewundern. Das war zugleich der Beginn der Leiterplattenfertigung in Deutschland und Europa.

4 Das Formular Der Jobname = Name und Versionsnummer Allgemeine Daten Ansprechpartner Menge und Leiterplattenausführung Ausführung Bohrungen Masse der Leiterplatte oder des Nutzens Grobe oder Feine Struckturen Lötstopplack Bestückungsdruck Die Oberfläche Die Schablone Das Feld Bemerkungen Datenblatt für die Leiterplattenfertigung Jobname: Erstauftrag Folgeauftrag Liefertermin: Kostenstelle: Wunschfirma: Bestückung: bei EE: von Auftraggeber: extern: Entwickler: Layouter: Antragsteller: Telefon: Telefon: Telefon: Leiterplattenausführung: 1.)und 2.)können auch von dem Hersteller festgelegt werden (optimale Nutzenausnutzung) Stück: Mehrfachnutzen: 1.) Anzahl Nutzen: 2.) Stück/Nutzen: Konturen: gefräßt: Stege: geritzt: Ausführung: Lagenzahl: Lagenaufbau: = Multilayer-Bautype von Angebot el. Prüfung: Basismaterial: Bohrungen: Anzahl Bohrdurchm.: Kleinst. Bohrdurchm.: mm Anzahl Bohrungen: Leiterpl.maße: Länge: mm Breite: mm Leiterplattendicke Endmaß: mm Nutzenmaße: Länge: mm Breite: mm Leiterbahnen: Kleinste Leiterbahnbreite: mm Kleinster Leiterbahnabstand: mm Enddicke Kupferlagen (Top, Bot): 35µm 70µm Sonstige: µm Lötstopplack: kein Lsl.: Top: Bot: Farbe Lsl.: grün = Standard ohne Aufpreis Bestückungsdruck: kein Bsd.: Top: Bot: Farbe Bsd. : weiß = Standard ohne Aufpreis Pad Oberfläche: Hal: chem.sn: chem.ni/au: Sonstige Oberfl.: Direktsteck.gal.Ni/Au: Angaben zur Bestückung (bitte mit Bestücker absprechen) Vector 260: Handrakel: Pads: Anzahl Pads Top: Anzahl Pads Bot: Filme Top und Bot mitliefern Fine-Pitch (Raster 0,5mm) kleinster Paddurchmesser > 0,4 mm = 0,4 mm < 0,4 mm Material CrNi: Top und Bot auf eine Schab.: Materialstärke µm Materialstärke Top: µm Materialstärke Bot: µm Bemerkungen: Daten zur Auftragsabwicklung Diese Felder bitte nicht ausfüllen. Auftragsabwicklung: Tel.: Banf- Nr.: Abruf-Nr.: Bestell.-Nr.: grau = optionale Felder

Wunschfirma: Bestückung: bei EE: von Auftraggeber: extern: Entwickler: Layouter: Antragsteller: Telefon: Telefon: Telefon: Leiterplattenausführung: 1.)und 2.

5 Oberflächen Lieferbare Lötoberflächen Stand: Art HAL (Hot Air Solder Leveling) HAL bleifrei Chem. Silber Chem. Nickel/Gold Chem. Zinn (Unicron ) OSP (Organic Surface Protected) Metall- Zusammensetzung Sn63Pb37 Sn99.7Cu0.2Ni0.1 (SN100C, Balver Zinn) Ag, 99.9 Ni91Ph9 Au, 99,9 Sn, Schichtdicke 1-30µm 1-30µm µm Restriktionen Metallisierung in den Löchern min. 25µm kleinster metallisierter Loch- 0,2mm 3-7 µm µm µm 0,2-0.5 µm kleinster metallisierter Loch- 0,2mm E-Test vor OSP Anzahl Lötprozesse > Bleifrei lötbar Ja Ja Ja - Ja Ja Benetzungszeit 0.5 Sek 0.5 Sek 0.5 Sek 2 Sek 1.5 Sek Einpresstauglich Ja Ja - - Ja Nein Lötfähig nach Fertigungsende 12 Monate 12 Monate 6 Monate > 12 Monate 6 Monate 6 Monate (* Verpackung PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel, PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel PE-Schrumpf- Folie, 10er Stapel Refresh möglich Ja Nein Nein Nein Ja Ja *) Die Lötprozesse müssen unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, ein Zwischenlagern zerstört die Schutzschicht.

5 µm Restriktionen Metallisierung in den Löchern min. 25µm kleinster metallisierter Loch- 0,2mm 3-7 µm 0.05-0.1 µm 0.6-1.0 µm 0,2-0.

6 Aufbau chem. NiAu Aufbau chem. NiAu: Kupfer Schicht µm Ni Schicht 4 7 µm Au Schicht 0,07 1 µm

7 Das Ätzen

8 Vias Blind Vias Durchkontaktierungen Versteckte Vias Anwendung: Paste in Hole Area Ratio beachten Ratio (Verhältnis : t ) L1 L2 Sackloch / Micro Via : R = 1:1!! Buried Via : R = 1:10 L6 Durchkontaktierung: R = 1:10 (0.15 in 1.6mm!)

(Verhältnis : t ) L1 L2 Sackloch / Micro Via : R = 1:1!

9 Ablauf einer Bestellung Gerberdaten und Auftragsformular an Wenn keine Wunschfirma angegeben ist wird anhand der Daten der Hersteller ermittelt der am besten geeignet ist (Preis/Leistung) Der Hersteller sendet ein Angebot Das Angebot wird mit anderen Versionen oder Preistabellen verglichen Die Banf wird geschrieben der Hersteller erhält die Freigabe Rückfragen der Hersteller werden beantwortet Nach 2 3 Wochen ist die Leiterplatte da

(Preis/Leistung) Der Hersteller sendet ein Angebot Das Angebot wird mit anderen Versionen oder Preistabellen

10 Firmen mit denen Rahmenvereinbahrungen bestehen: Neue Rahmenverträge: Q Print db elektronik Alte Rahmenverträge: Straschu (Multilayer) Ilfa (Multilayer) SLS (1 4 Lagen)

11 Firmen mit denen keine Rahmenvereinbahrungen bestehen: ACB (Hybride, Gelaserte Leiterplatten) Andus (Starrflex) Breidert Galvanik GmbH Wixhausen (Elektropolieren) Contag (Schnelle Lieferungen kleiner Stückzahlen) DEK (Schablonen) Fischer (2 Lagige Euroleiterplatten 1 Stück 39 Euro) Printline Kaupke (Impedanzkontrollierte Leiterplaten) Metaq (Ätztechnik) Romminger (Schablonen)

Lieferungen kleiner Stückzahlen) DEK (Schablonen) Fischer (2 Lagige Euroleiterplatten 1 Stück

12 PCB Webseite

13 Basismaterial FR4 (Basismaterial) Rogers (Lieferant) Isola (Lieferant) Hybride (z.b. Multilayer aus FR4 und Rogers) Kapton oder Polyimid-Folie (für Starrflex)

14 Bestückung Soll bei EE Bestückt werden? Bitte rechtzeitig den Endtermin angeben! Wird eine Schablone benötigt?

15 Für Handrakel (immer 150 um) Schablonen Vektor 260 (100 um bis 150um) meist 125 um Papierschablonen nur einmal zu gebrauchen und nicht viel günstiger Briefschablonen für einfache Anwendung 49,00 Euro Stufenschablonen

einmal zu gebrauchen und nicht viel günstiger

16 Handrakel

17 Vektor 260

18 Rakelbereich Vektor 260 Bottom Seite immer entspiegeln Jobname immer auf Top Seite Druckbereich Platine 1 / TOP Mindestabstand Druckbereich Platine 2 / BOT Vector 260 Name Datum Bearb. Dugan Gepr. GSI Darmstadt m b H Blatt

Platine 1 / TOP Mindestabstand Druckbereich Platine 2 / BOT 50 348

19 Poolbestellungen Wann wird im Pool bestellt? Bei einmaligen Bestellungen Bei 2 oder 4 Lagigen Leiterplatten Es müssen mindestens 0, 75 dm 2 bestellt werden ca. 35 Euro 2 Lagige Leiterplatten bis ca. 190 Euro 4 Lagige Leiterplatten bis ca. 300 Euro

Leiterplatten Es müssen mindestens 0, 75 dm 2 bestellt werden

20 Bauteile Wer bestellt die Bauteile? Eventuell lange Lieferzeiten beachten!

21 Einlagig Leiterplatten Beschriften da die Leiterplatten sonst versehentlich Spiegelverkehrt gefertigt werden können.

22 Mehr- und Einlagige Leiterplatten beschriften Name (Austeckplatten sollten anderen Namen haben als Mutterplatte) Die Leiterplatte sollte folgende Infos haben: Leiterplattenname Versionsnummer GSI-DA Datum Entwickler Layouter

23 Starrflex oder Semiflex Zur Auswahl des Materials sind folgende Angaben nötig: Biegeradius Biegezyklen Achtung! An Knickschutz denken!

24 Spezielle Anwendungen Leiterbahnhöhe >100 µm (Zwischenräume müssen gefüllt werden) BOT Seite aus Blech zur Wärmeableitung Paste in Hole High Pad Verschlossene Vias Blind Vias

25 Praxisbeispiel 1 Layout

26 Praxisbeispiel 2 Am Rakel Kommunikation ist immer Wichtig!!! Jede Leiterplatte ist ein Unikat und erfordert die neue Planung und Zusammenarbeit aller Beteiligten!!! Kamera 2 Passermarken Kamera 1 Kamera 2 TEST 1 GSI-DA BZ/BZ Leiterplatte

27 Noch Fragen oder Anfragen? An An B. Zumbach Tel.: 2492

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