Das Aufbringen der Lötstoppmaske erfolgt in 5 Schritten

1 Leiterplatten mit Aluminiumoxyd reinigen

Dieser Vorgang ähnelt dem Sandstrahlen. Er ist notwendig um alle Verunreinigungen von den Leiterplatten zu entfernen und um eine rauere Oberfläche zu erhalten, die eine bessere Haftung der Lötstoppmaske ermöglicht. Bevor die Leiterplatten in den Reinraum gelangen, werden die letzten Staubpartikel mit entsprechenden Reinigungsrollen entfernt.

2 Aufbringen der Lötstoppmaske

Der Lötstopplack wird beidseitig aufgesprüht und für die weitere Verarbeitung leicht vorgehärtet.

3 Belichten der Lötstoppmaske

Methode 1: Kontakt-Film Technologie

Unter Kontakt-Film Technologie versteht man, das Fotoplottfilme erstellt werden, die das Bild der Lötstoppmaske enthalten. Man benötigt für jede Lage einen separaten Film. Mit UV-Licht wird das mit Lötstopplack beschichtete Panel belichtet. Dabei werden alle Bereich die nicht schwarz sind polymerisiert. Auf leistungsstarken Belichtungsmaschinen sind zwei Glasrahmen für Top und Bottom installiert, die ein Vakuum erzeugen um die Fotolplottfilme zu fixieren. Die Ausrichtung der Filme zum Panel geschieht dabei über ein L-förmiges versenkbares Registriersystem. Damit die Filme exakt ausgerichtet werden können, muss ein entsprechendes Aufnahmesystem in die vorgesehenen Passermarken gestanzt werden. Zur Akklimatisierung der Filme müssen diese einige Stunden entsprechend gelagert werden.

Bevor wir nun dem Belichten beginnen, werden die Filme über das Registriersystem exakt zueinander ausgerichtet. Dann legen wir das Produktions-Panel zwischen die beiden Filme. Dabei ist das Produktions-Panel bereits mit Lötstopplack beschichtet und vorgetrocknet. Nun wird der Rahmen geschlossen und der Belichtungszyklus beginnt. Nachdem das Panel die benötigte UV-Energie erhalten hat, kann der nicht belichtetet Teil entwickelt werden.

Der Vorteil dieser Technologie ist die enorme Geschwindigkeit. Mit den leistungsstarken Lampen, kann die komplette Fläche in einem Vorgang belichtet werden. Wir können in kürzester Zeit ca. 300-500 mJ/cm2 Energie gleichzeitige auf beide Seiten des Panels erzeugen um das Panel zu belichten.
Die Genauigkeit ist jedoch nicht perfekt, da die Ausrichtung der Filme zu den Bohrungen und nicht zu den Kupfer-Pads erfolgt. Je weiter wir vom Regietriersystem entfernt sind, desto ungenauer die Ausrichtung. Ein weiterer Nachteil ist, dass Luftfeuchtigkeit und Temperatur einen großen Einfluss auf die Dimensionsstabilität der Filme haben.

Die Belichtungskosten sind aufgrund der geringen Stückzahl in der Prototypenfertigung entsprechend hoch.

Ein Vorteil dieser Technologie ist, dass sie für jede Farbe und Materialdicke die wir anbieten angewendet werden kann.

Somit werden wir diese Technologie weiterhin nutzen, da die Direktbelichtung nur für grüne Lötstoppmaske und Leiterplatten die Dicker 1mm sind Anwendung findet.

Methode 2: Direktbelichtung

Begünstigt durch unsere jüngsten Investitionen, können wir nun zur Lötstopplackverarbeitung die Direktbelichtung einsetzen. Mit dieser Technologie ist man weniger abhängig von den Fähigkeiten eines Bedieners um eine hohe Genauigkeit der Registrierung zu den Kupfer-Pads zu bekommen.

Wir nutzen dazu Dai Nippon Screen Ledia Maschinen. Diese Maschinen sind auf die DMD Technology aufgebaut und enthalten LED Lichtquellen in Kombination mit Mehrwellenlängen von 365 nm, 385 nm and 405 nm. Dadurch sind wir in der Lage stabile 70 um schmale Lötstoppmasken-Stege zu produzieren.

Der Ablauf der Direktbelichtung ist folgendermaßen:

Der Bediener legt das Panel auf den Vakuumtisch der Maschine. Dann wählt er das geeignete Programm und startet den Zyklus.

Die Registrierung erfolgt durch Kameras. Dabei wird das Bild der Lötstoppmaske direkt auf die im Kupfer liegenden Passermarken ausgerichtet.

Um die gleiche Energie einer DI-Maschine im Vergleich zu einer konventionellen Maschine zu übertragen, benötigt man mehr Zeit. Deshalb verwenden wir hier einen speziell entwickelten Lötstopplack der nur einen 50-150 mJ/cm2 Energiebedarf hat.

Eine Einschränkung der DI-Technologie ist, dass solche Lötstopplacke nicht in allen Farben verfügbar sind. Aus diesem Grund können wir diese Technologie im Moment nur für grünen Lötstopplack einsetzen.

Da wir keine Fotoplottfilme benötigen, sparen wir diesen Arbeitsschritt.

Trotz der längeren Belichtungszeit ist der Gesamte Prozess der Lötstopplack-Belichtung für die Prototypenherstellung kürzer.

Auch die Ausschussquote in diesem Arbeitsschritt konnte deutlich verringert werden, da die Probleme die duch die Filmhandhabung entstanden sind eliminiert wurden.

Mit Hilfe der DI-Technologie hat sich die Registriergenauigkeit der Lötstoppmaske zum Kupfer deutlich verbessert. Unsere Maschinen haben eine Positioniergenauigkeit von plus/minus 10 um und eine Auflösung von mehr als 10.000 ppi. Diese Tatsache schafft mehr Freiheit für Entwickler da nun kleinere Restringe für Lötstoppmaske gefertigt werden können. Der kleinste Wert beträgt 30 um. Mit kleineren Restringen ist es einfacher den kleinsten Lötstopmasken-Steg von 70 um zu erreichen. Beides hat eine positive Auswirkung für die spätere Bestückung.

4 Ausentwickeln

Nach dem Belichten werden die Panels in eine horizontale Entwicklungsmaschine gelegt, wodurch der Lötstopplack von den Kupferpads entfernt wird.

5 Einbrennen (Aushärten)

Nun muss der Lötstopplack eingebrannt werden, um vollständig auszuhärten. Damit ist er für die weiteren Schritte in der Leiterplattenproduktion und Leiterplattenbestückung widerstandsfest.

Schlussfolgerung

Wir glauben das die höhere Genauigkeit der DI-belichteten Lötstoppmaske eine bessere Qualität der Leiterplatten darstellt, da sie den Bestückungsprozess verbessert und dem Entwickler erlaubt Design mit einer höheren Dichte zu entwickeln.