Leiterplatten / Platinen Herstellung - 18. Oberflächen

Oberflächen für Leiterplatten unterscheiden sich in der Produktion vor allem im Aufbringungsprozess.



HAL


HAL (engl. Abkürzung für: Hot Air Leveling) scheidet eine Zinnschicht ab, indem die Leiterplatten nach dem Fluxen (Oberflächenaktivierung) wenige Sekunden lang in ca. 265°C heißes Zinn getaucht werden. Die lötstoppfreien Kupferoberflächen benetzen sich dann mit Zinn. Wenn die Leiterplatte aus dem Zinnbad herausgezogen wird, bläst die Maschine mit hohem Luftdruck das Zinn aus den Bohrungen heraus.


Der Vorteil von HAL liegt vor allem in der Geschwindigkeit des Beschichtungsprozesses. Des Weiteren weist dieses Verfahren eine relativ dicke Zinnbeschichtung auf und ist damit gut für Mehrfachlötvorgänge und längere Lagerung geeignet. Nachteilig ist die zwar kurze, aber extrem hohe thermische Belastung der Platinen, sowie die Schwierigkeit, sehr feine Strukturen eben zu beschichten. Leiterplatten mit Fine-Pitch-Komponenten sollten daher mit einer chemischen Oberfläche hergestellt werden, die planare Pads ermöglicht.



Chemisch Zinn


Chemisch Zinn wird in Bädern über eine Abscheidung aufgebracht. Dieses Verfahren dauert länger als HAL, bildet jedoch planare Oberflächenschichten aus, die sich besser zur Bestückung von Fine-Pitch-Komponenten eignen. Nachteilig ist die begrenzte Verwendbarkeit von chemisch Zinn für Mehrfachlötvorgänge sowie die eingeschränkte Lagerfähigkeit. Es empfiehlt bei Leiterplatten mit chemisch Zinn stets, diese umgehend zu verarbeiten.



Chemisch Silber


Chemisch Zinn ist ebenfalls eine Oberfläche, die langsam und eben durch chemische Prozesse abgeschieden wird. Diese Oberfläche gilt jedoch als noch empfindlicher als chemisch Zinn. Unsachgemäße Handhabung, Verschmutzung, Fingerabdrücke oder andere Verunreinigungen können hier sehr schnell zu eingeschränkter Lötbarkeit führen.



OSP


OSP (Organic Solderable Preservative) wird durch Eintauchen oder im einem horizontalen Durchlaufverfahren aufgebracht und konserviert die Kupferflächen vor Oxidation. Bei darauf folgenden Lötprozessen sollte hier mehr Zinn als bei anderen Oberflächen hinzugefügt werden, um die Verbindung von den Bauteilen zur Leiterplatte sicher zu stellen. Das OSP- Verfahren ist besonders in der preissensiblen Massenfertigung eine Option, da hier Rohstoffkosten durch das eingesparte Zinn zunächst wegfallen. Jedoch ist der Ruf von OSP durch frühere gescheiterte Versuche ähnlicher Oberflächen stark in Mitleidenschaft gezogen worden. Deswegen wird OSP in Deutschland und Westeuropa nahezu gar nicht mehr nachgefragt und von Leiterplattenherstellern nur selten angeboten.



Chemisch Nickel-Gold


Chemisch Nickel-Gold gilt für nahezu alle Anwendungen als die am besten zu verarbeitende Oberfläche. Für Fine-Pitch, Langzeitlagerung, Mehrfachlötvorgängen sowie Bonding von Leiterplatten ist chemisch Nickel-Gold eine sehr gute Oberfläche. Den Vorteilen stehen jedoch sehr hohe Fertigungskosten in der Leiterplattenherstellung gegenüber. Die höheren Kosten für chemisch Nickel-Gold entstehen nicht alleine durch das Gold als Rohstoff (die deutlich dickere Nickelschicht kann sogar teurer sein als das wenige Gold). Besonders die diffizile und empfindliche Badführung beim Leiterplattenhersteller ist hier ein Kostentreiber.




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