Oberflächen

Vom herkömmlichen Hot Air Levelling (HAL) über die verschiedensten bleifreien Leiterplattenoberflächen, wie chemisch Ni/Au, chemisch Zinn, HAL bleifrei und die OSP-Beschichtung bis hin zum Carbondruck – wir haben die passende Oberflächentechnologie für alle denkbaren Anwendungen.

Heißverzinnte Oberfläche

Hot Air Leveling (HAL)/Verbleit

Weit verbreitete Oberfläche (in der verbleiten Ausführung) für die Leiterplattentechnik.
Seit Dezember 2004 auch in bleifreier Ausführung, basierend auf einer Zinn-Kupfer-Nickel Legierung.

Vorteile
— ausgezeichnete Löteigenschaften bzw. Mehrfachlötbarkeit
— optimaler Flankenschutz
— geringe Kosten
— lange Lagerfähigkeit

Nachteil
— unregelmäßige Verzinnung bei SMD Pads
— starke Zinnaufhäufung bei Feinpitch

Fazit
Nur bedingt einsetzbar bei Feinpitch-Leiterplatten.

Goldoberfläche

In der Leiterplattentechnik werden verschiedene Goldoberfläche für unterschiedliche Anwenden eingesetzt. Hierbei unterscheidet man hauptsächlich zwischen:

chemisch Nickel / Gold Oberfläche
Anwendungsgebiet: Aluminiundrahtbonden oder/und Mehrfachlötung bei planer Padoberfläche.

Reduktivgold Oberfläche
Anwendungsgebiet: Golddrahtbonden (Einzelfallanwendung)

galvanisch Nickel / Hartgold Oberfläche
Anwendungsgebiet: mechanische Kontaktierung (Verschleißfestigkeit) bei gleichzeitiger Lötbarkeit.

galvanisch Nickel / Bondgold Oberfläche
Anwendungsgebiet: Golddrahtbonden (Hauptanwendung)

In der nachfolgenden Aufstellung sollen die oben genannten Goldoberflächen den typischen Anwendungsgebieten zugeordnet werden. Genauere Angaben über Vorteile, Eigenschaften etc. können den entsprechenden Unterthemen entnommen werden. Eine Überschneidung der Anwendungsgebieten ist natürlich nicht auszuschließen und für spezielle Anwendungen erforderlich.

Chemisch Nickel / Gold Oberfläche

Universelle Oberfläche für die Leiterplattentechnik.

Vorteile:
— ausgezeichnete Löt- und Bondeigenschaften (Aluminiumdrahtbonden)
— plane Pad Oberfläche
— gleichmäßige Schichtdicken
— optimaler Flankenschutz

Eigenschaften:
Nickel:
Nickel / Phosphor mit 6 – 9 % Phosphor
Härte: 550 HV = 48 Rockwell
Dichte: 7,9 g/cm2
Schmelzpunkt: 890 °C
Spezifischer Widerstand: 75 μΩ / cm
Thermischer Ausdehnungkoeffizient: 13,8 μm / °C
Korrisionsbeständigkeit: ca. 250 h nach ASTM B117
geeignet gemäß MIL-C-26074 E und AM52404A

Gold:
Feingold: 99,99%
Härte 60-80 HV
geeignet gemäß MIL-G-45204 B Amendment 2, Typ III

Chemisch Nickel / Palladium / Gold

Vorteile:
— ausgezeichnete Löt- und Bondeigenschaften (Golddrahtbonden)
— plane Pad Oberfläche
— gleichmäßige Schichtdicken
— optimaler Flankenschutz

Reduktivgold Oberfläche

Oberfläche für die Leiterplattentechnik zum Golddrahtbonden im chemische Verfahren.

Die chemische Bondgoldoberfläche wird wie das galvanische Verfahren (siehe auch galvanisch Bondgold) für Golddrahtbonding verwendet. Hier wird die Feingoldschicht im chemischen Dickschichtsudgold Verfahren abgeschieden. Die Schichtstärke liegt gegenüber den Golddrahtbonding im galvanischen Verfahren deutlich niedriger. Eine Prozesssicherheit des Bondprozesse ist hier Voraussetzung. Vorteilhaft ist, dass durch das chemische Verfahren ein selektives Aufbringen der Goldschicht möglich ist.

Eigenschaften:
Besondere Eignung für HF-Leiterplatten

Nickel:
Nickel / Phosphor mit 7 – 10 % Phosphor
Härte: 550 HV = 48 Rockwell
Dichte: 7,9 g/cm2

Gold:
Feingold: 99,99%
Härte 50-60 HV

Galvanisch Nickel / Hartgold Oberfläche

Oberfläche für die Leiterplattentechnik mit hoher Verschleißfestigkeit.

Die galvanische Hartgoldoberfläche wird hauptsächlich dort eingesetzt, wo zu einer hohe Verschleißfestigkeit zusätzlich gute elektrischen Eigenschaften mit gleichzeitiger guter Korrosionsbeständigkeit benötigt wird (Schleifkontakte / Steckerleisten / Prüfpunkte bei häufiger Kontaktierung / etc.). Hier hat sich die Hartgoldschicht aus einer Gold/Kobaltlegierung mit ca 0,2% Kobaldanteil bewährt. Als Diffusionssperre zwischen Kupfer und Gold wird Nickel in einer Schichtstärke von > 3 μm eingesetzt.

Eigenschaften:
Nickel:
Chloriedfreies Nickelsulfamat
geringe innere Spannungen
hohe Duktilität
gute Löteigenschaften

Gold:
Gold / Kobalt mit 0,2% Co
Härte 160-180 HV
Kontaktwiderstand 0,3 Milliohm
hohe Korrosionsbeständigkeit
ausgezeichnete Abriebbeständigkeit
geringe innere Spannungen
spezifiziert nach MIL-Spec. G-45204 B Amendment 2 Type 1
Grade C- DTD 938

Galvanisch Nickel / Bondgold Oberfläche

Oberfläche für die Leiterplattentechnik für Golddrahlbonden.

Die galvanische Bondgoldoberfläche gilt als die Standard Oberfläche für Golddrahtbonding. Hier wird die Feingoldschicht im galvanischem Verfahren abgeschieden. Die Schichtstärke liegt gegenüber den Golddrahtbonding mit Dickschichtsudgold (siehe auch Reduktivgold) deutlich höher. Dies bringt eine Vereinfachung des Bond-prozesses. Durch das galvanische Verfahren ist jedoch ein selektives Aufbringen unter Umständen schwierig, da eine elektrische Verbindung notwendig ist. Alternative zum selektiven Verfahren ist eine komplette Vergoldung der Leiterplatte möglich. Hier ist jedoch der Kostenfaktor zu berücksichtigen.

Eigenschaften:
Nickel:
Chloriedfreies Nickelsulfamat
geringe innere Spannungen
hohe Duktilität
gute Löteigenschaften

Gold:
Feingold: 99,99%
Härte 60-80 HV
geeignet gemäß MIL-G-45204 B Amendment 2, Typ III

Chemisch Zinn Oberfläche

Universelle Oberfläche für die Leiterplattentechnik

Vorteile:
— ausgezeichnete Löteigenschaften bzw. Mehrfachlötbarkeit
— plane Pad-Oberfläche (vergleichbar mit chem. Ni/Au)
— gleichmäßige Schichtdicken
— optimaler Flankenschutz
— geringe Kosten in der Serie

Nachteil:
— empfindliche Oberfläche
— geringere Lagerfähigkeit gegenüber HAL-Oberfläche

Layoutvorgabe:
Um sicherzustellen, dass eine saubere, rückstandsfreie Endoberfläche entsteht, müssen vor
allem bei chem. Sn Oberfläche alle Vias beidseitig geöffnet werden.

Organische Oberfläche – OSP

Organische Oberfläche für die Leiterplattentechnik

Das Verfahren auf Basis der Kupfer-Imidazol-Chemie scheidet kontrolliert eine plane, mehrfach lötfähige 0,2 bis 0,5 μm starke metallorganische Kupferschicht ab. Diese ist transparent und läßt das Kupfer matt erscheinen. Die ENTEK Schicht wird selektiv auf dem Kupfer abgeschieden.

Vorteile:
— plane Oberfläche
— gute Löteigenschaften bzw. Mehrfachlötbarkeit
— keine thermische Belastung bei der Beschichtung
— geringe Kosten in der Serie

Nachteil:
— empfindliche Oberfläche

Lötstopplack

Im Hause ELEKONTA Marek wird der fotostrukturierbare Lötstopplack Huntsmann Probimer 65 HF verwendet. Dieser wird im Vorhanggießverfahren aufgebracht.

allgemeine Eigenschaften:
— Hohe Auflösung feiner Details
— Hohe Beständigbei chemisch Nickel/Gold- sowie Zinn-Prozessen
— Nichtbrennbarkeitsstufe nach UL: UL 94 V-0
— gute Leiterkantenabdeckung

Carbondruck

Oberfläche für die Leiterplattentechnik für spezielle Anwendungen. z.B.:
— elektromechanische Tastaturen
— Folientastaturen für Rechner
— Schaltkontakte
— Abschirmflächen
— etc.

Der Carbon-Leitlack ist ein Siebdrucklack, der mit einem Spezialruß und einer besonderen Graphit-Type angereichert ist und somit eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Er ist im Hot-Air-Leveling Verfahren (HAL) und im Lötprozess gut beständig und weist nach der Heißverzinnung nahezu keine Veränderung des Widerstandes auf. Aufgrund seiner sehr hohen Abriebfestigkeit können Kontaktstellen gedruckt werden, bei denen bis zu 25.000.000 Kontaktierungen möglich sind.

Eigenschaften:
Beständigkeit gegen Lötzinn 10 sec. bei 260 °C
Flächenwiderstand / cm2: 20-30 Ω