Eine 110-µm-Stufe in einer 150 µm dicken Edelstahlfolie.

Eine 110-µm-Stufe in einer 150 µm dicken Edelstahlfolie.LPKF

Mit der zunehmenden Miniaturisierung in der Elektronik steigen auch die Anforderungen an Lötverfahren: Sie müssen die Elektronikbauteile sicher und elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbinden. Je nach Bauteil variiert die benötigte Lotpastenmenge. Kritisch wird es bei kleinen ICs mit vielen Anschlüssen: Der Raum zwischen den Kontakten ist gering, entsprechend hoch sind die Anforderungen an Position und Lotpastenmenge. Zu viel Lotpaste führt fast zwangsläufig zu Kurzschlüssen. Aus diesem Grund werden Schablonen eingesetzt, die im Bereich der geringeren Lotpastenmengen eine reduzierte Stärke aufweisen. Ein Beispiel: Bei einer üblichen Stencilstärke von 150 µm reduziert sich die Stärke mit einer 110-µm-Stufe auf lediglich 40 µm – in dieser Stärke wird dann auch die Lotpaste gedruckt.

Solche Stufen (Step down) wurden bislang durch Ätzverfahren oder Fräsungen vor dem Laserschneiden der Aperturen angelegt. Stencil-Shops waren bislang auf externe Anlieferung entsprechend vorstrukturierter Stencils angewiesen. Durch eine geschickte Kombination der Verfahrensparameter können die Stencil-Laser P 6060 und G 6080 von LPKF solche Stufen jetzt direkt im Schneidprozess erzeugen.

Erfolgreiche Versuchsreihen

Die Stencil-Laser von LPKF gelten als die wirtschaftlichsten und produktivsten Lösungen für das Laserschneiden von Lotpastenschablonen. Mit einem neuen Parametersatz lassen sich nun auch zuverlässig Step-Down-Stufenschablonen herstellen. Bisher wurden diese lokalen Vertiefungen im Layout der Schaltung markiert und in separaten Produktionsschritten angelegt. Das bedeutet jedoch zusätzlichen Zeitaufwand und erhöht die Produktionskosten signifikant. Grundsätzlich ist der Laser gut geeignet, um definierte Materialmengen abzutragen. Bei der Anwendung als Stufenschablone kommt es jedoch auf eine präzise Stufenhöhe, eine geringe Oberflächenrauheit und eine akzeptable Produktionsdauer an.

Der Laserhersteller hat dabei einige Versuchsreihen durchgeführt, die im Tech-Paper „Herstellung von Stufenschablonen“ vorgestellt werden. Der erste Schritt der Untersuchung diente der Ermittlung des Einflusses der einzelnen Parameter auf die Stufentiefe. Nichtlineare Einflüsse einzelner Einstellungen führen zum Teil zu unbefriedigenden Ergebnissen (zum Beispiel zu erhöhter Oberflächenrauheit), auf der anderen Seite aber auch zu besonders effektiven Strukturierungsergebnissen. Als Fazit hält die Untersuchung fest, dass die eingestrahlte Flächenleistung die maßgebliche Größe beim Herstellen von Stufen in dünnen Materialien ist. Praxisübliche Stufen mit einer Tiefe von 20, 30 oder 50 μm lassen sich in guter Qualität fertigen.