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Das Projektteam das die Anlage in Steinach geplant und eingerichtet hat (v.l.n.r): Frank Gäthje (MacDermid), Michael Becker (Becker & Müller), Dietmar Seifert (Pill) und Xaver Müller (Becker & Müller)
Die Pill-Anlage für den BlackHole-HT-Prozess in der Produktionshalle bei Becker & Müller

Mit der Investition in die für das Direktmetallisierungsverfahren BlackHole HT geeignete Anlage setzt der Leiterplattenhersteller Becker & Müller seine seit 22 Jahren bestehende Partnerschaft mit dem Anlagenbauer Pill fort. In der Produktionsstätte in Steinach befinden sich einige Pill-Maschinen im Einsatz, von der Ätzmaschine über Vor- und Nachreinigung bis hin zu Fotoresist- und Lötstopplackentwickler. In nur vier Tagen wurde die BlackHole-Fertigungsanlage aufgebaut. Dabei begleitete das Projektteam die Qualifizierung und Feinabstimmung bei Probeläufen mit Testpanels. Das Team bestand aus Mitarbeitern der drei beteiligten Firmen Becker & Müller, Pill und MacDermid.

Die horizontale 10 m lange Anlage zur Direktmetallisierung mit einer Kohlenstoff-Suspension besteht aus 15 hintereinander angeordneten Modulen. Vom Einlaufmodul bis hin zur Ausgabe am Ende durchlaufen die Leiterplatten alle notwendigen Schritte des Prozesses in nur 20 min. Gegenüber konventionellen auf chemisch Kupfer basierende Durchmetallisierungsverfahren kann das einer Zeitersparnis von bis zu 87 Prozent entsprechen. Der zentrale Arbeitsschritt findet im Blackhole-Modul statt. Hier werden die Leiterplatten in das spezielle Medium BlackHole HT des Chemielieferanten MacDermid ‚getaucht‘ und einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Durch die Bohrungsdurchflutung mit der Kohlenstoff-Suspension von oben und unten auf der kompletten Substratoberfläche – einschließlich der Bohrungsinnenwände – wird eine leitende Schicht abgelagert.

Im nachfolgenden Microclean-Modul wird bei geringstem Kupferabtrag der Kohlenstoff restlos entfernt und gleichzeitig eine fleckenfreie Oberfläche erzeugt, die ein direktes Laminieren mit Trockenfilm ermöglicht. Angenehmer Nebeneffekt: Im Vergleich zum konventionellen Prozess verringert sich die Abwassermenge durch einen deutlich reduzierten Ätzabtrag erheblich, bestätigt Xaver Müller, einer der beiden Geschäftsführer von Becker & Müller: „Im Endeffekt können es bis ca. 88 Prozent sein.“ Durch die geringere Ätzrate reduziert sich zudem der Chemieverbrauch der Anlage: „Das wirkt sich finanziell wie umwelttechnisch positiv aus“, ergänzt er.

Effiziente Prototypenherstellung

Ein wesentlicher Vorteil ist überdies die Zeiteinsparung bei den Rüstzeiten, die mit 97 Prozent beziffert wird. „Die Anlage mit der neuen Chemie lässt sich in kürzester Zeit hochfahren und bedarf nur weniger Analysen im Labor“, erklärt Michael Becker, ebenfalls Geschäftsführer von Becker & Müller. „Im Prinzip kann die Anlage rund um die Uhr auf Stand-by bleiben. Mit dem optimierten Verfahren können wir die Eildienstzeiten von 6 Stunden zwischen Auftragseingang und Auslieferung weiterhin zuverlässig anbieten“, verdeutlicht er die Vorzüge für die Prototypenfertigung, den Hauptfokus von Becker & Müller.

Die ersten Ergebnisse sprechen für sich: Analysen, Schliffbilder, Qualitätsproben und Rückmeldungen der Kunden waren bisher durchgehend positiv. Mit diesem weiter optimierten Verfahren zur Durchkontaktierung will der Leiterplattenhersteller in seine Zukunftsfähigkeit investieren. Mit dem Direktmetallisierungsverfahren sieht sich das Unternehmen im Wettbewerbsvorteil. Becker & Müller geht optimistisch in die Zukunft und plant weitere Investitionen, um sich weiter vom Wettbewerb abheben zu können. Eine der nächsten geplanten Anlagen wird beispielsweise ein Direktbelichter sein.

Im Schulterschluss mit dem Lieferanten

Anlagen sind Investitionsgüter über Jahre hinweg. Vertrauen und die enge Zusammenarbeit mit dem Lieferanten ist eine Win-Win-Situation für beide Seiten: Der Kunde kann bares Geld und Zeit sparen, da der Lieferant intensiv auf die individuellen Kundenbedürfnisse eingehen kann. Das sorgt für Zufriedenheit und langjährige Kundenbindung.

Direktmetallisierung mit BlackHole HT

Die neuartige Direktmetallisierungschemie „BlackHole HT“ des Herstellers MacDermid ist für die Prototypen- und Kleinserienfertigung konzipiert. Sie bietet große Prozesssicherheit bei PTFE-Leiterplatten und hochlagigen Multilayerboards mit Kaschierungen unter 18 µm Kupfer für die Innenlagen. BlackHole HT ist eine alkalische auf Kohlenstoff basierende Suspension mit sehr niedriger Viskosität in der Größenordnung jener von Wasser. Zudem enthält es keine harten Komplexbildner und ist einfach in der Prozessführung. Die Teilchengröße der Kohlenstoffpartikel liegt bei 80 bis 200 nm. Diese Materialeigenschaften sorgen für eine sehr gute Belegung mit Kohlenstoff bis in die kleinsten Kavernen und größten Rautiefen, die beim Bohrprozess entstehen können. Daneben wird die bisher schon sehr geringe Abwassermenge durch einen deutlich reduzierten Ätzabtrag weiter verringert.