Entwicklung umweltfreundlicher Strukturierungsverfahren in der Fertigung elektronischer Leiterplatten

Aktenzeichen 14411/02
Zusammenfassung / Abstract: Dateigröße: 0.11 MB | Zuletzt geändert: 11.08.2009
Abschlussbericht: DBU-Abschlussbericht-AZ-14411.pdf (21.87 MB)
Projektträger: Andus Electronic GmbHLeiterplattentechnik
Görlitzer Str. 52
10997 Berlin
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Telefon: 030-61000681
Internet: -
Bundesland: Sachsen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die in der Leiterplattentechnik übliche fotolithographische Strukturierung von Ätzresisten auf vollflächigem Kupfer-Substrat-Laminaten ist ein mehrstufiger Prozess, der einen hohen Verbrauch an Material, Hilfsmaterial, Chemikalien und Energie nach sich zieht. Ziel des Vorhabens ist, den Offsetdruck für dieses Einsatzgebiet weiterzuentwickeln, der sowohl ökologisch als auch ökonomisch deutliche Vorteile aufweist: Geringerer Materialeinsatz durch dünnere Schichten, keine einzelne Strukturierung des Ätzresists.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZeitlich gliederte sich der Projektfortschritt in drei ineinandergreifende Stufen A, B und C.
A1 Entwicklung eines angepassten Lackes
A2 Modifikation an der Druckmaschine
A3 Optimierung des Offsetdrucks (Sustratvorbehandlung, Druckparameter, Trocknung)
A4 Ätzen und Strippen der Drucke: Bewertung der Ergebnisse aus A1 - A3
B1 Designanpassungen (Vorhaltermaße, Designeinschränkungen)
B2 Herstellung von Demonstratoren
C1 Umwelt- und Kostenbewertung nach Festlegung des Druckprozesses
C2 Zuverlässigkeitsbewertung
Die Arbeitsschritte in Stufe A sind als Entwicklungszyklus zu verstehen. Die Ergebnisse aus A4 gehen wieder in die Arbeitsplanung von A1 - A3 ein.
Nach diesen Ergebnissen kann das Design angepasst und Demonstratoren hergestellt werden.
Nach Festlegung der Prozessschritte folgt die abschließende Bewertung bezüglich Umwelt, Kosten und Zuverlässigkeit.


Ergebnisse und Diskussion

Von der Fa. Lackwerke Peters wurde ein Lack entwickelt, der sich sowohl von üblicher Offsetdruckfarbe für Printmedien als auch von fotostrukturierbaren Lacken unterscheidet.
Folgende Kriterien wurden durch den neuen Lack erfüllt:
- Druck von porenfreier Volltonfläche (angepasste Viskosität, Thixotropie, Oberflächenspannung u. a.)
- Lackschichtdicke 1 - 2 µm
- Strippbar in alkalischen Medien
Die Fa. Stork nahm in Zusammenarbeit mit der TU Chemnitz Modifikationen an einer Offset-Druckmaschine vor, um die Bedruckung von Kupfer-Laminaten zu gewährleisten. Dazu zählten u. a.
- Veränderung der Zufuhr für die geänderten mechanischen Eigenschaften des Substrats
- Installation von UV-Trockner- und Temperiereinheiten
An der TU Chemnitz wurde in Zusammenarbeit mit der Fa. Stork und B&B der gesamte Druckvorgang angepasst. Dazu zählten:
- Substratvorbehandlung (Reinigung und Aktivierung des Kupfers, Anpassen der Oberflächenspan-nung)
- Druckparameter (Druckspannung, Geschwindigkeit, Temperatur, Haltezeiten u. a.)
- Trocknung (UV-Trockung, IR-Trocknung, Zeit, Intensität)
Bei Andus und dem IZM wurden die Druckerzeugnisse untersucht bezüglich
- Haftfestigkeit des Lackes
- Porosität des Lackes
- Kantenrauigkeit des Lackes- Strippbarkeit des Lackes
An der TU Dresden wurden entwickelte Technologien mit der herkömmlichen im Hinblick auf Umwelt- und Kostenbewertung verglichen.
Im Ergebnis konnte ein Kombination von Lack, Substratvorbehandlung und Druckparametern gefunden werden, mit der Strukturen von mindestens 150 µm Breite und Abstand unterbrechungs- und kurzschlussfrei erzeugt werden können. Der neu entwickelte Prozess, der sich nahtlos in die Leiterplattenfertigung integrieren lässt, bietet bezüglich des Verbrauchs an Material, Hilfsmaterial, Chemikalien und Energie wesentliche Vorteile gegenüber den fotolithographischen Verfahren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Vorhaben und die Ergebnisse wurden zuerst auf der Fachmesse für elektronische Baugruppenfertigung in München auf dem Stand der Fa. Stork vorgestellt. Herr Prof. Beier von der TU Chemnitz berichtete über das Projekt in einem Vortrag der Tagung der TECHNICAL ASSOCIATION OF THE GRAPHIC ARTS vom 14. - 17. April in Ashville, USA


Fazit

Durch das Verbundprojekt konnte gezeigt werden, dass im Offsetdruck-Verfahren auf kupferkaschierten Substraten Leiterbilder strukturiert werden können. Die Umwelt-Bewertung ergab deutliche Vorteile ge-genüber dem herkömmlichen fotolithographischen Verfahren bezüglich des Verbrauchs an Material, Hilfsmaterial, Chemikalien und Energie.

Förderzeitraum: 27.03.2001 - 30.04.2002 (1 Jahr und 1 Monat)
Fördersumme: 238.773,31
Förderbereich: I.1.2
Themengebiet: Umwelttechnik
Stichworte: Umweltforschung, Klimaschutz, Umwelttechnik, Ressourcenschonung
Publikationen:
Geografisch:


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