Projekt 26578/01

Identifizierung und Entwicklung einer neuartigen, ökologisch verträglichen und ökonomisch optimierten Verfahrenskette zur Erzeugung dauerlötbarer Leiterplattenoberflächen

Projektträger

Fischer Leiterplatten GmbH
Wullener Feld 15
58454 Witten
Telefon: 02302/963510

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Gegenstand des Vorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Prozesskette zur Beschichtung von Leiterplatten. Das Ziel besteht darin, sowohl die Dauerlöteigenschaften der Leiterplatten gegenüber herkömmlichen Verfahren zu verbessern als auch die Mengen der eingesetzten Rohstoffe und Energien beträchtlich zu reduzieren. Das Verfahren gestattet in einem vereinheitlichten Prozess, Leiterplatten sowohl für den Einsatz in Standard-Verzinnungsverfahren (Heißluftverzinnung) als auch für High-End-Anwendungen herzustellen. Die Einsparung von Ressourcen zusammen mit der gegenüber herkömmlichen Verfahren stark vereinfachten Prozessführung führt zu einer Kostensenkung und gleichzeitigen Qualitätssteigerung in der Leiterplattenfertigung mit der Folge, dass die Attraktivität der inländischen Fertigungsressourcen gegenüber der Konkurrenz aus Fernost zunimmt. Besondere Bedeutung erlangt das neue Verfahren auch dadurch, dass einige infolge der Einführung bleifreier Lote aufgetretene Probleme - wie etwa verstärkter Kupferabtrag bei höheren Prozesstemperaturen - eliminiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Erstellen Pflichtenheft für die Identifikation, Entwicklung und Optimierung eines Beschichtungssystems als Grundlage für die Entwicklung eines robusten, praxisgerechten und umweltfreundlichen Verfahrens zum Einsatz in industrieller Fertigung
2. Identifikation der einzelnen Prozessschritte für die Prozesskette physikalische und chemische Mechanismen
3. Basic Engineering des Systemprozesses
4. Detail Engineering, Aufbau Erprobungsanlage, Versuchsbetrieb Konstruktion, Beschaffung und Fer-tigung Planung und Durchführung von Versuchsserien, Verifizierung der Eignung der Systembeschichtung für unterschiedliche praktische Anwendungen unter Verwendung industrieüblicher Leiter-plattenbeispielen
5. Ökonomische / ökologische Bilanzierung


Ergebnisse und Diskussion

Das wichtigste Ergebnis des Projektes ist, dass das Vorhabenziel, eine neuartige, ökologisch verträgliche und ökonomisch optimierte Verfahrenskette zur Erzeugung dauerlötbarer Leiterplattenoberflächen zu entwickeln, erreicht werden konnte.
Außerdem konnten im Laufe der durchgeführten Entwicklung weitere damit im Zusammenhang stehende Ergebnisse erzielt werden:
- Ein Fluxmittel wurde formuliert, das einen Verzicht auf die Heißluftverzinnung der Leiterplatten ermöglicht
- Beherrschen von Flüssigkeitseinlagerungen in Multilayer-Platinen, die früher bei plötzlicher Erhitzung spontan verdampften und zu Abrissen der Kontaktierungen in den Bohrlochwandungen führen konnten
- Einsparung des mechanischen Bürstens durch Erzeugen einer mikro-rauhen Nickelschicht
- drastische Reduzierung von Korrosionen des Kupfers in den Verbindungsbohrungen infolge von Lötstoplackresten, die in den Bohrungen verblieben sind und den Aufbau einer deckenden Nickelschicht verhindert haben.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Der vorliegende Projektstatus macht weiterführende Untersuchungen erforderlich und kann noch nicht der Fachöffentlichkeit vorgestellt werden. Bei den angesprochenen Kunden gab es lebhaftes Interesse am neuen Verfahren, und es wurden Leiterplatten zum Test unter realen Bedingungen ausgegeben.
Zu diesen Tests gehören insbesondere Langzeituntersuchungen, die die Erprobung der Langzeitlagerfähigkeit zum Gegenstand haben. Die Ergebnisse sollen abgewartet werden, um anschließend auf gesicherter Erkenntnisbasis die Fachöffentlichkeit zu informieren durch Internetauftritte und Messepräsenta-tionen sowie Veröffentlichungen in Fachmedien und Verbänden


Fazit

Die im Antrag beschriebenen Ziele konnten nicht nur vollständig erreicht werden, sondern es wurden zusätzliche umweltbezogene und wirtschaftlich/technische Fortschritte erzielt:
- Gewährleistung einer hochpräzisen Topographie der Leiterplatten in den Nickelpads und
- eine hervorragende praxisgerechte Rauhigkeit der erzeugten Nickeloberflächen).
- Außerdem konnte die Verarbeitung von Multilayer-Leiterplatten mit Feuchteeinlagerungen, die sich bei plötzlicher Temperatureinwirkung entsprechend ausdehnen und zu Abrissen der Durchkontaktierungen - damit zum frühen oder auch gefürchteten späteren Ausfall der Schaltung - führen können, prozesssicher gestaltet werden. Die im Antrag quantifizierten Einsparpotentiale sind ausnahmslos zu realisieren.