Einfach gesagt handelt es sich um ein Medium um Bohrungen (Vía Hole) zu schützen und das aus bestimmten Gründen:

• Vermeidung von Durchfluss Oberseite auf Unterseite an den Stellen der Bohrungen, um Kurzschlüsse zu vermeiden
• Vermeidung von Restbildung chemischer Substanzen in den Bohrungen. Damit vermieden, dass die die nachfolgenden Prozesse beeinträchtigt werden und dass die überschüssige Chemie an den Stellen weiterarbeitet
• Zur Wärmeableitung.
• Es begünstigt auch die Bestückung oder Lötung direkt auf die Durchgangsbohrung (Technologie VIP – Via in Pad).
• Es wird auch für eine total plane Oberfläche gesorgt, so dass der Test ICT einfach absolviert werden kann.
• Auch wird für eine besondere Sicherheit und Zuverlässigkeit bi der Durchgangsbohrung oder Via gesorgt.

Die Durchgangslöcher können im Wesentlichen über zwei Materialien  geschützt werden:

• Mit nichtleitfähigen Pasten
• Über Tenting und Copperfilling oder Copper Paste Plugging

Es gibt folgende 5 Lösungsansätze:

• “Plugged”, teilweise abgedeckt mit nicht-leitfähiger Paste
• “Plugged & Covered”, teilweise abgedeckt mit nicht-leitfähiger Paste und danach mit einer weiteren Farbschicht abgedeckt
• “Filled”, vollständige Füllung oder Abdeckung mit leitfähigen oder nicht-leitfähigen Farben/Pasten
• “Filled & Covered”, vollständige Füllung und nachträglicher Abdeckung einer zweiten Farbschicht
• “Filled & Caped Plated”, vollständige Füllung und anschließender Bedeckung durch eine Kupfer-Metallisierung

Die abgedeckten Vias (plugged) werden typischerweise angewendet, um Übertragungen von Zinn auf unerwünschte Flächen während des Lötverfahrens. Auch kommt das Verfahren zur Optimierung beim ICT Test. Plugged ist eine partielle Füllung bei Durchgangsbohrungen und kann vor oder nach der Lötstoppmaske angewendet werden.

Die gefüllten Vias (filled) können entweder über leitfähige Paste oder vollständige Kupfermetallisierung ermöglicht werden. Man verwendet dieses Verfahren unter anderem für Via in Pad und dient der Wärmeableitung oder auch zum erhöhten Schutz der Via (Gemäß der Klasse IPC-4761).

Idealerweise, bevor man intern mit dem Design der Leiterplatte loslegt, klären Sie mit uns zusammen die Rahmenbedingungen ab. Auch sollte man zu optimalen Abstimmung den SMD-Bestücker mit involvieren, denn auch hier gibt es Abstimmungsbedarf . Diesen Service übernehmen wir auch gerne für Sie. Folgende Merkmale sind relevant a:

. Das zu verwendende Material, mögliche Empfehlung zum Umstieg auf Multilayer (Build Up), Optimierung der Panelgröße, sowie der Nutzens (Array), Schutz von Vias, empfehlenswerte Oberflächenbehandlung, …

Das ist der einzige und ideal Weg den Prototypen und danach die Vorserie oder Serie kostenoptimiert herzustellen. (Abruf der IPC-2221a)

Das gängigste Format ist Gerber RS274X, zuzüglich der Parameter für die Bohrungen und sonstigen Rahmenbedingungen. Beigefügt werden müssen auch die Angaben zu den Lagen und Lötstopplack und der Legende der Komponenten (BoM). Die Bohrdaten nehmen wir gerne als “Excellon” an. Natürlich nehmen wir auch andere Formate an, wie zum Beispiel DPF, DXF, uvm. Um das Optimum zu erzielen und einschleichende Fehler zu vermeiden ist natürlich das Gerber-File die ideale Lösung.
Es ist ratsam uns eine Textdatei mit allen Parameter (Dicke des Kupfers, Oberflächenbehandlung, Material, Lötstopplack und sonstige Hinweise und Bedarfe) zukommen zu lasen.

Es wird geraten die eingeschweißten Platinen bis zur Bestückung hin in diesem Zustand zu belassen. Zudem sollte die Lagerung in trockenen Räumen erfolgen. Die Lagertemperatur sollte auch die 25° Grad und 60% an Raumfeuchtigkeit nicht überschreiten.

Werden nach dem Öffnen nicht alle Platinen verarbeitet, so empfehlen wir die Platinen wieder luftdicht (inkl. Luftentfeuchtungsgranulat im Vliesbeutel und Teststreifen) zu verschweißen.

Vorsichtige Handhabung der Platine. Tragen von Handschuhen, um empfindliche Stellen (u.a. Lötstelle) nicht vor Oxidation zu gefährden.

Wenn Platinen über mehrere Wochen hinweg zur Bestückung verwendet werden, empfehlen wir die Platinen vor dem Bestückungsprozess, bei 120° Grad über 4 Stunden zu erwärmen, um ungewünschte Feuchtigkeit zu vernichten.

Die längsten Perioden zur Lagerung von chemischen Behandlungen liegt bei:

OSP: 6 Monate

Inmersion Tin: 12 Monate

Inmersion Silver: 12 Monate

HAL Lead Free: 18 Monate

HAL Sn/Pb: 24 Monate

ENIG: 24 Monate

Gold elektrolytisch : 24 Monate

In elektrischen und elektronischen Kontakten eingesetzte Polymere wie: Lötstoppmasken und Basismaterialien zur Produktion von Leiterplatten, die Leiterplatte selber, Kabel, Stecker, Transformatoren, usw., werden über verschiedene internationale Normierungen reguliert (UL, IEC, DKE, CENELEC), um die elektrische Sicherheit von Installateuren und Benutzern und den Brandschutz zu gewährleisten.

UL steht für Underwriters Laboratories Inc., eine nordamerikanische, unabhängige Organisation, die Produkte hinsichtlich ihrer Sicherheit nach US-amerikanischen und kanadischen Standards untersucht und zertifiziert. Validiert werden elektrische und elektronische Geräte und alle enthaltenen Komponenten gemäß den Anforderungen der elektrischen Sicherheit (CTI und DSR) und der Entflammbarkeit (nach Brandschutzklassen), und nach vielen anderen Kriterien.

(*) Die Eigenschaften zur Einhaltung der Betriebstemperatur, Grenzwerte der Lötprozesse und Einhaltung der Designparameter, wie minimale Leiterbreite, Abstand zwischen den Leitern zum Rand, Durchmesser des Leiters, die Metallbeschaffenheit, Anzahl der Beschichtungen und die maximale Fläche des Leiters.

Die Mehrheit der bei CIPSA gefertigten Leiterplattensysteme dürfen das UL-Zeichen tragen, gemäß den Bestimmungen der Vereinigten Staaten Amerikas und Kanadas.

Das Prüfzeichen sagt aus: „nach UL geprüfte Komponente“. Die Organisation prüft Produkte, Komponenten, Materialien und Systeme, ob sie spezifischen Ansprüchen der Vereinigten Staaten von Amerika genügen. Wenn dies der Fall ist, dürfen diese Erzeugnisse das UL-Prüfzeichen tragen, solange sie die vorgegebenen Standards einhalten, das bedeutet im Falle der Leiterplatte, dass die Basismaterialien und die Lötstoppmaske bewertet, klassifiziert und nach den Regulatoren der UL anerkannt wurden.

Für die Anerkennung der Schaltkreise als Komponente, die die Standards der kanadischen Sicherheitsvorschriften berücksichtigt ist…. (?)

Bei CIPSA beinhaltet die Kennzeichnung das Logo und den entsprechenden Buchstaben der Art des Schaltkreises.

ACHTUNG! Um einen Schaltkreis als validierte Komponente zu kennzeichnen, muss dieses durch den Endkunden beantragt werden,  unter der Angabe des Bestimmungslandes (U.S. oder Kanada) an das das Endgerät geliefert wird. Auch für den europäischen Markt wird normalerweise die UL-Kennzeichnung für elektrische und/oder elektronische Anlagen verlangt. In diesen Fällen wird standardmäßig die U.S.-Kennzeichnung benutzt.

CTI ist die Abkürzung für „Comparative Tracking Index“, gleichbedeutend im Deutschen mit Kriechstromfestigkeit.

Sie beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffes gegen Kriechstrombildung.

Der CTI-Wert ist die höchste Prüfspannung in Volt nach Auftropfen einer Prüflösung auf die abgeätzte Oberfläche zwischen 2 Platinelektroden, ohne das es zur Ausbildung eines Kriechstromes kommt. Ausfallkriterium ist ein Kriechstrom von >0,5 A. Das Auftropfen der Prüflösung (alle 30 sec. 1Tropfen) simuliert eine Verunreinigung. Getestet wird in Schritten von 25 V, maximal bis 600 V. Das Messverfahren zum CTI-Werts ist in der IEC 60112 geregelt.

Je nach Basismaterialart sind verschiedene CTI-Koeffizienten erhältlich. Der Kunde kann entsprechend die Kriechstromfestigkeit wählen.

Der CTI-Wert ist nur für Spannungen bis 600 V genormt. Für höhere Spannungen gibt es zusätzlich die Möglichkeit der Prüfung einer Hochspannungskriechstromfestigkeit (sog. IPT-Wert von eng. Inclined Plane Tracking).

Den Stromfluss in Volt, den das Basismaterial aushalten muss, nach den 50 Tropfen, ohne einen Kurzschluss zu verursachen sind maßgebend an der CTI ausgelegt.

Anhand dieses Wertes gemäß der Basismaterials wird die Platine ermittelt, die den Spezifikationen und den Standard UL 764 e einhält.

CTI 0 > 600 Volt

CTI 1 400 bis 600 Volt

CTI 2 250 bis 400 Volt

CTI 3 175 bis 250 Volt

CTI 4 100 bis 175 Volt

CTI 5 < 100 Volt

ACHTUNG! Die am meisten verwendete CTI Werte bei Basismaterialien zur Herstellung von Leiterplatten sind PLC 3 und 4.

Normalerweise, wenn ein Gerät besonderen elektronischen Sicherheitskriterien ausgesetzt ist wird der Kunde sich für CTI=3 entscheiden. Diesem speziellen Material verfügt über bessere Eigenschaften, wie höhere Resistenz gegenüber Kurzschlüsse bei einem dauerhaften Stromdurchfluss mit folgendem Wert CTI > 175V.

DSR ist die Abkürzung für “Direct Support of Current-carrying Parts”, Einsatzbedingungen von stromführenden Teilen.

Wenn ein Schaltkreis die Bedingungen DSR erfüllt, dann setzt man ein Basismaterial voraus, dass die Anforderungen der ANSI/UL 796 erfüllt.

Der Hersteller des Endproduktes kann den Anforderungen seines Produktes gemäß einen entsprechenden Leiterplattentyp wählen.

FR4 ist das weitverbreitetste Basismaterial der Leiterplatte für elektronische Baugruppen und steht in vielen verschiedenen Typen und Ausprägungen zur Verfügung. Bei der Auswahl des Basismaterials sind verschiedene Kriterien zu beachten. Zudem muss die Beschreibung der eingesetzten Materialien noch vor Abschluss des Schaltplankonzeptes vorliegen.

„FR“ steht für „Flame retarding“ und weist damit auf die unverzichtbare flammhemmende Eigenschaft des Materials hin.

Beim FR4 besteht der Klebstoff aus Epoxidharz und das Trägermaterial aus verdrillten Glasfibrillen, die zu einem Glasgewebe verwoben sind.

Für die Charakterisierung nach den thermischen Eigenschaften der Epoxid-Polymere benutzt man verschiedene Parameter:

– Entflammbarkeitsgrad. Die Norm für die Einstufung des Flammbarkeitsgrades anwendbar für elektrische Anlagen wird nach ANSI / UL 94 ermittelt. Nach dieser Norm besitzen alle bei CIPSA benutzten FR4-Materialien den Flammbarkeitsgrad 94V-0.

Die Flammbarkeitsklasse, die UL für gedruckte Schaltungen, Lötstopplacke und Basismaterialien zugrunde legt, wird auf der Grundlage der in den Tests nach ANSI / UL 94 („Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances „) ermittelt.

Die in CIPSA verwendeten Basismaterialien und Lötstoppmasken müssen der Flammbarkeitsklasse UL 94 V-0 entsprechen.

Als Ergebnis der vorher beschriebenen Klassifizierung der verwendeten Rohstoffe, sowie dem angewendeten Herstellungsprozess, der die Bedingungen der Entflammbarkeit nicht verändert hat, besitzen die CIPSA Schaltungen von einer minimalen Gesamtdicke von 0,5 mm aufwärts, den Entflammbarkeitsgrad UL 94 V-0.

– (Tg) Glasübergangstemperatur. Bei Temperaturen oberhalb des Tg wird das  Epoxid-Polymer kristallin und steif, die erhöhten Löttemperaturen mit bleifreien Loten bedeuten eine verstärkte thermische Belastung der Leiterplatte, welche die Gefahr von Hülsenrissen, Cornercracks, Kupferablösung und Delamination erhöht. Dieser Zustand ist nicht mehr umkehrbar.

Die FR4-Materialien werden nach Tg wie folgt klassifiziert:

FR4        Standard              Glas Epoxy          Tg 130°C-140°C;

FR4        halogenfrei         Glas Epoxy          Tg >= 150°C

FR4        Mittel Tg              Glas Epoxy          Tg ca. 140-160°C

FR4        Hoch Tg                Glas Epoxy          Tg ca. 160-190°C

– (Td) Zersetzungstemperatur – Decomposition Temperature. Liefert den Wert der Temperatur bei der die Epoxidpolymerschicht irreversibel beschädigt wird

– (MOT) Dauertemperaturbeständigkeit – Max. Operating Temperatur. Auf Grund von mechanischer Änderungen, kann auch die Temperatur einen negativen Einfluss auf die elektrische Leistung haben und im schlimmsten Falle bei permanent zu hoher Temperatur die Leiterplatte dauerhaft beschädigen.

Die maximale Betriebstemperatur einer Leiterplatte wird durch die Eigenschaften der Materialien bestimmt. Unter dem Aspekt von RTI wird der Wert ermittelt.

Die Dauertemperaturbeständigkeit (MOT) sollte unterhalb des Tg-Wertes liegen. Unter einer Ausname. Wird der MOT-Wert nur kurzfristig überschritten, so stellt das nicht immer ein Problem dar. Bei Nichteinhaltung kann bei Lötung das Bord sowohl mechanisch als auch elektrisch dauerhaft geschädigt werden. Hierbei wird dann vom Ausdehnungskoeffizienten geredet (COE – coefficient of expansion)

– (RTI) Relative temperature index. maximale Temperatur, bei der die kritischen Materialeigenschaften wegen der thermischen Alterung beeinträchtigt werden.

— RTI electrical, elektrisch, Test auf Durchschlagsfestigkeit. Kritische Temperatur bei deren Überschreitung die isolierenden elektrischen Eigenschaften nicht mehr gewährleistet sind.

– RTI mechanical, mechanisch, Prüfung auf Kerbschlag- und Zugfestigkeit bei maximale erreichbarer Temperatur bei Erhalt der strukturellen Integrität des Prüflings.