Evaluation von Einflussfaktoren auf den Schablonendruckprozess für passive Bauelemente der Größe 03015mm

Inhalt:
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung bei steigender Komplexität elektronischer Produkte besteht ein großer Trend in der Entwicklung hochintegrierter Baugruppen. Im Bereich der passiven Bauelemente werden die Baugröße 01005 (0402 metrisch) in Consumer-Produkten, der Sensorik sowie medizintechnischen Anwendungen zunehmend verwendet. Neue Entwicklungen wie die Baugröße 03015 oder die Größe 008004 (0201 metrisch) mit Abmessungen von etwa 250 µm x 125 µm x 125 µm bringen weitere Herausforderungen für die Produktionsprozesse komplexer Baugruppen mit sich. Der Schablonendruckprozess wird als einer der kritischsten Prozessschritte bei der Produktion elektronischer Baugruppen angesehen und bietet erhebliches Potenzial für optimierte Verarbeitungsparameter. Die zahlreichen Einflussfaktoren beim Auftrag feinkörniger Lotpasten im Schablonendruckprozess für die aufgeführten Bauteilgrößen sind dabei noch nicht vollständig beschrieben. In den Untersuchungen wird der Auftrag feinkörniger Lotpastenmaterialien im Schablonendruck für hochminiaturisierte Strukturen analysiert. Als Substratmaterial kommen schwarz-eloxierte Aluminiumplatten zum Einsatz, welche bei reiner Betrachtung des Schablonendrucks vergleichbare Ergebnisse zu üblichen metallisierten FR4-PCBs aufweisen. Die Verwölbungsfreiheit, das Fehlen von Lötstopplack und die hervorragenden optischen Eigenschaften für die anschließende Pasteninspektion bieten erhebliche Vorteile für die Analyse des Druckprozesses. Die untersuchten Lotpastenmaterialien verschiedener Hersteller besitzen eine SAC305-Legierung und einen Pastentyp von Klasse 5 bis zu Typ 6. Die Verwendung unterschiedlicher Schablonenmaterialien und -technologien (Edelstahl, Nickel, lasergeschnitten, galvanogeformt), Schablonendicken (60 µm und 80 µm) und Beschichtungsverfahren (NanoWork) ermöglicht eine umfassende Betrachtung der Verarbeitungsparameter. Die Layoutvariationen und kritischen Flächenverhältnisse auf dem gestalteten Schablonenlayout zeigen dabei die Grenzen für einen gesicherten Pastendruckprozess auf. Die Untersuchungen leisten damit einen Beitrag für zukünftige Entwicklungen im Bereich des Schablonendrucks für hochminiaturisierte Strukturen.