Mikrowellenhärtung von Beschichtungen und Vergussmassen für elektronische Baugruppen

Abstract:
Elektronische Baugruppen und Leiterplatten müssen für den Einsatz im Automobil oder unter wechselnden klimatischen Bedingungen häufig gegen Umwelteinflüsse geschützt werden. Zu diesem Zweck eignen sich Lackschichten und Vergussmassen, die ihre schützenden Eigenschaften durch eine möglichst gleichmäßige und vollständige Aushärtung erhalten. Üblicherweise erfolgt die Aushärtung durch eine Erwärmung von außen in einem Ofen durch Infrarotstrahlung oder Konvektion, in einigen Fällen auch mit Unterstützung durch UV-Strahlung. Im Gegensatz zur konventionellen Aushärtung kann durch die Mikrowellenstrahlung eine Erwärmung von innen durch die auftretenden dielektrischen Verluste erfolgen. Auf diese Weise kann der Polymerisationsprozess nachweislich beschleunigt werden, was gerade bei dickeren Schichten und Vergussmassen von Vorteil ist. In der Fertigung elektronischer Baugruppen können dadurch die Prozesszeiten verringert und der Energieverbrauch gesenkt werden. Dazu ist es notwendig, die Wechselwirkungen der Mikrowellenstrahlung mit den Beschichtungen und Vergussmassen, aber auch mit den Leiterplatten und Komponenten der elektronischen Baugruppen zu untersuchen. Die größte Herausforderung stellt der Schutz der elektrischen Strukturen vor überhöhter Feldstärke, elektrischen Überschlägen und Überhitzung dar. Zu diesem Zweck wurden Testleiterplatten mit typischen bzw. besonders kritischen Strukturen entworfen und hergestellt, an denen zunächst die Wechselwirkungen der Mikrowelle mit dem Layout untersucht wurden. Nachdem einige besonders kritische Bereiche der Kupferleiterbahnen identifiziert wurden, konnten die Prozessbedingungen bzgl. der Mikrowellenleistung und Feldverteilung angepasst werden. Die Prozessbedingungen wurden zunächst in einer Simulation angepasst und mit den praktischen Versuchen abgeglichen. Anschließend wurde die Aushärtung der Beschichtungen und Vergussmassen optimiert und bewertet.