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Verfahren zum konturscharfen Druck feinster Strukturen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000130539D
Original Publication Date: 2005-Nov-25
Included in the Prior Art Database: 2005-Nov-25
Document File: 2 page(s) / 157K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Strukturen von SMD-Bauelementen (SMD, Surface Mounted Device) werden immer kleiner. Dadurch stoesst der Standard-Reflowloetprozess (1. Lotpastendruck, 2. SMD bestuecken, 3. Reflowloeten) zunehmend an seine Grenzen. Eine Grundvoraussetzung (fuer alle serigraphischen Prozesse und) fuer den Lotpastendruckprozess ist, dass die Teilchengroesse des zu druckenden Mediums wesentlich geringer sein sollte als die zu druckende Struktur. Diese Voraussetzung wird bei immer kleiner werdenden Oeffnungen der Schablone mit den heutigen Lotpulverfraktionen zunehmend verletzt, da die Groesse der Partikel in der Lotpaste gleich bleibt. Konsequenz hiervon ist, dass beim Lotpastendruck die fuer eine prozesssichere SMD-Bestueckung erforderliche Sollstruktur der Lotpastendepots nicht mehr oder nur bedingt gegeben ist. Die Abbildung 1 zeigt eine Sollstruktur eines Lotpastendepots (Lotpastendepot A) sowie weitere nur bedingt oder nicht geeignete Lotpastendepots (Lotpastendepots B und C): - Lotpastendepot A (Abbildung 1 links): Das Lotpastendepot ist rechtwinklig und konturenscharf mit einer planaren Oberflaeche. Es handelt sich hierbei um eine Sollstruktur.

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S

Verfahren zum konturscharfen Druck feinster Strukturen

Idee: Dr. Dieter Friedrich, DE-Muelheim an der Ruhr; Norbert Heilmann, DE-Muenchen

Die Strukturen von SMD-Bauelementen (SMD, Surface Mounted Device) werden immer kleiner. Dadurch stoesst der Standard-Reflowloetprozess (1. Lotpastendruck, 2. SMD bestuecken, 3. Reflowloeten) zunehmend an seine Grenzen.

Eine Grundvoraussetzung (fuer alle serigraphischen Prozesse und) fuer den Lotpastendruckprozess ist, dass die Teilchengroesse des zu druckenden Mediums wesentlich geringer sein sollte als die zu druckende Struktur. Diese Voraussetzung wird bei immer kleiner werdenden Oeffnungen der Schablone mit den heutigen Lotpulverfraktionen zunehmend verletzt, da die Groesse der Partikel in der Lotpaste gleich bleibt. Konsequenz hiervon ist, dass beim Lotpastendruck die fuer eine prozesssichere SMD-Bestueckung erforderliche Sollstruktur der Lotpastendepots nicht mehr oder nur bedingt gegeben ist. Die Abbildung 1 zeigt eine Sollstruktur eines Lotpastendepots (Lotpastendepot A) sowie weitere nur bedingt oder nicht geeignete Lotpastendepots (Lotpastendepots B und C):

- Lotpastendepot A (Abbildung 1 links): Das Lotpastendepot ist rechtwinklig und konturenscharf mit einer planaren Oberflaeche. Es handelt sich hierbei um eine Sollstruktur.

- Lotpastendepot B (Abbildung 1 Mitte): Das Lotpastendepot ist kegelartig und weist kaum

Konturenschaerfe auf, des Weiteren ist die Oberflaeche nicht planar.

- Lotpastendepot C (Abbildung 1 rechts): Das Lotpastendepot ist haeufchenartig, weist kaum Konturen auf, verfuegt ueber eine nicht planare Oberflaeche und hat ein unsicheres Lotvolumen. Aufgrund der gestiegenen relativen Groesse der Lotpartikel im Vergleich zur Schablonenoeffnung gleicht hier das Aufbringen eines Lotpastendepots zunehmend dem Auflegen einzelner Lotbaelle ("Lotbaelle auflegen").

Diese neuen Strukturanforderungen haben zur Konsequenz die deutliche Verkleinerung der Lotpulverpartikel bzw. -kuegelchen in der Lotpaste. Im Gegensatz zu anderen druckbaren Medien (beispielsweise Farben mit den darin enthaltenen Farbpigmenten) ist dies jedoch bei Lotpasten nicht in gleicher Weise moeglich. Die Lotkuegelchen der Lotpaste bestehen aus Zinnlegierungen. Zinn gehoert zu den Nicht-Edelmetallen und unterliegt daher einer oberflaechlichen Oxidation. Damit alle auf ein Pad gedruckten Lotpastenkuegelchen wieder zu einem homogenen Lotdepot zurueckgeschmolzen werden koennen, ist eine gute metallurgische Qualitaet, d.h. "Oxidfreiheit" erforderlich. Bereits nach der Herstellung der Lotpaste beginnt eine Verringerung der Qualitaet der Lotpaste, die waehrend der Lager- und Transportzeiten noch zunimmt. Dies fuehrt bei derzeitigen Lotpasten zu Verfallszeiten von ca. 6 Monaten (siehe auch Abbildung 2).

Die deutliche Verringerung de...