PDF | 11220 KB - MicroCirtec Leiterplatten MicroCircuit Technologie ...

Schulungsblätter 

für die 

Leiterplattenfertigung 

herausgegeben vom Fachausschuß „Leiterplattenfertigung (FA 5.2) im 

GMM-Fachbereich „Leiterplatten- und Baugruppentechnik“ (FB5) 

Frankfurt a.M. im Mai 1999

VDE/VDI-SCHULUNGSBLÄTTER FÜR DIE LEITERPLATTENFERTIGUNG 

Inhalt 

Vorwort 

Dank an die Autoren 

Blatt 1 Die Leiterplatte 

Inhalt 

VDE/VDI 

3711 

Seite 1 

Geschichtliche Entwicklung und Zukunftsprognosen; allgemeine 

Fertigungsabläufe 

Blatt 2 Basismaterialien für Leiterplatten 

Blatt 3.1 Bohren 

Blatt 3.2 Fräsen 

Blatt 3.3 Ritzen 

Blatt 3.4 Stanzen 

Starre, starrflexible, flexible und Mehrlagenmaterialien; 

Eigenschaftsmerkmale 

Mechanische Bearbeitung 

Chemische und galvanische Verfahren 

Blatt 4.1 Bohrlochreinigung und Durchkontaktierung 

Blatt 4.2 Ätzen und Beizen 

Blatt 4.3 Galvanische Verfahren 

Blatt 4.4 Metallresiststrippen 

Blatt 4.5 Oxidation von Kupfer 

Blatt 4.6 Löt- und bondfähige Nickel/Gold-Endschichten 

Blatt 4.7 Fotoresiststrippen 

Blatt 4.8 Spültechnik


Blatt 5.1 Fototools 

Blatt 5.2 Siebdruck 

Inhalt 

Drucktechnische Verfahren 

Blatt 5.3 Fotodruck mit Trockenfilmresists;Trockenfilm-Lötstoppmaske 

Blatt 5.4 Fotodruck mit Trockenfilm- oder Flüssigresist 

Blatt 5.5 Fotodruck mit Flüssigresists, Lötstoppmaske 

Blatt 6 Verfahren zur Erhaltung der Lötbarkeit 

Blatt 7 Leiterplatte und Umwelt 

Begriffsbestimmungen für die Leiterplattenfertigung 

VDE/VDI 

3711 

Seite 2


Vorwort 

Vorwort 

VDE/VDI 

3711 

Seite 1 

Die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens, gespiegelt am Bedarf des 

Marktes nach neuen leistungsfähigeren Erzeugnissen mit immer kürzeren 

Produktlebenszyklen und geringerem Kostenaufwand, ist eine der wesentlichen Triebkräfte 

auch für den technologischen Fortschritt in der elektronischen Baugruppenfertigung. 

Als elektronische Baugruppe wird eine funktionelle Einheit aus integrierten und/oder 

diskreten aktiven und passiven Bauelementen definiert, die durch ein Leitungsnetzwerk auf 

einem geeigneten Träger - dem sogenannten Verdrahtungsträger - elektrisch und 

mechanisch miteinander verbunden sind. Im Rahmen der vorliegenden Schulungsblätter 

wird die Leiterplatte als Verdrahtungsträger betrachtet. 

Die Leiterplatte in dieser klassischen Form ist durch das Aufbauprinzip der 

Funktionenintegration gekennzeichnet, was nichts anderes bedeutet, daß ein Dielektrikum 

mit bzw. ohne Verstärkung die elektrische und mechanische Funktion tragen muß. 

Dieses klassische Aufbauprinzip der Leiterplatte führte dazu, die ständig zunehmende 

funktionelle Komplexität elektronischer Systeme durch quantitative Veränderungen 

(Verkleinerung, Vervielfachung) zu realisieren. Steigende Lagenzahlen, Feinstleitertechnik, 

kleinste Löcher, Materialien mit hoher Glasumwandlungstemperatur sind Ausdruck dieser 

Entwicklung. Auch mit diesen quantitativen Veränderungen erreicht man funktionelle 

Systemgrenzen. Es müssen folglich für modenste Elektronikerzeugnisse neue Leiterplatten- 

Aufbauprinzipien entwickelt werden. Diese sind nur durch Modularisierung der 

Funktionsebenen realisierbar (Prinzip der Funktionentrennnung). Damit können 

beispielsweise ein elektrischer und ein optischer Verdrahtungsträger separat gefertigt, 

geprüft und z.B. über einen Laminierschritt zur optoelektronischen Leiterplattenstruktur 

zusammengefügt werden. 

Dementsprechend ist der Weg für die Leiterplatte als Verdrahtungsträger für elektronische 

Komponenten seit ihrer Erfindung in den 40er Jahren. von der funktionell relativ 

anspruchslosen Einlagen-Leiterplatte (EL) bis zu heute funktionell hoch spezifizierten 

Mehrlagen-Leiterplatte (MLL) bzw. Multilayer in starrer und flexibler Form bzw. gespritzter 

3D-Konfiguration (MID) gekennzeichnet. 

In Vorbereitung der Entwicklung neuer Erzeugnisse ist stets auch die Frage nach 

technischer Leistungsfähigkeit, Kosten und Betriebszuverlässigkeit zu beantworten. Die 

vorliegenden Schulungsblätter sollen hierbei Unterstützung leisten. 

Nach dem neuesten Stand der Technik werden dafür das Vormaterial für Leiterplatten, die 

Leiterplattenkonstruktion sowie die etablierten Fertigungstechniken, zum einen für die 

Metallisierung zur Ausbildung der Verdrahtung, zum anderen auch für darauf aufbauende 

funktionelle Oberflächenschichten, Qualitätssicherung, Verpackung, Fehleranalytik und 

Ökologie gegenwärtig behandelt.


Vorwort 

VDE/VDI 

3711 

Seite 2 

Wirtschaftlichkeit und Ausbeute der einzelnen Verfahrensschritte werden gleichzeitig 

berücksichtigt. Die Verfahrensblätter vermitteln damit die notwendigen Grundkenntnisse zur 

Leiterplattentechnik sowie zu den erforderlichen Verfahren und Ausrüstungen. 

Für die Fortführung und weitere Bearbeitung der Schulungsblätter bitten wir Sie Anregungen 

und Ergänzungswünsche an folgende Adresse zu übermitteln: 

VDE/VDI - Gesellschaft 

Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) 

Geschäftsführung 

Stresemannallee 15 

60596 Frankfurt/M. 

Tel.:069/6308-330 

Fax:069/631-2925 

Prof. Dr. W. Scheel 

Berlin, den 29.10.98




VDE/VDI 

3711 

Seite 1 

Die Berufe in der Leiterplattenfertigung werden mit der technologischen Weiterentwicklung 

anspruchsvoller und die Mitarbeiter, die diese Berufe ausfüllen müssen diesem Anspruch 

folgen. Dabei genügt es nicht mehr mit einem einmal erworbenen “Vorratswissen“ das 

Berufsleben zu meistern. Die stetige Weiterbildung und Vertiefung der Fachkenntnisse für 

die gesamte berufliche Tätigkeit ist erforderlich. 

Das waren die wesentlichen Gründe dafür, daß der Fachausschuß 5.2 den Entschluß faßte, 

“Schulungsblätter für die Leiterplattenfertigung“ zu verfassen. Die Schulungsblätter sollen 

dem neuen Mitarbeiter eine Basis für die Einarbeitung bieten und dem langjährigen 

Mitarbeiter zur Auffrischung und als Vertiefung von erarbeitetem Wissen dienen. 

Allen Mitarbeitern des Fachausschusses 5.2 danke ich für den engagierten Einsatz und für 

die geleistete Arbeit bei der Erstellung der Schlulungsblätter. 

Velbert, im Mai 1999 

Wolfgang Grönig, Arden Verfahrenstechnik 

Leiter des GMM-FA 5.2 

Mitarbeiter des FA 5.2 

Dipl.-Ing. H. Cichoreck ISOLA-Werke AG, Düren 

Dipl.-Ing. H. Claus Umteco GmbH, Siegen 

Dipl.-Ing. R. Dietrich Lackwerke Peters GmbH + Co KG, Kempen 

Dipl.-Ing. B. Gerlach Schmoll Maschinen GmbH, Rödermark 

Dr. B. Hartmann Humleitec GmbH, Hattorf 

Dir. H. Hartmann ISOLA-Werke AG, Düren 

Dipl.-Ing. P. Hensel B&B Leiterplattentechnik GmbH, Heiligenhaus 

Dipl.-Ing. H. Kern FELA Electronic AG, Thundorf 

Ing. G. Korsten Korsten Produktions GmbH, Haan 

Dr. G. Linka ATOTECH Electronics, Berlin 

Dipl.-Ing. E.R. Mais Heidenhain-Microprint GmbH, Berlin 

K. Maurischat Klaus Maurischat Consulting, Staufen 

Dr. Ing. A. Obermann Ruwel Bayonne SA, Bayonne Cedex, Frankreich 

Dipl.-Ing. W. Peters Lackwerke Peters GmbH + Co KG, Kempen 

Ing. K. Piper Circuit Foil S.A., Wiltz, Luxemburg 

Prof. Dr.-Ing. W. Scheel Fraunhofer-Institut Berlin, Berlin 

J. Skrypczinski Andreas Maier GmbH, Schwendi-Hörenhausen 

Dipl.-Ing. D. Voss Unternehmensberatung, Annaberg-Buchholz 

M. Weinhold DuPont de Nemours International S.A., Saconnex, Genf, Schweiz 

Dipl.-Ing. D. G. Weiss Dielectra GmbH, Köln 

Dr. K. Wundt Multiline International Europa L.P., Friedrichsdorf 

Besonderer Dank für die Unterstützung gilt auch Dipl.-Ing. Rainer Theobald, VDE/VDI - 

Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM), Frankfurt/M.


Was ist eine Leiterplatte? 

Geschichtliche Entwicklung und Zukunftsprognosen; 

allgemeine Fertigungsabläufe; 

Begriffsbestimmungen 

Die Leiterplatte 

Auf diese Frage wird schon mal scherzhaft geantwortet: „Ein Brett mit Löchern“ 

Aber was ist nun eine Leiterplatte? 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 1 

Wenn man den „Großen Brockhaus“ befragt, dann lautet die Definition schlicht und einfach: 

„Leiterplatte, eine mit Leitungen belegte Isolierstoffplatte“, (siehe „Gedruckte Schaltung“). Mit 

einem „Pfeil“ wird im Brockhaus dann auf den älteren Begriff „Gedruckte Schaltung“ hingewiesen 

und in der Tat kann man dann hier etwas mehr zum Stichwort „Leiterplatte“ nachlesen. 

Wesentlich exakter ist die Definition „Leiterplatte“ laut der soeben erschienenen VDI/VDE- 

Richtlinie 3710, Blatt 1: „Fertigung von Leiterplatten; Übersicht und Begriffsbestimmungen“. 

Hier lautet die Definition: 

„Die Leiterplatte ist das am häufigsten eingesetzte Verbindungselement für elektronische 

Bauteile. Sie ist gekennzeichnet durch elektrisch leitende, festhaftende Verbindungen in 

oder auf einem Isolierstoff und dient zusätzlich als Bauteileträger. Es können Informationen 

für Montage, Prüfung und Service aufgedruckt werden. 

Technische Anforderungen und die Wirtschaftlichkeit bestimmen die verschiedenen Ausführungen 

der Leiterplatte.“ 

Zahlreich sind weitere Definitionen zum Thema „Leiterplatte“ bzw. „Zur Einführung in den 

Schaltungsdruck“. Stellvertretend für solche Definitionen sei folgendes genannt: „Gedruckte 

Schaltung“ - auch der Begriff „Leiterplatte“ ist geläufiger - ist ein wesentlicher Bestandteil der 

Elektronik. 

Die Gedruckte Schaltung erfüllt zwei wesentliche Aufgaben. Zum einen dient sie als mechanische 

Einheit zur Befestigung von Bauteilen, zum anderen erfüllt sie die Aufgabe, Bauteile 

(Komponenten) miteinander elektrisch zu verbinden. Die Gedruckte Schaltung ist mechanischer 

Träger von Bauelementen und verbindet diese durch elektrisch leitende Bahnen.“ 

Aber merke: 

− es gibt keine Leiterbahnen 

− es gibt keine Leiterzüge 

− es gibt erst recht keine Leiterbahnzüge, 

denn lt. DIN-Norm 40804 „Begriffsbestimmungen“ wird nur der Begriff „Leiter“ definiert.


1 Die Geschichte der Leiterplatte 

1.1 Die Anfänge der Leiterplatte 





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 2 

Die ersten Gedruckten Schaltungen wurden im Zweiten Weltkrieg hergestellt. Besonders in 

den USA erkannte man bereits unmittelbar nach dem Krieg die technische Bedeutung der 

Gedruckten Schaltung. Hier wurden auch die ersten Radios im „Taschenformat“ hergestellt, 

was eigentlich nur durch den „Schaltungsdruck“ möglich wurde. 

Heute ist die Gedruckte Schaltung, die den Wegfall des früher üblichen aufwendigen Gewirrs 

aus zahllosen Leiterdrähten ermöglichte, aus Radio- und Fernsehapparaten, Uhren, 

Telefonapparaten, Haushaltsgeräten u.a. nicht mehr wegzudenken. Die modernen Raumschiffe 

und Nachrichtensatelliten sind der sichtbare Erfolg der Anwendung gedruckter und 

integrierter Schaltungen mit kleinstem Platzbedarf. 

Diese „Printed Circuits“, in der exakten Übersetzung „Gedruckte Stromkreise“, waren in den 

Anfängen in der Tat „aufgedruckte Stromkreise“, denn es wurde durch Siebdruck im „direkten 

Verfahren“ das Schaltsystem bzw. der Stromkreis mit einer elektrisch leitfähigen Farbe 

direkt positiv aufgedruckt. 

Verwendung fanden als elektrisch leitfähige Farben sogenannte „Silberlacke“. Da Silber eine 

relativ geringe Neigung zur Korrosion und eine hervorragende Leitfähigkeit aufweist, waren 

die ersten Schaltungsdrucklacke farblose Siebdrucklacke, denen so viel feines Silberpulver 

zugemischt wurde, bis der angestrebte Leitwert erreicht werden konnte. Diese Silberlacke 

wurden dann im Sinne des Schaltbildes positiv auf eine nichtleitende Kunststoffplatte oder 

auch auf Keramikplatten aufgedruckt, so daß die Druckfarbe die Funktion der isolierten 

Drähte übernahm. 

So fortschrittlich dieses Verfahren auch war, es hatte seine Mängel und entsprach letztlich 

nicht den Erwartungen, denn auch damals schon war Leitsilber relativ teuer, die Silberlacke 

hatten eine nicht immer ausreichende Haftfestigkeit, und da die unterschiedliche 

Farbschichtdicke zwangsläufig zu unterschiedlichen Leitwerten führte, wurde recht bald das 

„indirekte Verfahren“ entwickelt. 

Bei diesem Verfahren wird eine säurebeständige, ätzfeste Siebdruckfarbe (Ätzreserve/Ätzresist) 

auf kupferkaschiertes Basismaterial (Phenolharz-Hartpapier/Epoxi- 

Glasfaserlaminat) positiv gedruckt. Das nicht bedruckte Kupfer wird dann vorwiegend in sauren 

Ätzmitteln weggeätzt. Anschließend wird die Leiterplatte gespült und in die Farbschicht 

entsprechend ihrer Zusammensetzung entweder in Lösungsmitteln oder alkalischen Strippern 

entfernt. Dieses Verfahren ist heute technisch ausgereift, und der gesamte Vorgang, 

Ätzen, Spülen und Farbentschichtung (Strippen) wird heute in einer einzigen Maschine, sogenannte 

Ätzautomaten, durchgeführt. 

Der Anfang des Schaltungsdruckes war also der Druck mit „Silberleitlack“ als gedruckter 

Stromkreis, so daß die Namensgebung „Gedruckte Schaltung“ zutreffend war.






VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 3 

Mit Patent vom 2. Februar 1942 von Dr. Paul Eisler wird erstmals vorgeschlagen, als Basismaterial 

für die Leiterplattenherstellung ein mit Kupferfolie beidseitig kaschiertes, plattenförmiges 

Isoliermaterial, insbesondere auf Phenolharz aufgebaute Preßschichtstoffe, anzuwenden. 

Mit diesem Patent wird erstmals der Druck mit einer Abdeckmaske (Ätzresist) als 

Leiterbild auf die Kupferkaschierung und das anschließende Wegätzen des nicht bedruckten 

Kupfers beschrieben. Als Ätzreserve kamen für dieses Verfahren zunächst sogenannte“Asphaltlacke“ 

zur Anwendung. Dies war der Anfang und zugleich auch der große Durchbruch 

zur Herstellung zunächst einfacher Leiterplatten und deren weitere auf Wirtschaftlichkeit 

ausgerichtete Massenfertigung. 

1.2 Die Geschichtstafel der Leiterplatte 

Die Geschichtstafel der Leiterplatte ist recht lang und R. Müller legt die Anfänge der Leiterplatte 

sogar bis in das Jahr 1824 zurück, in dem er Illustrationen von Ampere als Vorläufer 

der Leiterplatte in Form einer lackierten Tischplatte mit aufgeklebten Metallstreifen als den 

Beginn der Leiterplatte einstuft. 

Die eigentliche Geschichtstafel beginnt realistisch aber erst rund 100 Jahre später. 

Die nachstehende Auflistung ist zwangsläufig nicht vollständig, doch gibt sie die markanten 

Daten zur Geschichte der Leiterplatte wieder: 

1925: Am 2. März 1925 reicht Charles Ducas beim amerikanischen Patentamt sein Patentgesuch 

zur Herstellung einer Leiterplatte ein. 

1925: Nur wenige Tage später, am 27. März 1925, reicht der Franzose M. César Pasolini, 

unabhängig von Charles Ducas, ein Patentgesuch in Frankreich ein, das erstmals die 

Grundgedanken der Leiterplattentechnik beschreibt. 

1928: Am 12. September 1928 reicht Samuel Charles Ryder ein australisches Patentgesuch 

ein, das die Ausfertigung von Induktionsspulen für Radiogeräte oder andere 

elektrische Geräte vorsah, wobei der Druck mit einer „Leitfarbe“ vorgeschlagen wurde. 

1936: Erfindung der Kupferfolie 

1937: Die N.V. Philips Gloeilampenfabrieken meldete am 31. Mai 1937 ein deutsches Patent 

an, wonach die Leiter in einem Formgießvorgang hergestellt werden sollten, 

doch fand dieses Patent keinen Eingang in die Praxis. 

1942: Mit seinem Patent vom 2. Februar 1942 beschreibt Dr. Paul Eisler erstmals die Herstellung 

einer Leiterplatte, indem er „mit Kupferfolie kaschiertes, plattenförmiges Isoliermaterial“ 

zum Patent anmeldete. 

Gleichzeitig meldet er als Patentanspruch an: 

− die Anwendung einer Abdeckmaske als Ätzresist 

− die Kaschierung der Kupferfolie auf beiden Seiten, was zugleich die Erfindung der 

„doppelseitigen“ Leiterplatte bedeutete 

− das war zugleich der „technische Durchbruch“, denn erst mit diesem Patent begann 

die wirtschaftliche Fertigung der Leiterplatte. 

1956: Es wird von Ing. Fritz Stahl, Ruwel-Werke in Geldern, die erste in Deutschland serienmäßig 

hergestellte Leiterplatte für die damaligen Metz-Radiowerke gefertigt.






VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 4 

Einen Prototypen dieser Leiterplatte kann man heute im Deutschen Museum in München 

bewundern. Das war zugleich der Beginn der Leiterplattenfertigung in Deutschland 

und Europa. 

1961: Patenterteilung für die erste Mehrebenenschaltung (Multilayer) für die Firma Hazeltyne 

(USA). 

1967: Erfindung des Trockenfilms zur Leiterbilderstellung durch die Firma Dupont 

1974: Einführung des Hot-Air Levelling (HAL) 

1978: Einführung von fotostrukturierbaren Lötstopplacken 

1982: Start der SMD (Surface Mounted Devices) 

1988: Start des Laserbohrens unter Produktionsbedingungen 

2 Daten zum Leiterplattenmarkt 

Die aussagefähigsten Zahlenangaben für Europa und Deutschland zum Leiterplattenmarkt 

erfolgen durch den VdL und aufgrund von Studien zum Leiterplattenmarkt des internationalen 

Marktforschungs- und Consultingsunternehmens Frost und Sullivan. 

Hat es 1990 noch etwa 1.500 Hersteller in Westeuropa gegeben, so ist diese Anzahl bis 

1996 auf etwa nur noch 720 gefallen, wobei sich die Anzahl der Leiterplattenhersteller in einigen 

europäischen Ländern, u.a. Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Schweiz, 

fast durchgängig halbiert hat. 

Nachstehende Tabelle 1 und Abbildung 1 geben die Leiterplattenproduktion für Westeuropa 

wieder:






Produktion: Leiterplatten West-Europa in 1995 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 5 

Land Produktion % Welt % Europa Mitarbeiter Anzahl in-house 

in Mio. DM 

Betriebe Anteil 

Deutschland 2.288 6,6 36,6 11.710 175 17 % 

Großbritannien 1.020 2,9 16,3 7.200 150 9 % 

Frankreich 595 1,7 9,5 3.700 120 15 % 

Niederlande 218 0,6 3,6 1.650 23 

Italien 597 1,7 9,5 5.000 130 15 % 

Schweiz 223 0,6 3,6 1.400 45 

Österreich 232 0,7 3,8 1.950 12 

Spanien 377 1,1 6,0 1.800 42 

Belgien 215 0,6 3,4 1.200 15 

Schweden 209 0,6 3,3 1.200 25 

Dänemark 113 0,3 1,8 800 20 30 % 

Finnland 127 0,4 2,0 970 8 

Irland 22 0,1 0,4 400 6 

Norwegen 19 0,3 100 7 

Total 6.255 17,9 100 39.080 778 12 % 

Tabelle 1 (VdL) 

Produktion: Produktion West-Europa 1995 

Dänemark 113 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gesamtvolumen: 6.255 Mrd. DM 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Deutschland 2288 

Abbildung 1 (VdL) 

Frankreich 595 

Irland 22 

Spanien 377 

Großbritannien 

1020 

Niederlande 218 

Skan. S/F/N 355 

Österreich 232 

Schw eiz 223 

Italien 597 

Belgien 215






Unterscheidung der deutschen Leiterplattenhersteller nach Betrieben (1995) 

Anzahl der Betriebe Umsatzgruppe Umsatzvolumen 

87 bis 3 Mio. DM Mio. DM 55 

56 3 - 15 Mio. DM Mio. DM 333 

21 15 - 50 Mio. DM Mio. DM 500 

11 über 50 Mio. DM Mio. DM 1.400 

175 Mio. DM 2.288 

Tabelle 2 (VdL) 

Unterscheidung nach Produktgruppen Deutschland 1995: 

Der europäische Markt für Leiterplatten 

Prognose bis zum Jahr 2002 (in Mrd. US-Dollar) 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

 

 

 

 

 

 

 

dk 

37% 

Abbildung 2 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ndk 

8% 

Abbildung 3 (Frost + Sullivan) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sondertypen 

5% 

Mrd. US $ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Multilayer 

50% 

ndk = nicht durchkontaktiert 

dk = durchkontaktiert 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 

 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 6






Leiterplatten-Bedarfsentwicklung 1993 - 1998 (Mio. m²) 

1993 1995 1998 Durchschnittswachstum 

1993 - 1998 

Europa 16,9 18,8 22,1 5,5 12 

N.-Amerika 15,0 16,7 19,2 5,1 12 

Japan 36,9 40,4 46,2 4,6 28 

Asien 1 

Rest der Welt 

2 

45,5 52,2 56,4 4,9 36 

14,8 16,9 20,5 6,5 12 

Total 129,1 145,0 164,4 5,4 

1 Hong Kong, Singapur, Korea, Taiwan, China, Rest-Asien 

2 CIS/Ost-Europa, Mittlerer Osten, Afrika, Rest-Amerika, Australien 

Tabelle 3 (Quelle: BPA, Maurischat Consulting) 

Leiterplattenmarkt: Deutschland 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 7 

% Anteil 

1995 

Leiterplatten 

1995 

1996 

1997 

1998 

Mio Anteil Wachs- Mio Anteil Wachs Mio Anteil Wachs- Mio Anteil Wachs 

DM 

tum DM 

-tum DM 

tum DM 

-tum 

Unterhaltungselektronik 

79 3,3 % 8,2 % 75 2,9 % - 5,1 % 70 2,6 % - 6,7 % 70 2,5 % 0,0 % 

KFZ-Elektronik 330 13,7 % 15,0 % 361 14,1 % 9,4 % 392 14,6 % 8,6 % 430 15,1 % 9,7 % 

Sonst. Konsumgüter 185 7,7 % 9,5 % 183 7,2 % - 1,1 % 175 6,5 % - 4,4 % 180 6,3 % 2,9 % 

Datentechnik 463 19,2 % 14,0 % 503 19,7 % 8,6 % 543 20,2 % 8,0 % 590 20,7 % 8, 7 % 

Telekommunikation 735 30,5 % 13,3 % 805 31,5 % 9,5 % 864 32,2 % 7,3 % 923 32,4 % 6,8 % 

Industrie-Elektronik 616 25,6 % 11,6 % 625 24,5 % 1,5 % 641 23,9 % 2,6 % 653 22,9 % 1,9 % 

Summe: 2408 100 % 12,7 % 2552 100 % 6,0 % 2685 100 % 5,2 % 2846 100 % 6,0 % 

Tabelle 4 (Quelle: ZVEI-BE) 

Leiterplattenmarkt: Welt 


Mio $ 

1995 

Anteil Wachstum 

Mio $ 

1996 


Mio $M 

1997 


Mio $ 

1998 

Anteil Wachs 

-tum 

Amerika 7555 27,7 % 4,8 % 8050 27,7 % 6,6 % 8800 28,4 % 9,3 % 9310 28,2 % 5,8 % 

Europa 6325 23,2 % 3,4 % 6700 23,1 % 5,9 % 7050 22,8 % 5,2 % 7480 22,7 % 6,1 % 

Japan 7800 28,6 % 5,6 % 8235 28,3 % 5,6 % 8720 28,2 % 5,9 % 9340 28,3 % 7,1 % 

Südostasien 5150 18,9 % 24,3 % 5540 19,1 % 7,6 % 5800 18,7 % 4,7 % 6235 18,9 % 7,5 % 

Afrika/Mittl. Osten 470 1,7 % 25,3 % 540 1,9 % 14,9 % 590 1,9 % 9,3 % 650 2,0 % 10,2 % 

Total 27300 100 % 8,2 % 29065 100 % 6,5 % 30960 100 % 6,5 % 33015 100 % 6,6 % 

Tabelle 5 (Quelle: ZVEI-BE)






3 Was wird? - Die Zukunft der Leiterplatte 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 1 

Seite 8 

Mark Twain, der amerikanische Autor (1835 - 1910) hat einmal ebenso geistreich wie amüsant 

gesagt: "Voraussagen soll man vermeiden, besonders solche über die Zukunft." Auf 

dem Gebiet der Leiterplattentechnologie lassen sich aber Voraussagen abgeben, ohne 

gleich als der falsche Prophet apostrophiert zu werden. 

Folgende Aspekte bzw. Trends sind bereits erkennbar bzw. können erwartet werden: 

− neue Basismaterialien mit wesentlich verbesserten Eigenschaften bezüglich Temperaturbelastung 

und Wärmeabführung - sie sind Voraussetzung zur Realisierung der "Leiterplattentechnologie 

von Morgen"; sie werden die bisherigen Basismaterialien nicht gleich 

verdrängen, aber zunehmend Bedeutung erlangen, wobei die Variantenvielfalt (die Hersteller 

sagen: leider) zunimmt 

− der Trend zur Miniaturisierung hält unvermindert an 

− nach SMD-Technik, die ja immerhin jetzt schon zehn Jahre alt ist, zeichnen sich neue 

Technologien, ja Technologiesprünge ab 

− richtungsweisende und zugleich auch eindeutige Trends sind zur Zeit nur andeutungsweise 

erkennbar; in Anwendung und Diskussion sind High Density Interconnect (HDI), 

Sequential-Build up (SBU), MOV-Technik und andere mehr 

− Plasmaätzen scheint out, foto- und laserstrukturierte Mikrobohrungen werden sich mehr 

und mehr durchsetzen 

− der Trend zum Thema "Leiterdichten" (Leiterbreiten und Leiterabstände) bis runter zu 

50 µm Feinheiten wurde bereits angesprochen 

− es ist zu erwarten, daß mit dem bisherigen Maschinenequipment Leiterbreiten und - 

abstände von 50 - 25 µm nicht mehr machbar sein werden, so daß auch hier neue Technologien 

angegangen werden müssen. Ähnliches gilt auch für die Technologien Bestükken, 

Prüfen und Testen, so daß auch hier die hohe Kompetenz der Zulieferer gefragt und 

gefordert ist 

− von wachsender Bedeutung ist somit die technische Beherrschung des von den Bauelementen 

ausgehenden Miniaturisierungsschubs über die ganze Wertschöpfungskette der 

Leiterplatten- und Elektronikproduktion 

− zunehmend wird bei Leiterplatten die Abschirmproblematik zum Thema werden 

− konventionelle Verbindungstechniken, wie z.B. "Multilayer- und Hybridschaltungen" in 

Form der "Multiwire-Verbindungstechnik" sind "out", aufgrund niedriger Ausbeute bei 

gleichzeitig hohen Kosten. Ob die "Microwiretechnik", die mit "Diskreter" Verdrahtung arbeitet, 

hier eine Lücke schließen kann, bleibt abzuwarten 

− es werden deutliche Steigerungen bei Leiterplatten in Fein- und Feinstleitertechnik erwartet, 

wobei Leiterplatten mit Leiterbreiten von 80 bis runtergehend auf 50 µm und 

Bohrdurchmesser von kleiner als 0,3 mm erforderlich und auch realisierbar scheinen. Für 

solche Leiterplatten ist "Panel-Plating" out und "Pattern Plating", vorzugsweise in stromloser 

Verkupferung, wird für diese Technik zur Anwendung kommen. Bei Leiterbreiten unter 

50 µm versagt auch diese Technik, und es bietet sich dann nur noch ein "Aufdampfen" 

der Leiter an, wobei dann auch andere Substrate, sprich anderes Basismaterial, benötigt 

wird






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3711, 

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Seite 9 

− bei der Leiterbilderstellung im Bereich zwischen 50 und 100 µm Leiterbreiten und - 

abständen kommen verstärkt Flüssigresists zur Anwendung. Die neue Generation fotosensitiver 

Ätz- und Galvanoresists kommt im Siebdruck, Walzenauftragsverfahren oder 

im Vorhanggießverfahren (Curtain-coating) zur Applikation. Als Entwicklermedien stehen 

Alkalien oder Butyldiglycol (BDG) zur Verfügung, wobei BDG der bestehenden Umweltschutzgesetzgebung 

wegen seiner Recyclebarkeit absolut gerecht wird. Diese Flüssigresists, 

die sich in relativ geringen Schichtdicken (ca. 10 - 15 µm) auftragen lassen, folgen 

somit dem Trend und verlangen nach dünnen Schichtdicken, wodurch die geforderte höhere 

Auflösung möglich wird. 

− Fachexperten erwarten entweder eine deutliche Absenkung der heute üblichen Stromdichten 

von ca. 2,5 A/dm² oder das Wiederaufleben der stromlosen Kupferabscheidung 

(chemisches Kupfer) 

− diesem Gesamttrend folgt auch die Beschichtung mit Lötstoppmaske; hier stößt der konventionelle 

Siebdruck an die Grenzen seiner Machbarkeit, so daß 2-Komponenten- 

Lötstopplacke mehr und mehr durch fotosensitive Lötstoppmasken abgelöst werden, wobei 

der Trend eindeutig in Richtung Flüssigresists geht 

− zur Verbesserung der Lötbarkeit wird auch weiterhin nach einer Alternative zum "Hot-Air- 

Levelling" (HAL) gesucht, denn die meisten in letzter Zeit ins Gespräch gebrachten alternativen 

Verfahren sind (noch) nicht die gesuchten Problemlöser bzw. nicht genug ausgereift 

− um für SMD-Bauteile mit hoher Abschlußfläche eine möglichst planare Oberfläche auf 

den Landepads und damit eine einwandfreie Lötung zu erreichen, kommt die Nickel/Gold- 

Belegung verstärkt zur Anwendung; dies führt - vor allem nach längerer Lagerung - zu erheblich 

verbesserten Lötergebnissen. 

− dreidimensionale Leiterplatten, sogenannte MID's, werden deutlich zulegen 

− das gleiche gilt für flexible Leiterplatten 

− aber für diese beiden Leiterplattentypen gilt auch, daß, gemessen am Gesamtvolumen, 

der prozentuale Anteil nicht wesentlich steigt. 

Diese Auflistung der technischen Aspekte erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie 

läßt aber deutlich erkennen, daß sowohl die Leiterplattenhersteller als auch ihre Zubringerindustrie 

in den nächsten Jahren vor großen Herausforderungen stehen. 

Aber es sollten auch noch einige wirtschaftliche Aspekte genannt werden, denn die Technologiesprünge 

werden immer kurzlebiger, lösen einen hohen Investitionsbedarf aus und 

müssen bei schrumpfenden Gewinnen finanzierbar sein: 

− damit die technologischen Anforderungen der Miniaturisierung umgesetzt werden können, 

müssen signifikante Verbesserungen bestehender Verfahren, Materialien und Prozesse 

angegangen werden 

− im Frühstadium sollten hierzu Leiterplattenhersteller, Zulieferer und vor allem die OEM's, 

ggf. auch Lehre und Forschung, einbezogen werden, denn partnerschaftliche Zusammenarbeit 

wird die eigene Position im härter werdenden Wettbewerb besser absichern 

− der Druck auf die Verkaufspreise für Leiterplatten wird noch eine Zeitlang anhalten; dies 

gilt besonders für Standardprodukte, doch wird erwartet, daß der Preisdruck nachläßt, 

denn die europäische Leiterplattenindustrie ist sowohl preislich als auch technologisch






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Seite 10 

wieder so wettbewerbsfähig geworden, daß nach Fernost abgewanderte Aufträge wieder 

zurückkommen 

− bei Leiterplatten mit sehr hohem Lohnanteil ist zu einem großen Teil die Abwanderung 

samt Bestückung nach Fernost vollzogen worden und ein Umkehrprozess nicht so schnell 

zu erwarten 

− jahrelang wurde den Leiterplattenherstellern Spezialisierung und/oder "Nischenfertigung" 

empfohlen, aber diesen Rat sollte man nicht mehr unbedingt umsetzen, denn inzwischen 

sind die sogenannten "Nischen" meistens besetzt 

− der Leiterplattenmarkt bleibt Wachstumsmarkt; nach einer Siemens-Aussage steigt der 

Weltverbrauch in Mio. m² jährlich um etwa 6,2 %. Nach einer Frost + Sullivan-Prognose 

beträgt die Wachstumsrate in Europa wertmäßig in US-Dollar jährlich bis zum Jahr 2002 

um etwa 6,4 %, wobei der Anteil der deutschen Leiterplattenindustrie von derzeit 26,5 % 

sich noch auf 28,1 % steigern wird. 

− in den letzten Jahren wurde bei vielen OEM's Personal in den Entwicklungsabteilungen 

abgebaut, so daß sich die Umsetzung neuer Technologien verstärkt zum Leiterplattenhersteller 

verlagert; wer diesem Trend folgen kann, wird auf der Gewinnerseite sein 

− Leiterplattenanwender erwarten vermehrt ein breites, ja umfassendes Angebot in der 

Leiterplattenproduktpalette; unter diesem Gesichtspunkt sind auch die in den letzten Jahren 

vollzogenen Zu- bzw. Aufkäufe von Leiterplattenherstellern einzuordnen 

− die wohl größte Schwierigkeit für den Leiterplattenhersteller ist und bleibt der richtige Entscheid 

für die "richtige" Technologie, denn bei den hochpreisigen Einrichtungen können 

falsche Kaufentscheidungen an den "Überlebensnerv" gehen.


Starre, starrflexible, flexible und Mehrlagenmaterial; 


Basismaterial 

Basismaterialien für Leiterplatten / Multilayer 

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Seite 1 

Die Entwicklung der Basismaterialien für Leiterplatten ist eng verbunden mit der Entwicklung 

der Elektroisolierstoffe. 

Nachfolgend soll ein Überblick über gängige Basismaterialien vermittelt werden. 

1 Basismaterialarten 

Verschiedene internationale Normen haben unterschiedliche Klassifikationen von 

Basismaterialien vorgenommen. In der Industrie haben sich jedoch die Klassifikation nach 

NEMA (National Electrical Manufacturers Association) durchgesetzt. In Überischt 1 sind die 

Klassifikationen zusammmen mit den Klassifikationen nach MIL-P-13949 und DIN/IEC 249 

gelistet. Eine direkte Zuordnung der Typenbezeichnungen untereinander ist nicht möglich, 

da die Kriterien der jeweiligen Klassifikation nicht immer vergleichbar sind. 

Die Bezeichnungen der MIL und der DIN/IEC werden dabei noch erweitert durch weitere 

Zusätze, die das Material und seine Kupferkaschierung noch detaillierter beschreiben. 

Entsprechende Details können in den entsprechenden Normen nachgeschlagen werden. 

Diese Unterteilung beinhaltet primär die Materialien für starre Leiterplatten. Die erwähnten 

Normenwerke beinhalten noch weitere Klassifikationen, es handelt sich jedoch dabei meist 

um Materialien die keine Bedeutung in der Leiterplatten-Industrie erlangt haben bzw. 

aufgrund der Bestandteile (z. B. Asbest) heute nicht mehr produziert werden. Hinzu kommen 

Folien aus Polyester und Polyimid für dauerflexible Anwendungen sowie modifizierte 

Epoxidharzsysteme mit Trägern (Glasgewebe, Glasvlies, Aramidgewebe) für semiflexible 

Anwendungen.


• Nema Typ Beschreibung 



Basismaterial 

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Seite 2 

XXXP Papier, Phenolharz, warm stanzbar 

XXXPC Papier, Phenolharz, kalt stanzbar 

G-10 Glasgewebe, Epoxidharz 

G-11 Glasgewebe, Epoxidharz, erhöhte Temperaturbeständigkeit 

FR-2 Papier, Phenolharz, flammwidrig 

FR-3 Papier, Epoxidharz, flammwidrig 

FR-4 Glasgewebe, Epoxidharz, flammwidrig 

FR-5 Glasgewebe, Epoxidharz, flammwidrig, erhöhte 

Temperaturbeständigkeit 

FR-6 Glasmatte, Polyesterharz, flammwidrig 

CEM-1 Glasgewebeoberfläche, Cellulosepapier-Kern, 

Epoxidharz, flammwidrig 

CEM-3 Glasgewebeoberfläche, Glasflies-Kern, Epoxidharz, flammwidrig 

GT Glasgewebe, PTFE-Harz, kontrollierte Dielektrizitätskonstante 

GX vergleichbar Type GT, engere Toleranzen der Dielektrizitätskonstante 

• MIL TYP Beschreibung 

PX Papier, Epoxidharz, flammwidrig 

GB Glasgewebe, Epoxidharz mehrheitlich polyfunktional, hohe 

Temperaturbeständigkeit 

GE Glasgewebe, Epoxidharz mehrheitlich difunktional 

GF Glasgewebe, Epoxidharz mehrheitlich difunktional, flammwidrig 

GH Glasgewebe, Epoxidharz mehrheitlich polyfunktional, flammwidrig, 

hohe Temperaturbetändigkeit 

GP Glasmatte, PTFE-Harz, flammwidrig 

GR Glasmatte, PTFE-Harz, flammwidrig, für Mikrowellenanwendung 

GT Glasgewebe, PTFE-Harz, flammwidrig 

GX Glasgewebe, PTFE-Harz, flammwidrig, für Mikrowellenanwendung 

• DIN/IEC TYP Beschreibung 

PF-CP 01 Phenolharz, Cellulosepapier 



EP-CP 01 Epoxidharz, Cellulosepapier 

EP-GC 01 Epoxidharz, Glasgewebe 

EP-GC 02 Epoxidharz, Glasgewebe 

Übersicht 1: Basismaterialklassifikationen


2 Rohstoffe 



Basismaterial 

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Seite 3 

Die Rohstoffe für die Laminatproduktion lassen sich in drei Materialklassen einteilen: Harze, 

Trägerstoffe und Kupferfolien. Während die ersten beiden Klassen normalerweise immer im 

Laminat enthalten sind, werden Kupferfolien nur bei der Subtraktivtechnik benötigt. Die 

Additivtechnik verwendet unkaschierte Laminate, die metallischen Leiter werden selektiv 

aufgebracht. 

2.1 Harzsysteme 

In der Klasse der Harze sind die Aufzählungen mit · Punkt Phenolharze, Polyesterharze, 

Epoxidharze, Bismaleinimid/Triazin-Harze, Cyanatesterharze, Polyimidharze und 

Polytetrafluor-ethylen (Teflon) zu erwähnen. Teflon ist bei dieser Zusammenstellung das 

einzige Thermoplast, alle anderen Harzsysteme werden bei der Polymerisation 

dreidimensional vernetzt und damit duroplastisch. 

Vorgenannte Harze zur Herstellung von Duroplasten lassen sich durch Zugabe von Härtern 

und Beschleunigern polymerisieren. Die in der Basismaterialherstellung verwendeten 

Systeme benötigen dabei Druck und Hitze zur Polymerisation. 

Der Übergang von einem Harz-Zustand zum anderen der nachfolgend beschriebenen 

Zustände erfolgt dabei ausschließlich durch Wärmezufuhr. 

A-Zustand: Harz, so wie es im Reaktor aus den Komponenten synthetisiert wird. Das Harz 

ist in einem Lösungsmittel gelöst. In diesem Zustand werden Härter und Beschleuniger 

zugefügt, auch andere Zuschlagstoffe wie Flexibilisatoren, Füller und Pigmente lassen sich 

zufügen. Diese Lösung wird zur Imprägnierung der Trägerstoffe verwendet. 

B-Zustand: Wird erreicht durch Wärmezugabe auf den A-Zustand. Das Harz ist nur bedingt 

löslich. In diesem Zustand befindet sich das Harz bereits auf dem Trägerstoff. Der Verbund 

wird auch als B-Stage Prepreg bezeichnet. Das Harz ist noch nicht ausgehärtet und wird bei 

erneuter Erwärmung niederviskos. 

C-Zustand: Wird erreicht durch erneute Wärmezugabe. In diesem Zustand ist das Harz voll 

ausgehärtet. 

Die selbstverlöschenden Eigenschaften der Harze werden durch Zugabe von 

Flammschutzmitteln eingestellt. 

Epoxidharze sind difunktional oder polyfunktional. Difunktionale Epoxidharze besitzen zwei 

Epoxidgruppen und polyfunktionale Epoxidharze drei oder mehr Epoxidgruppen per Molekül.




Basismaterial 

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Seite 4 

Die Epoxidharze liegen beim Lackansatz in einem Lösungsmittel (z. B. Aceton, Methyl-, 

Ethyl-Keton, Dimethylformamid) vor und werden zur Umsetzung vom A-Zustand in den B- 

Zustand mit einem Härter und einem Beschleuniger X2 gemischt. Gebräuchlichste 

Härtersubstanz in der Laminatherstellung ist Dicyandiamid. Die Reaktionsgeschwindigkeit 

der Harzvernetzung ist ohne den Zusatz von Beschleunigern unzureichend; eine Umsetzung 

erfolgt erst bei Temperaturen oberhalb von 140°C. Als Beschleuniger werden verschiedene 

tertiäre Amine verwendet. 

Neuere Entwicklungen sehen den Einsatz von lösungsmittelfreien Epoxy-Harzsystemen vor. 

2.2 Trägerstoffe 

Folgende Trägerstoffe werden vorwiegend eingesetzt: 

• Papier 

• Glasvlies 

• Glasgewebe 

• Aramidvlies 

• Aramidgewebe 

• PTFE Gewebe 

• PTFE Folie 

Bei Papier wird unterschieden zwischen Cellulosepapier und Baumwollpapier. Glas als 

Trägerstoff gibt es in verschiedenen Materialarten, E-Glas, D-Glas und Quarzglas. Die 

gebräuchlichste Glastype ist E-Glas. Die Preisunterschiede zu den anderen Glastypen sind 

erheblich. D-Glas und Quarzglas werden nur eingesetzt, wenn eine niedrige 

Dielektrizitätskonstante gefordert wird. 

Die einzelnen Garne unterscheiden sich im Durchmesser der Glasfasern und dem Gewicht 

des Fadens. 

Die Garnbezeichnung ist in DIN 60 850 und ISO 2078 festgelegt, z.B. : 

E C 9 - 68 Z 28 

Bezeichnung der Glasart (E=E-Glas) Drehungen je m 

Kurzzeichen der Faserform (C=endlos) Drehungsrichtung 

Filamentdurchmesser in µm Garnfeinheit in tex 

(Gewicht in g/1000 m) 

Die Garne werden zu Geweben verwoben. Für die Laminatindustrie ist Leinwandbindung die 

einzig heute erwähnenswerte Gewebeart. Wie bei allen Geweben unterscheidet man 

Kettrichtung und Schußrichtung.




Basismaterial 

VDE/VDI 

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Seite 5 

Zur Herstellung des Gewebes werden Kettfäden zu langen Kettbäumen verarbeitet. Diese 

Kettbäume haben meist Längen von 10.000 Metern. Die Schußfäden werden quer zum 

Kettbaum beim Weben eingeschossen. Der Kettfaden muß dabei nicht von gleicher Art sein 

wie der Schußfaden. Die heute erhältlichen Glasgewebe mit Typenbezeichnung, 

Charakteristika und verwendeten Garntypen sind in Abbildung 2 aufgelistet. 

Nach dem Webprozess wird die für das Weben erforderliche Schlichte (Gleitmittel) entfernt. 

Dies kann durch Auswaschen oder auch durch Hitzeeinwirkung erfolgen. Die thermische 

Entschlichtung ist heute das am weitesten verbreitete Verfahren und arbeitet bei 

Temperaturen zwischen 400° und 600°C. Im Anschluß an diesen Entschlichtungsprozess 

werden die Gewebe einer weiteren Behandlung unterzogen, bei der ein Stoff (Finish) 

aufgebracht wird, der die Haftung zwischen Glasfaser und Harz verbessert. 

Die aus der Schmelze gezogenen Glasfäden lassen sich auch zu Vliesstoffen verarbeiten. 

Gewebe- 

Typ 

Flächengewicht 

g/m² 

KETTE SCHUSS 

Fadenzahl 

pro 

cm 

Garntyp 

tex 

Filamentdicke 

µm 

Fadenzahl 

pro 

cm 

Garntyp 

tex 

104 20 24 EC 

5.5 

- 5 20 EC - 2.8 5 

106 25 22 EC 

5.5 

- 5 22 EC - 5.5 5 

1080 48 24 EC - 11 5 19 EC - 11 5 

2113 78 24 EC - 22 7 22 EC - 11 5 

2125 88 16 EC - 22 7 15 EC - 34 9 

2116 107 24 EC - 22 7 23 EC - 22 7 

2165 122 24 EC - 22 7 20 EC - 34 9 

7628 200 17 EC - 68 9 12 EC - 68 9 

7629 213 17 EC - 68 9 13 EC - 68 9 

Abbildung 2: Glasgewebe für die Basismaterialherstellung 

Filamentdicke 

µm 

Alternativ zu Glas gibt es auch die Möglichkeit organische Fasern als Trägerstoffe 

einzusetzen. 

Nennenswert für die Basismaterialherstellung sind lediglich Polyamid und 

Polytetrafluorethylen. Polyamidfasern, vielleicht den meisten besser als Aramid bekannt, ist 

in Geweben als auch als Matte erhältlich. Aramidfasern haben gegenüber Glasfasern nicht 

unerhebliche Vorteile. Neben dem geringeren Gewicht (minus 44%) ist insbesondere die 

bessere Dielektrizitätskonstante (3,5 für Aramid gegenüber 6,2 für E-Glas bei 1MHz) zu 

nennen.


2.3 Kupferfolien 



Basismaterial 

Das Kupfer wird in zwei verschiedenen Herstellungsarten gefertigt: 

• elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer 

• gewalztes Kupfer 

VDE/VDI 

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Seite 6 

Für dauerflexiblen Einsatz der Schaltung, wo also die flexible Schaltung als Kabelersatz 

dauernd bewegt wird, wird gewalztes Kupfer eingesetzt. 

Elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer wird mit einem Treatment versehen. Dem Treatment 

kommt die Aufgabe zu, eine gute Haftung zwischen Kupferfolie und Harz herzustellen. Als 

letzter Schritt der Kupferfolienherstellung wird auf beide Folienseiten eine Passivierung 

aufgebracht. Die Passivierung verhindert die Oxidation der Oberfläche. Foliendicken reichen 

von 5 µm bis hin zu 210 µm, eine Auflistung der verschiedenen Foliendicken in ihren 

Abstufungen ist in Abbildung 3 wiedergegeben. 

Foliendicke Flächengewicht 

Besonderheiten 

µm 

oz/ft² g/m² 

5 1/7 44 nur mit Trägerfolie 

erhältlich 

9 1/4 77 mit und ohne Trägerfolie 

12 3/8 107 

18 1/2 153 

35 1 305 

70 2 610 

105 3 915 

140 4 1221 

175 5 1526 

210 6 1830 

Abbildung 3: Kupferfolientypen




Basismaterial 

VDE/VDI 

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Blatt 2 

Seite 7 

Ultradünne Kupferfolien 

Diese Kupferfolien (5/70 µm und 9/70 µm) eignen sich besonders bei Feinstleiterstrukturen. 

Die mechanisch abziehbare, ca. 70 µm dicke Kupfer-trägerfolie wird erst nach dem Bohren 

entfernt. Dadurch kann auf die Bohrauflage verzichtet werden. Ebenfalls entfällt das 

Entfernen des Bohrgrats. Die Kupferträgerfolie ist recyclebar. Die 9 µm Kupferfolie kann 

auch ohne Trägerfolie geliefert werden. 

Kupferfolien mit HTE-Eigenschaften 

HTE-Kupferfolien zeichnen sich durch hohe Bruchdehnungswerte bei erhöhter Temperatur 

aus. Im Vergleich zum Standard erreichen diese selbst bei 180°C mehr als doppelt so hohe 

Dehnungswerte, so dass die Gefahr von Leiterbahn-Hülsenabrissen (foil-cracking) reduziert 

wird. Wir empfehlen den Einsatz dieser Kupferfolien bei allen Dünnlaminaten


3 Basismaterialherstellung 



Basismaterial 

VDE/VDI 

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Seite 8 

Die erste Stufe der Basismaterialherstellung ist die Lackherstellung aus dem vorher 

synthetisierten Harz. Hierzu werden das Grundharz, Lösungsmittel, Härter, Beschleuniger 

und gegebenenfalls diverse andere Zuschlagstoffe (Farbpigmente, Flammschutzmittel, 

Flexibilisatoren, Füller) gemischt. 

Die Beschichtung der Trägerstoffe mit dem Lack erfolgt in Imprägnieranlagen. Diese 

Beschichtung erfolgt normalerweise aus der flüssigen Phase, da die Harze in einem 

Lösungsmittel gelöst vorliegen. Der Harzanteil schwankt dabei je nach Anwendung zwischen 

30-80 %. 

Die Beschichtung erfolgt im Durchlaufverfahren. Die Trägerstoffe werden in Rollen 

angeliefert und über Einzugvorrichtungen in das Imprägnierwerk eingezogen. Die einzelnen 

Rollen werden aneinander geklebt, so daß der Prozess endlos und kontinuierlich abläuft. 

Nur so ist es möglich, daß jeder Meter imprägnierter Trägerstoff gleichbleibende Qualität 

besitzt. Nach der Beschichtung durchlaufen die getränkten Trägerstoffe einen Trockenofen. 

Dieser Trockenofen hat nicht nur die Aufgabe, das Lösungsmittel zu verdampfen und 

dadurch ein handhabbares Material zu erzeugen, sondern auch die Vor-Polymerisation 

einzuleiten. Die richtige Trocknung stellt somit sicher, daß beim späteren Verpressen der 

imprägnierten Trägerstoffe (Prepregs) eine gute Lagenbindung zwischen den einzelnen 

Lagen erzeugt wird, und der Harzfluß auf ein Mindestmaß reduziert wird. 

Die Trocknung kann mit Heißluft oder durch Strahlungswärme erfolgen. 

In der Bauweise der Öfen unterscheidet man horizontale und vertikale Systeme. Horizontale 

Öfen (Tunnelöfen) haben den Vorteil hoher Geschwindigkeiten ohne übermäßige 

Zugbelastung der Trägerstoffe. Vertikale Öfen (Trockentürme) haben den Vorteil der 

gleichmäßigeren Trocknung. Die Trägerstoffe müssen aber im Turm oben umgelenkt 

werden. Dieses Umlenkfeld wird gekühlt, um ein Ankleben der Prepregs zu verhindern.


Imprägnieranlagen 

Prepreg 



Basismaterial 

Imprägnieranlage Rohgewebe 

 

 

Abbildung 4: Schema einer vertikalen Imprägnieranlage 

VDE/VDI 

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Seite 9 

Papier wird normalerweise horizontal imprägniert, Trägerstoffe aus Glas vertikal. Nachdem 

die Prepregs den Ofen verlassen haben, werden sie entweder zu Rollen aufgewickelt oder 

aber direkt geschnitten. Dabei wird ein Bogenmaß entsprechend der Größe der zu 

verpressenden Tafeln gewählt. 

Die nächste Arbeitsstufe der Laminatproduktion ist das Pressen. Grundsätzlich 

unterscheidet man zwei verschiedene Verfahren: 

• das konventionelle Pressen im Chargenbetrieb 

• das kontinuierliche Pressen im Durchlauf 

Beim konventionellen Pressen beginnt man mit der Konfektionierung der Prepregs, der 

Kupferfolie und des Presspolsterpapiers. Die Zuschnittformate richten sich dabei nach der 

Größe der Presse. Normale Pressen haben Heizplatten mit einem Format von ca. 1300 x 

1400 mm, d. h. es können die normalen Tafelformate (US-Format, Euroformat) gepresst 

werden. Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Pressen hat man aber auch Pressen 

für Doppelformate, Dreifachformate und Vierfachformate gebaut. 

Das Eintafeln erfolgt in Reinräumen.




Basismaterial 

VDE/VDI 

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Seite 10 

Schmutzpartikel führen zu Ausschuß. Das Eintafeln erfolgt manuell, insbesondere die 

Handhabung der 18 bzw. 35 µm dünnen Kupferfolien ist dabei ein sehr sensibler Prozess. 

Der Aufbau eines Pressbuches erfolgt nach folgendem Schema: 

Pressblech 

Ausgleichslage Presspolsterpapier 

gegen Heizplatte Presspolsterpapier 

Presspolsterpapier 

Pressblech 

Kupferfolie 

erste Tafel Prepreg 

Prepreg 

Kupferfolie 

Pressblech 

zweite Tafel etc. 

Die Heizplatten der Presse müssen absolut parallel sein, sie sollen keine 

Dickenschwankungen aufweisen und auch bei höherem Druck keine Durchbiegung zeigen. 

Die Kupferfolie wird im Format größer gewählt als die Prepregs, da das Harz beim Pressen 

fließt. Ausfließendes Harz könnte die Pressbleche ansonsten verunreinigen. Die einzelnen 

Pressbücher werden mit Hilfe eines Beschickwagens in die Öffnungen zwischen den 

einzelnen Heizplatten gefahren. 

Die Beheizung der Pressen kann mit Heißwasser, Wasserdampf, Thermalöl oder elektrisch 

erfolgen. 

Da der Pressdruck nur bis zur Laminathärtung benötigt wird, kann man alternativ die 

Pressbücher zum Abkühlen unter Kontaktdruck in eine separate Kühlpresse transferieren. 

Dieses Transferverfahren hat den Vorteil, daß die Heizpresse besser genutzt werden kann. 

Zur Verbesserung der Dickentoleranzen des Laminates wurde ab Anfang der 80er Jahre das 

Pressen unter Vakuum eingeführt. Dies ermöglichte die Reduzierung des Pressdrucks und 

damit größere Gleichmäßigkeit der Dicke bei reduziertem Harzfluß. 

Bei Vakuumpressen unterscheidet man Systeme, die entweder in Vakuumkammern 

betrieben werden oder mit Vakuumrahmen versehen sind. 

Der Druck und das Temperaturprofil sind abhängig vom Produkt wie auch vom 

Pressverfahren. Die Laminate werden auf Oberflächenfehler überprüft und dann zum 

Besäumen weitergeleitet. Beim Besäumen wird der vorher erwähnte Flußrand abgeschnitten 

oder weggestanzt. 

Kette Schuss 

Gängige Tafelformate sind: Europaformat 1070 mm x 1165 mm 

US-Format 925 mm x 1225 mm 

Uni-Format 1070 mm x 1225 mm




Basismaterial 

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Blatt 2 

Seite 11 

Der gesamte Ablauf der konventionellen Laminatproduktion ist in Abbildung 5 nochmals 

zusammenfassend schematisch dargestellt. 

Konventioneller Preßprozeß 

1. Zuschneiden von Kupferfolie, 

Prepregs und Preßpolsterpapier 

2. Eintafeln 

- 

+ 

3. Verpressen mit Hitze und 

Abkühlung 

4. Kantenbeschneidung auf 

Tafelformat 

Abbildung 5:Schematischer Fertigungsablauf konventionelle Laminatfertigung 

Alternativ zum konventionellen Pressen lassen sich Laminate auch kontinuierlich 

produzieren. Dieses Verfahren eignet sich vorwiegend zur Herstellung von Dünnlaminaten. 

Kontinuierlicher Preßprozeß 

3 

Reinraum Doppelbandpresse 

3 

1 

3 3 2 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Materialfluß 

 

 

 

1. Abzugstation für Kupferfolie 5. Aufrollstation für Trennfolie 

2. Abzugstation für Kupferfolie oder 

Trennfolie 

4 

5 

6 

6. Querteilen 

3. Abzugstation für Prepreg 7. Aufrollstation für Flex-Laminate 

4. Besäumen / Längsteilen 8. Tafel-/ Zuschnittkonfektionierung 

Abbildung 

produktion 

6: Schematischer Fertigungsablauf der kontinuierlichen Laminat- 

7 

8




Basismaterial 

VDE/VDI 

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Blatt 2 

Seite 12 

Die Materialien Prepregs und Kupferfolie werden von der Rolle direkt in die Presse 

eingeschleust. Eine vorherige Konfektionierung entfällt. Es wird immer nur ein Laminat, dafür 

aber endlos verpresst. Damit entfallen auch die Unterschiede im Aufheizverhalten eines 

Pressbuches. Rollenwechsel werden wie beim Imprägnieren bei laufender Maschine durch 

Aneinanderkleben der Rollen durchgeführt. Auch Veränderungen des Laminataufbaus 

werden bei laufender Maschine durchgeführt. 

Die Spannung auf den einzelnen Rollen wird gemessen und permanent justiert. Die Presse 

selbst besteht aus dem Pressenkörper und jeweils oben und unten einem Trommelpaar, 

über welches endlose Pressbänder laufen. In der Presse selbst gibt es eine Heiz- und eine 

Kühlzone. Die Beheizung erfolgt mit Thermalöl, welches heiß gegen die Pressbänder 

gedrückt wird. Das Öl ersetzt somit auch das beim konventionellen Pressen erforderliche 

Pressposterpapier. 

Am Auslauf der Maschine schließt sich direkt das Besäumen der Flußränder an. 

Das Laminat kann dann in einem Arbeitsgang direkt auf die gewünschte Zuschnittgröße 

geschnitten werden. 

Starre Laminate erhalten normalerweise ein Herstellerkennzeichen. Dieses 

Herstellerkennzeichen (Logo) wird vor dem Imprägnieren auf den Trägerstoff aufgedruckt. 

Dieses Logo kennzeichnet bei Papierträgerstoffen die Faserrichtung und bei Glasgeweben 

Kette und Schuß. Die Faserrichtung des Papiers und die Kette des Glasgewebes 

entsprechen der Längsrichtung bei der Imprägnierung.


4 Eigenschaftsmerkmale 

4.1 Elektrische Eigenschaften 



Basismaterial 

VDE/VDI 

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Blatt 2 

Seite 13 

Die elektrischen Eigenschaften der Basismaterialien mit typischen Messwerten für einige 

der gebräuchlichsten Materialarten sind in Abbildung 7 dargestellt. 

Oberflächenwiderstand 

nach Lagerung in feuchter 

Wärme 

FR-2 FR-3 FR-4 

10.000 MΩ 100.000 MΩ 1.000.000 MΩ 

bei erhöhter Temperatur 100 MΩ 1.000 MΩ 10.000 MΩ 

Spezifischer Durchgangswiderstand 

nach Lagerung in feuchter 50.000 MΩcm 100.000.000M 5.000.000 MΩ 

Wärme 

Ωcm 

bei erhöhter Temperatur 1.000 MΩcm 10.000 MΩcm 500.000 MΩ 

Kantenkorrosion AB 1,5 AB 1,4 AN 1,2 

Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz 5,5 4,8 4,8 

Dielektrischer Verlustfaktor 0,45 0,042 0,02 

Kriechstromfestigkeit (IEC 112) CTI 180 CTI 300 CTI 200 

Abbildung 7: Elektrische Eigenschaften von Basismaterialien 

Die Dielektrizitätskonstante ist abhängig von der Art des Basismaterials. Abbildung 8 gibt 

einen Überblick. 

Die Dielektrizitätskonstante ist für eine Materialkombination nur solange konstant, wie das 

Mischungsverhältnis konstant ist. Am Beispiel von FR-4 ist in Abbildung 9 der Verlauf der 

Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit vom Harzgehalt des Laminates aufgezeigt.


Er-Wert 

5 

4,8 

4,6 

4,4 

4,2 

4 

3,8 

3,6 

3,4 

3,2 

3 



Basismaterial 

Er-Bestimmung in Abhängigkeit von der Frequenz 

Frequenz in MHz 

2 100 

Cyanatester 

BT 

Polyimid 

multifunkt. FR4 

FR4 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 14 

Abb. 8: Er-Bestimmung in Abhängigkeit von der Frequenz für verschiedene 

Harzsysteme. Die Dielektrizitätskonstante ist für eine Materialkombination 

nur solange konstant, wie das Harz - Trägerverhältnis konstant 

ist. 

Er-We rt 

4,9 

4,8 

4,7 

4,6 

4,5 

4,4 

4,3 

4,2 

4,1 

4 

2 100 

Frequenz in MHz 

ca. 60% 

ca. 55% 

ca. 50% 

ca. 45% 

ca. 40% 

Abb. 9: Einfluss des Harzgehaltes auf die Dielektrizitätszahl


4.2 Thermische Eigenschaften 



Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 15 

Die thermischen Eigenschaften der Basismaterialien werden durch das gewählte 

Harzsystem bestimmt. 

Mit der Forderung nach höherer Wärmebeständigkeit wurden Modifikationen sowohl an den 

Epoxidharzen als auch am Härter und Beschleuniger durchgeführt. 

Heute verwendete FR-4 Laminate haben Tg-Werte von 130 - 145°C und werden damit den 

meisten Anforderungen gerecht. 

FR-4 Laminate beginnen, bei Temperaturen oberhalb 180°C zu oxidieren, und spalten 

anschließend Wasser ab. Diese Wasserabspaltung bedeutet nicht das Aufspalten von 

Molekülketten und damit Zersetzung, sondern ist lediglich eine Umlagerungsreaktion, die 

aber zur Materialversprödung führt. 

Thermogravimetrische Untersuchungen können dieses Verhalten deutlich aufzeigen. 

Langzeituntersuchungen bei 250°C bestätigen, daß ausser der Oxidation/Dehydration keine 

Veränderungen auftreten.( Abbildung 10) 

Geewichtsverlust % 

Thermogravimetrische Langzeituntersuchung 

an FR4 - 1,55 mm - 35/0 µm bei 250°C 

18 

17 

16 

15 

14 

13 

12 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 

Zeit in Tagen 

Abbildung 10: Thermogravimetrische Langzeitanalyse von FR-4 

Eine Zersetzung des Epoxidharzes beginnt erst bei Temperaturen oberhalb 280°C. Es wird 

bei den thermischen Eigenschaften zwischen der Dauer-temperaturbeständigkeit und der 

kurzfristigen Beständigkeit unterschieden.




Basismaterial 

Eine Übersicht ist für verschiedene Materialien in Abbildung 11 angegeben. 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 16 

NEMA Type Dauertemperatur- kurzfristige Temperaturbeständigkeit 

beständigkeit soll ist 

XXXPC 95°C - - 

FR-2 110°C >10 sec 260°C >20 sec 

FR-3 130°C >10 sec 260°C >45 sec 

CEM-1 130°C >10 sec 260°C >45 sec 

FR-4 130°C >20 sec 260°C >120 sec 

>10 sec 287°C >60 sec 

FR-5 170°C >10 sec 287°C >120 sec 

ohne Klassifikation 

Polyimid 230°C >10 sec 287°C >120 sec 

Abbildung 11: Temperaturbeständigkeit verschiedener Laminate 

Die Temperaturbeständigkeit des Basismaterials wird durch die Glasumwandlungstemperatur 

vorgegeben. 

Entsprechende Werte für verschiedene Basismaterialien sind in Abbildung 12 gelistet. 

Tg/°C 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

135 

145 

FR4 tetrafunkt. 

FR4 

160 

multifunkt. 

FR4 

210 

235 

260 

BT-Harz Cyanatester Polyimid 

Abbildung 12: Glasübergangstemperaturen von Basismaterialien 

Die Glasumwandlungstemperatur des Laminates lässt sich durch entsprechendes 

Abmischen verschiedener Komponenten sehr genau einstellen. 

Der thermische Ausdehnungskoeffizient eines Laminates ist ein Maß für die Ausdehnung 

des Materials unter Wärmebelastung. Dieser Wert ist immer dann wichtig, wenn es gilt zu 

prüfen, ob die Verbindung verschiedener Materialien nicht zu Problemen bei 

Wärmeeinwirkung führt. 

Die Materialien verhalten sich unterhalb des Glasumwandlungspunktes deutlich anders als 

bei Temperaturen oberhalb des Tg. In Abbildung 13 ist dieses Ausdehnungsverhalten in Z- 

Richtung für verschiedene Laminate aufgezeigt.




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 17 

Deutlich erkennt man, wie das Material unterhalb Tg nur eine geringe Längenänderung 

erfährt. Oberhalb des Tg steigt die Kurve dann steil an, die Längenänderung ist nun 

erheblich größer. 

Ausdehnung in delta l/lo 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Vergleich der Z-Achsenausdehnung 

delta l = lo * alpha * delta T 

1. FR4 m odifiziert 

2. FR4 

3. FR5 GFG 

0 50 100 150 200 250 300 

Tem peratur in °C 

Abbildung 13: Thermischer Ausdehnungskoeffizient in Z-Achse 

Neben den allgemeinen thermischen Eigenschaften ist auch die Brennbarkeit ein Kriterium 

der Beurteilung der Basismaterialien. Standard Normenwerk ist hier die Spezifikation von 

Underwriters Laboratories in den USA, UL 796. Normalerweise verlangen die Anwender die 

Einhaltung der Klassifikation V0, d. h. selbstverlöschend innerhalb von 10 sec unter 

spezifizierten Bedingungen. Diese schwierigste aller Klassen der UL 796 ist bei 

Basismaterial nur durch Zugabe von Flammschutzmitteln zu erreichen. 

4.3 Mechanische und verarbeitungsrelevante Eigenschaften 

Bei den mechanischen Eigenschaften ist die Dimensionsstabilität als wohl wichtigstes 

Kriterium zu nennen. Da bei der Leiterplattenherstellung verschiedene Strukturen passgenau 

zueinander aufgebracht werden müssen, trägt die absolute Dimensionsstabilität einerseits, 

und die Kontinuität der Dimensionsstabilität für die Lieferchargen andererseits maßgeblich 

zur Qualität der Produktion bei. 

Die üblichen Testmethoden zur Prüfung der Dimensionsstabilität haben dabei jedoch den 

Nachteil, nicht unbedingt die Verhältnisse bei der Verarbeitung wiederzugeben. Dies 

bedeutet, die Testmethoden zeigen lediglich das gleichbleibende Verhalten des Laminates 

auf, nicht jedoch das absolute Verhalten. Dementsprechend lassen sich gemessene Werte 

nicht unbedingt zur Kompensation von Filmunterlagen verwenden. Mit höherwertigen




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 18 

Harzsystemen nimmt die Dimensionsstabilität in Z-Achse zu, gleichzeitig steigen die 

Anforderungen in der Weiterverarbeitung. 

Die Wasseraufnahme von Laminaten ist ebenfalls ein wichtiger Parameter. Sie erfolgt durch 

Diffusion in das Harz, praktisch alle Polymere zeigen ein solches Verhalten. In Abbildung 14 

ist dies für einige Epoxidharzsysteme aufgezeigt. 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

Wasseraufnahme % 

Dicke 1,6 mm 

WASSERAUFNAHME 

in kochendem Wasser 

FR 4 

FR 5/GH 

FR 5/GFG 

0 

0 1 2 3 4 5 

Zeit - Stunden 

6 7 8 9 10 

Abbildung 14: Wasseraufnahme in kochendem Wasser 

Mit der Wasseraufnahme verändern sich die mechanischen und physikalischen Kenndaten 

des Basismaterials. Diese Wasseraufnahme findet auch bei fertigen Leiterplatten während 

der normalen Lagerung statt. Das Laminat nimmt normale Luftfeuchtigkeit auf. Dies 

verursacht eine Senkung des Glasumwandlungspunktes, was gleichzeitig mit einer 

Schwächung der Temperaturstabilität verbunden ist. In Abbildung 15 ist dieses Verhalten am 

Beispiel von FR-4 aufgezeigt.


Temperatur °C 

140 

135 

130 

125 

120 

115 



Tg nach Wasserlagerung 

Masslam 4 Lagen - FR 4 

Basismaterial 

110 

0 16 40 64 120 200 250 500 

Zeit - Stunde 

Abbildung 15: Veränderung des Tg durch Wasseraufnahme 

TG1 

TG2 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 19 

Dieser Prozess ist reversibel, d. h. durch Trocknung des Laminates wird auch wieder eine 

Erhöhung des Tg erreicht. Diese Tatsache ist insbesondere für die Leiterplattenbestücker 

von Wichtigkeit. Durch längere Lagerung von Leiterplatten findet eine Wasseraufnahme 

statt. Bevor Leiterplatten starken thermischen Belastungen, wie z. B. Infrarot-Löten, 

ausgesetzt werden, muß die Leiterplatte getempert werden, um die Feuchtigkeit zu 

entfernen und die Temperaturstabilität zu erhöhen. Wird dies nicht getan, können 

Delaminationen des Basismaterials beim Löten die Folge sein. 

Die Haftfestigkeit der Kupferfolie auf dem Basismaterial ist ein weiteres wichtiges Kriterium. 

Sie wird nicht nur im Anlieferzustand gemessen, sondern auch nach Wärmeschock, nach 

Prozeßsimulation und bei 180°C. Die Haftfestigkeitswerte richten sich dabei nach dem 

verwendeten Harzsystem einerseits und nach dem Treatment der Kupferfolie andererseits. 

5 Multilayer 

Multilayer sind Schaltungen mit mehr als zwei Leiterebenen. Die vorgefertigten Innenlagen 

werden dabei mit Prepregs (Laminat im B-Zustand) unter dem für die Polymerisation 

notwendigen Druck und Hitze so verpresst, daß eine Mehrlagenschaltung entsteht, deren 

Innenlagen genau zueinander ausgerichtet sind. Als Basismaterial werden Epoxidharze in 

unterschiedlichen Funktionalitäten sowie höherwertige Harzsysteme verwendet. Der 

interlaminare Haftverbund benötigt dabei eine Vorbehandlung der Kupferoberflächen. Dies 

erfolgt meist durch die Oxidation der Kupferoberfläche mit Hilfe von stark oxidierenden 

Chemikalien (z. B. Natriumchlorit). Die so gebildete Kupferoxidoberfläche hat, vergleichbar 

dem Treatment der Kupferfolie, eine gerauhte Oberflächenstruktur, die die Haftung des 

Harzes verbessert. Da diese Oxidschicht größtenteils aus zweiwertigem Kupferoxid besteht, 

welches nicht säurebeständig ist, wird zusätzlich nach der Oxidation eine gezielte Reduktion 

des zweiwertigen Kupferoxids in einwertiges, säurebeständiges Kupferoxid vorgenommen.




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 20 

Dieses reduzierte Oxid verhindert nach dem Bohren der Multilayer den Angriff der sauren 

Prozeßchemikalien der Folgeprozesse auf die Oxidschicht. Alternativ besteht die 

Möglichkeit, anstelle der Oxidation eine doppelseitig getreatete Kupferfolie zu verwenden. 

5.1 Aufbauten 

Die Aufbauten eines Multilayers richten sich zum einen nach der geforderten Enddicke, zum 

anderen nach den gewünschten elektrischen Eigenschaften. Die wirtschaftlichen 

Gesichtspunkte spielen natürlich ebenfalls eine Rolle, müssen sich aber den vorgenannten 

Gründen meist unterordnen. Standard-Aufbauten für 6 und 8 Lagen Multilayer sind in 

Abbildung 16 für die Enddicke 1,5 mm angegeben. 

Multilayer, Aufbau: 6 Lagen 

Enddicken mm 1,5 + 1,6 + 1,6 + 1,6 + 2,4 + 0,2 

0,15 0,15 0,15 0,15 

Lage 1 Cu-Folie 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 35 

35 35 35 35 

Prepregs 2 x 0,105 1 x 0,066 2 x 2 x 0,18 1 x 0,066 

1 x 0,105 0,105 

1 x 0,18 

Lage 2 Cu 35 35 35 35 35 

Laminat 0,38 0,51 0,38 0,2 0,71 

Lage 3 Cu 35 35 35 35 35 


Lage 4 Cu 35 35 

0,105 

35 35 35 

Laminat 0,38 0,51 0,38 0,2 0,71 

Lage 5 Cu 35 35 35 35 35 


1 x 0,066 0,105 

1 x 0,066 

Lage 6 Cu-Folie 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 35 

35 35 35 35


Multilayer, Aufbau: 8 Lagen 



Basismaterial 

Enddicken mm 1,5 

0,15 

+ 2,0 + 0,2 2,4 + 0,2 3,2 + 0,25 

Lage 1 Cu-Folie 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 35 

35 35 35 

Prepregs 2 x 0,105 2 

0,105 

x 2 x 0,105 2 x 0,105 

Lage 2 Cu 35 35 35 35 

Laminat 0,2 0,38 0,51 0,76 

Lage 3 Cu 35 35 35 35 


0,105 

x 2 x 0,105 2 x 0,105 

Lage 4 Cu 35 35 35 35 

Laminat 0,2 0,38 0,51 0,76 

Lage 5 Cu 35 35 35 35 


0,105 

x 2 x 0,105 2 x 0,105 

Lage 6 Cu 35 35 35 35 

Laminat 0,2 0,38 0,51 0,76 

Lage 7 Cu 35 35 35 35 


0,105 

x 2 x 0,105 2 x 0,105 

Lage 8 Cu-Folie 18 oder 18 oder 18 oder 18 oder 35 

35 35 35 

Prepregdicke: 0,066 mm = Prepregtyp 1080 

0,105 mm = Prepregtyp 2125 

0,180 mm = Prepregtyp 7628 

Dickenangaben in mm - Kupferfolie in µm 

Abbildung 16: Standard Multilayer-Aufbauten 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 21




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 22 

Vorgenannte Aufbauten sind alle in Folientechnik ausgeführt, d. h. beim Verlegen des 

Multilayers wird zur Bildung der Aussenlagen Kupferfolie verwendet. Die alternative Technik 

nennt sich Caplayer-Technik und arbeitet mit dünnen, einseitig kupferkaschierten 

Innenlagen. Dabei ist die Problematik der Handhabung der dünnen Kupferfolien nicht 

gegeben. Als dritte Möglichkeit des Aufbaus ist die Coretechnik zu nennen. Bei dieser 

Variante wird ausschließlich mit Innenlagen gearbeitet. Die beiden äusseren Innenlagen 

erhalten dabei lediglich auf einer Lage eine Strukturierung (Leiterbild), die später nach 

aussen gewandte Seite bleibt vollflächig Kupfer. 

Will man erhöhte Kosten vermeiden, so gilt es kostengünstige und standardisierte Aufbauten 

sowohl für den Multilayer als auch für die hierbei verwendeten Innenlagen und Prepregs zu 

wählen. Bedingt durch die zunehmende Anzahl an impedanzkontollierten Schaltungen ist es 

nicht immer möglich, vorgenannte Aufbau-Standards zu wählen. Bei den Innenlagen ist dies 

jedoch eher möglich, Abbildung 17 listet diese Aufbau-Standards. 

Dicke mil mm Aufbau 

2 0,05 1 x 106 

3 0,075 1 x 1080 

4 0,10 1 x 2116 

5 0,125 (einlagig) 

1 x 2165 

(zweilagig) 

2 x 1080 


1 x 2165 

(zweilagig) 2 x 1080 


1 x 7628 

(zweilagig) 2 x 2116 

10 0,25 2 x 2165 

12 0,30 2 x 2165 

14 0,36 2 x 7628 

16 0,41 2 x 7628 

1 x 1080 

18 0,46 2 x 7628 

1 x 2125 

20 0,51 3 x 7628 

22 0,56 3 x 7628 

0,61 2 x 2165 

2 x 7628 

28 0,71 4 x 7628 

30 0,76 4 x 7628 

36 0,90 5 x 7628 

42 1,08 6 x 7628 

Abbildung 17: Dicken und Aufbauten von Dünnlaminaten




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 23 

Aus Standardisierungsgründen sollte man sich bei Prepregs möglichst auf die Glastypen 

106, 1080, 2125 und 7628 beschränken. 

Bei Multilayern ist, wie bei den Laminaten für doppelseitige Schaltungen, ein Trend zur 

Reduzierung der Gesamtdicke erkennbar. Multilayer mit einer Enddicke zwischen 0,5 und 

0,8 mm sind mehr und mehr im Einsatz. Solch dünne Schaltungen zeichnen sich nicht nur 

durch die reduzierte Dicke aus, sondern auch durch deutlich geringeres Gewicht. 

5.2 Pressverfahren 

Bei den Pressverfahren für Multilayer kann man mit Heiz/Kühlpressen und mit den bei der 

Basismaterialherstellung bereits erwähnten Transferpressen oder mit Druck-Autoklaven 

arbeiten. 

In den hydraulischen Pressen wird das vorbereitete Preßpaket in die aufzuheizende 

(Kaltstart) oder aufgeheizte (Heißstart) Presse eingeschoben. Bis zum Schließen der Presse 

sollten beim Heißstart die Presspakete dabei noch nicht flächig auf der Heizetage aufliegen. 

Nachdem der Druck angelegt ist (er beträgt zwischen 150-300 N/cm²), werden gleichzeitig 

die Presspakete aufgeheizt. Die mittlere Aufheiz-geschwindigkeit der Pakete liegt zwischen 

5-8°C/min. Bei normalem FR-4 wird bis auf 175-180°C geheizt, höher vernetzte Systeme 

benötigen teilweise 225°C. Alternativ läßt sich eine Nachhärtung der höher vernetzten 

Systeme im Temperofen bei 225°C erreichen. Die Presszeit richtet sich sowohl nach dem 

verwendeten Harzsystem als auch nach der Dicke des Pressbuchs. Es gilt sicherzustellen, 

daß auch die mittlere Platte im Pressbuch komplett ausgehärtet ist. FR-4-Systeme 

benötigen zur Aushärtung 45 min. Unter Kontaktdruck wird anschließend das Presspaket 

abgekühlt. Die Multilayer sollten erst der Presse entnommen werden, wenn eine Temperatur 

von 40°C erreicht ist. 

Der Aufbau der Presspakete ist dabei vergleichbar dessen, wie er für das Basismaterial 

erwähnt wurde. Pressbleche mit einer Dicke von 1,5 bis 2,0 mm aus hochglanzpoliertem 

Edelstahl und Papierpresspolster mit einem Gesamtgewicht von 300-500 g/m² werden 

normalerweise verwendet. Alternativ zu den Pressblechen haben sich verstärkt 0,35 mm 

dicke Aluminiumbleche durchgesetzt. Diese Bleche werden anstelle der Edelstahlbleche 

eingesetzt und haben den Vorteil, daß aufgrund der reduzierten Dicke mehr Schaltungen pro 

Pressbuch eingelegt werden können. Beim Einsatz von Edelstahlblechen sind diese immer 

größer. Das Kupfer für die Aussenseiten wird ebenfalls größer gewählt als die Innenlagen, 

um die Pressbleche beim Pressen vor ausfließendem Harz zu schützen. Im Gegensatz zum 

Verpressen von normalem Basismaterial wird jedoch noch ein Presswerkzeug benötigt. 

Dieses Presswerkzeug aus 6-10 mm dickem Werkzeugstahl enthält die Stifte, die zur 

Registrierung der Innenlagen zueinander notwendig sind. Hydraulische Pressen werden 

immer häufiger mit Vakuumkammern hergestellt, um auch beim Pressen von Multilayern 

bessere Pressergebnisse zu erreichen.




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 24 

Bei Autoklavpressen handelt es sich um isostatische Gas- oder Öldruckpressen. Die 

Presspakete werden dabei vakuumverpackt in eine Druckkammer eingefahren. Die 

Druckkammer wird mit einem inerten Gas (z. B. Stickstoff) oder Öl geflutet, das Medium 

dient der Übertragung von Druck und Hitze. Der isostatische Druck beim Verpressen beträgt 

80-200 N/cm². Im Gegensatz zum hydraulichen Pressen können in der Druckkammer 

unterschiedliche Pressformate gleichzeitig verpresst werden. 

5.3 Registrierverfahren 

Die Innenlagen der Multilayer müssen zueinander registriert werden, zusätzlich ist eine 

Registrierung des geätzten Bildes zum Bohrbild erforderlich. Das bekannteste Verfahren ist 

das Stift- oder Aufnahmeloch-System. Bei diesem Verfahren werden die Aufnahmelöcher 

der Innenlagen gestanzt oder gebohrt. Diese Löcher können zum Registrieren der Filme 

beim Fotoprozess, zum Registrieren beim Verpressen und zum Registrieren beim Bohren 

verwendet werden. Die Prepregs werden im Bereich der Bohrungen der Innenlagen größer 

freigestellt, um ein Zufließen der Registrierlöcher bzw. ein Verbacken mit den 

Registrierstiften zu vermeiden. 

Will man die beim Ätzen der Innenlagen auftretende Längenänderung nicht bereits als erste 

Verschiebung des Registriersystems haben, kann man das Registriersystem unter 

Zuhilfenahme einer Registrieroptik nach dem Ätzen stanzen. Man benötigt dann jedoch ein 

weiteres System, um das versatzfreie Belichten der Vorder- und Rückseite der Innenlagen 

zu sichern. 

Da das Basismaterial beim Verpressen schrumpft, sind gegenüberliegende Rundlöcher als 

System ungeeignet. Mindestens ein Loch muß als Langloch ausgeführt sein, um dem 

Material Spielraum zur Schrumpfung zu geben. Bei diesem Rundloch/Langloch-System geht 

die gesamte Schrumpfung zum Rundloch. Alternativ lässt sich an allen vier Seiten der 

Innenlagen ein Langloch einbringen. Die gesamte Schrumpfung geht bei diesem System 

dann zur Mitte. Das Fließverhalten der Prepregs, die im Randbereich nach aussen fließen, 

beeinflußt mit die Registriergenauigkeit des Multilayers. 

Das schwimmende Verpressen ohne Stiftformen stellt die Alternative zum Stiftsystem dar. 

Optisches Registrieren und Innenlagenregistrieren werden hierbei unterschieden. Beim 

optischen Registrieren werden beim Herstellen der Innenlagen die Registriersymbole 

mitgeätzt. 

Bei Multilayern mit einem Innenlagencore (4 Lagen) werden die Registriersymbole nach dem 

Pressen freigefräst und dann optisch aufgebohrt. Bei mehreren Cores lassen sich die 

Innenlagen über entsprechende Optiksysteme zueinander ausrichten und dann punktuell 

über die zwischen den einzelnen Innenlagen liegenden Prepregs verkleben. Nach dem 

Verpressen werden auch solche höherlagigen Multilayer über gebohrte, freigefräste 

Registriersymbole zentriert.




Basismaterial 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 2 

Seite 25 

Beim Innenlagenregistrieren werden die einzelnen Innenlagen mit einem gebohrten oder 

gestanzten Registriersystem versehen. Die einzelnen Innenlagencores werden über das 

Registriersytem mit Hilfe von Kunststoff-Stiften oder Metallhülsen miteinander verbunden 

und fixiert. Solch ein Multilayer lässt sich dann schwimmend ohne Stiftwerkzeug verpressen. 

5.4 Qualitätsmerkmale und Testmethoden 

Der Haftverbund der Innenlagen zueinander wird über die Prepregs erzeugt. Die Prepregs 

können über die Parameter Harzgehalt, Fluß, Reaktivität und Schmelzviskosität 

charakterisiert werden. Ein hoher Harzgehalt ist insbesondere dann wichtig, wenn viele 

topographischen Unebenheiten bzw. Bohrungen gefüllt werden müssen. 

Beim fertigen Multilayer ist es wichtig, die Festigkeit des Haftverbundes, die komplette 

Aushärtung, die Porenfreiheit, das Schrumpfverhalten der Innenlagen und die 

Hitzebeständigkeit zu prüfen. 

Den Haftverbund prüft man normalerweise durch eine Zerreißmaschine, die die Kraft mißt, 

die erforderlich ist, um einen interlaminaren Haftverbund aufzureißen. Bei FR-4 findet man 

dabei Werte größer 900 N/mm. Bei Multilayer liegen die Werte normalerweise höher als bei 

starrem Laminat. 

Die komplette Aushärtung läßt sich zusammen mit der Messung der 

Glasumwandlungstemperatur prüfen. Ein Unterschied von Tg1 zu Tg2 von kleiner als 4°C 

zeigt die komplette Aushärtung des Multilayers an. 

Die Porenfreiheit des verpressten Multilayers lässt sich im Schliff, zusammen mit dem 

Innenlagenversatz als auch durch Abätzen der Kupferfolie visuell prüfen. 

Das Schrumpfverhalten der Innenlagen wird mit Röntgengeräten geprüft. Die 

Hitzebeständigkeit der Multilayer prüft man normalerweise im Lötbad nach MIL-P-13949. 

Elektrische Prüfungen der dielektrischen Eigenschaften des Basismaterials lassen sich 

bedingt am fertigen Multilayer durchführen.


Allgemeines 


Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 1 

Bohrungen erfüllen in der Leiterplatte verschiedene Aufgaben. Sie dienen der Aufnahme der 

Leiterplatte für folgende Fertigungsprozesse und zur Befestigung der Bauteilanschlüsse bei 

Einsteckmontage. Für Leiterplatten mit mehr als einer Leiterebene erfolgt die Kontaktierung 

durch die Metallisierung der Bohrlochwandung, wobei die angeschnittenen Kupferschichten 

elektrisch leitend verbunden werden. 

Das Bohren erfordert höchste Präzision, da Bohrbild und Druckbild der Leitergeometrie 

paßgenau zugeordnet werden müssen. Bei doppelseitigen Leiterplatten sind es die 

Druckbilder der Vorder- und Rückseite (Bestückungs- und Lötseite). Das Bohren von 

mehrlagigen Leiterplatten (Multilayer) erfolgt nach dem Verpressen der geätzten Innenlagen. 

Dabei orientieren sich die zulässigen Toleranzen des Bohrversatzes an den Größen der 

Pad’s bzw. Antipad’s in den Innenlagen.



Bohren 

Schematische Inhaltsdarstellung 

Wareneingangskontrolle / Bohrer Pkt. 1 

Bohrermanagement Pkt. 2 

Paketieren Pkt. 3 

Bohrmaschine / Einrichten Pkt. 4 

Bohrer / Bohrdaten Pkt. 5 

Beladen der Bohrmaschine Pkt. 6 

Bohren / Bohrtechnologie Pkt. 7 

Entladen der Bohrmaschine Pkt. 8 

Vereinzelung der Paketierung Pkt. 9 

Qualitätssicherung Pkt. 10 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 2


Paketieren 


Bohren 

Prozeßablauf beim Bohren 

Bohrer Bohrermanagement 

Bohrdaten 

Bohren Nachschleifen 

Vereinzeln 

Prüfen 

1 Wareneingangskontrolle / Bohrer 

Bohrer Verschleißprüfung 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 3 

Aufgrund der unterschiedlichen Materialstruktur von Leiterplatten können beim Bohren nur 

Vollhartmetall-Spezialbohrer eingesetzt werden. Um einen sicheren Prozeßablauf zu 

gewährleisten kommt der Eingangskontrolle eine entscheidende Bedeutung zu. Die 

Wareneingangskontrolle der Bohrer sollte sich auf folgende Hauptkriterien beschränken: 

• Bohrer-Nenndurchmesser 

• Spirallänge (Nutlänge) L2 

• Schneidengeometrie der Bohrerspitze 

Auf den nachfolgenden Seiten 4 und 5 sind die Abmessungen der Bohrer sowie die 

Schneidengeometrie der Bohrerspitze dargestellt.



Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 4



Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 5


1.1 Handhabung der Werkzeuge 


Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 6 

Zur Prüfung des Bohrerdurchmessers sollte ein optisches Meßverfahren verwendet werden, 

um mechanische Beschädigungen am Bohrer zu vermeiden. 

Nach der Prüfung sind die Bohrer wieder in ihre Originalverpackungen zu stecken. Damit ist 

ein sicherer und beschädigungsfreier Transport der Werkzeuge gewährleistet (auch zum 

Nachschleifen). 

2 Bohrermanagement 

Unter Bohrermanagement ist die Bohrerverwaltung und -vorbereitung sowie das 

Werkzeughandling mit der Werkzeugkassettenverwaltung zu verstehen. 

Über die Bohrerverwaltung wird die auftragsspezifische Bohrerzusammenstellung 

vorgenommen. Hierbei werden die Bohrer magaziniert. Aus den Kassetten wechselt die 

Maschine nach Vorgabe im Bohrprogramm die Bohrer nach Durchmesser und Standzeit 

vollautomatisch aus. 

Um beim Microbohren das Werkzeughandling zu vereinfachen, wurde das Euromagazin 

entwickelt. Das Euromagazin besteht aus einem linearen Streifen aus Kunststoff, der 

insgesamt 11 Werkzeugpositionen aufweist. Bestückt wird das Euromagazin jedoch nur mit 

10 Werkzeugen. Der zusätzliche Leerplatz wird hierbei zur optischen Trennung von neuen 

und gebrauchten Werkzeugen benutzt. In Bild 1 ist eine Werkzeugkassette mit 600 Bohrern 

und Euromagazinen dargestellt. 

Bild 1: Werkzeugkassette mit 600 Bohrern und Euromagazinen



Bohren 

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Seite 7 

Die Werkzeugkassetten-Verwaltung ist ein entscheidender Faktor zur Erhöhung der 

Produktivität beim Bohren. Bei manuellen Bohrmaschinen kommen heute 100 oder 200 

Werkzeuge pro Spindel zum Einsatz. Bei den automatischen Bohrmaschinen sind 400 

Werkzeuge oder mit Euromagazinen 600 bis 1.200 Werkzeuge je Bohrkopf notwendig (Bild 

2). Um diese Vielzahl von Werkzeugen verwalten zu können, ist ein separater 

Werkzeugbestückungsplatz erforderlich. 

Die Aufgabenstellung, Werkzeugkassetten für die Produktion zur Verfügung zu stellen, kann 

auf unterschiedliche Weise gelöst werden. Eine Möglichkeit besteht darin, mit Standard- 

Werkzeugkassetten zu arbeiten. Dabei wird für alle Aufträge die gleiche 

Kassettenbestückung gewählt. Die andere Möglichkeit besteht darin, die Bestückung der 

Werkzeugkassetten exakt am Bedarf eines zu produzierenden Auftrages durchzuführen. Die 

so erzeugten Werkzeugkassetten werden als auftragsspezifische Werkzeugkassetten 

bezeichnet. Ihre Bestückung ist für jeden Auftrag anders. 

Manuelle Maschinen 

100 Werkzeuge 

200 Werkzeuge 

Werkzeugverwaltung 

Werkzeug- 

Bestückungsplatz 

Autom. Maschinen 

400 Werkzeuge 

Euro -Magazin 

200 Werkzeuge 

200 Werkzeuge 

Bild 2: Werkzeugverwaltung bei manuellen und automatischen Maschinen 

Die Bestückung von Standard-Werkzeugkassetten wird so gewählt, daß alle in der 

Produktion benötigten Werkzeuge mindestens einmal in der Kassette vorhanden sind.



Bohren 

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Seite 8 

Häufig benötigte Werkzeuge sind mehrfach vorhanden (Schwesterwerkzeuge). Gewechselt 

werden die Kassetten entweder, nachdem mehrere Aufträge bearbeitet wurden, oder wenn 

für einen Werkzeugtyp kein Schwesterwerkzeug mehr vorhanden ist. 

Bei den auftragsspezifischen Werkzeugkassetten erfolgt die Bestückung der Kassetten 

aufgrund des zu fertigenden Auftrages. Dazu steht eine Software zur Verfügung, welche die 

Belegung der Kassette generiert. Vom Bediener sind nur die Losgrößen und die Namen der 

Bohrprogramme einzugeben. Aus dem Bohrprogramm, den Bohrparametern und den 

Losgrößen wird der Werkzeugbedarf ermittelt und ein Datensatz für die Werkzeugkassette 

erstellt. 

Vorteile der auftragsspezifischen Kassetten gegenüber Standard-Werkzeug-kassetten: 

• optimale Ausnutzung der Kassettenkapazität 

• keine Unterbrechung der Produktion durch fehlende Werkzeuge, da genau bekannt 

ist, wann die Kassetten getauscht werden müssen 

Der Werkzeugbestückungsplatz besteht aus einem grafischen Werkzeugkassetten-Editor 

und einer Vorrichtung zur Aufnahme der Werkzeugkassetten. Der grafische 

Werkzeugkassetten-Editor ist ein effektives Hilfsmittel zum Erstellen neuer und zum 

Bestücken abgelaufener Werkzeugkassetten. Mit ihm lassen sich sowohl Einzelwerkzeuge 

als auch Euromagazine verwalten. 

2.1 Bohren mit Distanzring 

Zur Positionierung des Bohrers in der Bohrspindel wird ein Kunststoff-Distanzring in Bezug 

zur Bohrerspitze auf den Spannschaft gepreßt. Von der genauen Position des Ringes stellt 

die CNC-Steuerung einen Bezug zur Bohrerspitze her. 

2.2 Bohren ohne Distanzring 

Bei diesem Bohrverfahren wird die 0-Position der Z-Achse nach jedem Werkzeugwechsel 

mittels einer mechanischen Kalibrierstation oder durch ein Lasermeßgerät (siehe Kapitel 4.2) 

geprüft und danach der Bohrhub ausgeführt. Der Bezug zur Bohrerspitze wird hierbei über 

die Werkzeuglänge vorgegeben. 

Für Leiterplattenbohrmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel werden die Bohrer 

aus den Magazinen entnommen und in die Bohrspindel eingeführt. Anschließend erfolgt die 

Klemmung am Werkzeugschaft durch die Spannzange in der Spindel.


2.3 Bohrerverschleiß / Nachschleifen 


Bohren 

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Seite 9 

Die mögliche Bohrstrecke (Hubzahl x Paketdicke) ist abhängig von Basismaterial, Schnittund 

Vorschubgeschwindigkeit, Bohrerdurchmesser, geforderter Bohrlochqualität und 

Werkzeug. 

Bei durchmetallisierten Leiterplatten aus FR4-Material gelten folgende Richtwerte: 

Bohrerdurchmesser 0,3 mm, Bohrstrecke 3 bis 7 m 



Nach Erreichen der Richtwerte können die Werkzeuge bis maximal 3 x nachgeschliffen 

werden. Beim Nachschleifen wird immer nur die Bohrerspitze regeneriert. Die 

Nebenschneiden werden bei zu langem Einsatz des Bohrers ebenfalls abgenutzt. Deshalb 

die Limitierung auf dreimaliges Nachschleifen (Bild 3). 

3 Paketieren 

Bild 3: Nachschliff beim Bohrer 

Für die Serienbearbeitung werden aus Rationalisierungsgründen mehrere Zuschnitte - 

zusätzlich mit Bohrunter- und Bohrauflagen - übereinander gestapelt. 

Zweck der Bohrunterlage: Verminderung von Bohrgrat, 

Auslauf der Bohrerspitze 

Zweck der Bohrauflage: Verminderung von Bohrgrat, 

Schutz der Kupferkaschierung, 

Werkzeugreinigung 

Als Bohrunterlagen werden verwendet: 

• Phenolharzpapier



Bohren 

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Seite 10 

• speziell gefertigte Holzspanplatten, mit und ohne Kaschierungen aus Papier oder 

Melaminharz. Die üblichen Plattendicken betragen 2 - 5 mm. 

Als Bohrauflagen kommen zum Einsatz: 

Material 

Phenolharzhartpapier 0,4 - 0,5 mm alle 

Aluminiumblech Leg. F 0,2 - 0,3 mm > 0,2 mm 

Kunststoff-Folie 0,1 mm < 0,2 mm 

Anmerkung: 

Bei der Verwendung von Aluminiumfolien (unter 0,24 mm) entsteht das Problem der 

„Blasenbildung“: Durch den hohen Anpreßdruck des Niederhalters (20-30 kp) wird die Al- 

Folie deformiert. Die Folie wölbt sich in die Niederhalteröffnung hinein (Bild 4). Dies führt zu 

Gratbildund und Bohrerverlauf. Außerdem kann die Position des Bohrers beim Auftreffen auf 

die Aluminiumfolie verlaufen. Eine Abhilfe wird durch eine möglichst kleine Bohrung im 

Niederhalter-Druckring erreicht. 

Bild 4: Blasenbildung der Aluminiumfolie


3.1 Paketieren mit Stiften 


Bohren 

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Seite 11 

In das zusammengelegte Paket werden mit einer Bohr- und Verstiftmaschine nacheinander 

die Stiftaufnahmebohrungen eingebracht und die Stifte eingepreßt. Die Stifte dienen zum 

Zusammenhalten des Paketes und als Aufnahmestifte zum Registrieren auf dem 

Maschinentisch. Stiftdurchmesser und Stiftlänge sind auf den Bohrmaschinentisch 

abzustimmen. 

3.2 Paketieren ohne Stifte 

Das Arbeiten ohne Stifte setzt den Einsatz von Zuschnitten mit genauen Kanten voraus und 

wird immer häufiger eingesetzt. Die Fixierung der Zuschnitte als Paket erfolgt mit einem 

selbstklebenden Bandabschnitt von der Oberseite über die Kante zur Unterseite des 

Paketes. Pro Kante wird ein Klebestreifen gesetzt. Das Positionieren des Paketes wird über 

feste und pneumatisch betätigte Anschläge auf dem Maschinentisch vorgenommen. Diese 

Anschläge sind gleichzeitig als Spannpratzen ausgebildet, die für eine spielfreie 

Aufspannung des Paketes sorgen. 

4 Bohrmaschine / Einrichten 

Leiterplattenbohrmaschinen stehen als Ein- oder Mehrspindel-Ausführung zur Verfügung. 

Der Grundaufbau der heutigen Bohrmaschinen ist bei den meisten Herstellern aus Granit 

gefertigt, wobei das Prinzip der geteilten Achsen am häufigsten anzutreffen ist. Die Führung 

der X- und Y-Achse erfolgt durch Prä-zisionsluftlager mit einer Luftspaltkompensation. 

Dieses Prinzip kompensiert jede Längenänderung zwischen Granit, Traversenschlitten und 

Maschinentisch bei Temperaturschwankungen. 

Die moderne CNC-Steuerung ermöglicht in Verbindung mit den Achsantrieben und den 

linearen Meßsystemen ein schwingungsfreies Positionieren der X- und Y-Achse bei 

optimalen Positionierzeiten und höchster Positioniergenauigkeit. Die bisher eingesetzten 

DC-Servomotoren werden heute durch AC-Servomotoren ersetzt, die entscheidende Vorteile 

aufweisen: Sie sind bürstenlos, wartungsfrei, bieten eine sehr gute Dynamik und höhere 

Leistungen bei gleicher Motorabmessung. 

Um die Bohrzeiten und damit die Durchlaufzeiten zu halbieren, wurde die TWIN- 

Bohrmaschine entwickelt. Bei diesem Maschinentyp ist die X-Achse mit zwei Bohrköpfen 

ausgestattet, die mittels zweier CNC-Achsen das Leiterplattenpaket gleichzeitig bohren (Bild 

5). Dadurch ergibt sich eine höhere Produktivität, die bei 70 % bis 100 % liegt. Dieser 

Maschinentyp ist einer Zweispindel-Maschine in bezug auf Produktivität nahezu 

gleichzusetzen.


Bild 5: Innenraum einer TWIN-Bohrmaschine 

4.1 Bohrköpfe mit Bohrspindeln 


Bohren 

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Seite 12 

An dem Traversenschlitten sind die Bohrköpfe befestigt. Diese nehmen die Bohrspindeln 

auf. Die Hubbewegung der Bohrspindeln erfolgt über die Z-Achsensteuerung. Dem Z- 

Achsenvorschub kommt hierbei eine entscheidende Bedeutung zu. Eine optimale Lösung 

wird durch den Einsatz der Multi-Z-Achse (Bild 6) erreicht. Hierbei erfolgt die Hubbewegung 

der Bohrköpfe durch einzelne Kugelgewindetriebe in Verbindung mit einzelangetriebenen 

AC-Motoren. 

Beim Bohren kommen heute überwiegend luftgelagerte Spindeln mit einem Drehzahlbereich 

von 20.000 - 125.000 U/min zum Einsatz. 

Bild 6: Bohrkopf mit AC-Antrieb



Bohren 

4.2 Bohrerbruchkontrolle und Lasermeßsystem 

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Seite 13 

Die Bohrerbruchkontrolle überwacht den ordnungsgemäßen Zustand der Werkzeuge 

während des Bohrens. Zur ständigen Kontrolle ist im Niederhalter eine Lichtschranke 

eingebaut, die folgende Maschinenfunktionen überwacht: Werkzeugaufnahme aus dem 

Magazin, Werkzeugablage im Magazin und Werkzeugbruch beim Bohren (Durchmesser bis 

0,2 mm). 

Beim Mikrobohren wird die Position des gebohrten Loches in starkem Maße von der 

Rundlaufabweichung der Bohrspindel und des Mikrobohrers beeinflußt. Hierbei ist zu 

beachten, daß sich beide Toleranzen im ungünstigsten Fall addieren können. Die 

berührungslose Überprüfung der Rundlaufabweichung kann mit einem speziellen 

Lasermeßgerät automatisch nach jedem Werkzeugwechsel durchgeführt werden (Bild 7). 

Die Messung erfolgt dynamisch mit der programmierten Drehzahl am Maschinentisch für 

jede Bohrspindel. Weiterhin können Durchmesser und Einspannlängen der Bohrer 

kontrolliert werden. 

Bild 7: Systembild des Lasermeßgerätes 

4.3 DNC-Betrieb mit Vernetzung 

Bohrmaschinen können im DNC-Betrieb ohne jegliche Datenträger in der Produktion 

arbeiten. Der Abruf von Programmen aus der DNC-Anlage erfolgt direkt vom 

Maschinenbediener an der CNC-Steuerung. Dazu gibt der Bediener lediglich die 

Bezeichnung des gewünschten Programmes ein. Die DNC-Anlage sucht jetzt auf der 

Festplatte nach dem gewünschten Programm und sendet es an die Steuerung. 

Eine weitere Vereinfachung besteht darin, das Programm mit Hilfe eines Barcode-Lesers an 

der Maschine über den Barcode-Streifen auf den Auftragspapieren einzulesen. 

Der Datenaustausch zwischen den Steuerungen der Bohrmaschinen, dem Leitrechner 

(Panel-Manager) und weiteren Rechnern (DNC) erfolgt über ein Ethernet Netzwerk. Für eine 

Gruppe von Maschinen ist ein Fileserver installiert. Der Fileserver dient zur Speicherung



Bohren 

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3711, 

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Seite 14 

lokaler Daten und als Brücke zu anderen Rechnern bzw. Netzen (DNC). Eine Anbindung an 

unterschiedliche Netzwerksysteme ist möglich. 

4.4 Einrichten der Bohrmaschine 

Beim Einrichten der Bohrmaschine ist zu prüfen, welche Leiterplattentypen (wie z.B. 

einseitige LP, doppelseitige LP oder Multilayer) zu bohren sind. Diese Informationen sind 

den Auftragspapieren des jeweiligen Bohrauftrages zu entnehmen. Anhand der 

Auftragspapiere ist die Maschinenzuordnung ebenfalls festgelegt. 

Speziell bei Multilayern werden zur Fixierung der Leiterplatten auf dem Maschinentisch vier 

Aufnahmebohrungen (Soft-Tools) in Kunststoffeinsätze gebohrt. Diese Einsätze sind 

entweder im Maschinentisch integriert oder auf Aluminium-Adapterplatten montiert. Nach 

dem Bohren der Soft-Tools werden vier Aufnahmestifte manuell eingesetzt, wodurch die 

Registrierung der Multilayer möglich ist. 

Vor dem eigentlichen Bohrvorgang wird mit Hilfe des graphischen Werkzeugkassetten- 

Editors die Werkzeugkassette auf die ausreichende Menge der benötigten Bohrer überprüft. 

Danach wird das Bohrprogramm mittels Diskette oder über die DNC-Anlage in die CNC- 

Steuerung der Bohrmaschine eingelesen. 

Bei manuell beladenen Bohrmaschinen werden anschließend die Leiterplatten-Pakete auf 

den Maschinentisch gelegt und fixiert. Durch Betätigung der Starttaste an der CNC- 

Steuerung erfolgt das Abarbeiten des Bohrprogrammes mit den unterschiedlichen 

Bohrdurchmessern. 

Bei automatisch beladenen Bohrmaschinen wird der Belader mit Leiterplatten-Paketen 

bestückt. Durch Betätigung der Starttaste an der CNC-Steuerung werden die Pakete auf den 

Maschinentisch transportiert, dort fixiert, und anschließend erfolgt das Abarbeiten des 

Bohrprogrammes wie bei den manuellen Bohrmaschinen.


5 Bohrer / Bohrdaten 

Bild 8 : DIN Bezeichnungen am Spiralbohrer 


Bohren 

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Seite 15 

Es wird mit Vollhartmetall-Bohrern gearbeitet, die sich durch hohe Verschleiß- und 

Biegefestigkeit auszeichnen. Überwiegend werden Bohrer mit einheitlichem Spannschaft 

3,175 mm (1/8") eingesetzt (Bild 8). 

5.1 Was ist Vollhartmetall ? 

Vollhartmetall ist ein naturhartes Sintermetall, das auf pulvermetallurgischem Wege 

hergestellt wird. Seine Hauptbestandteile Wolframcarbid (ca. 92 %), Kobalt (ca. 6 %) und 

weitere Zusätze werden pulverisiert, gepreßt und bei 1400° - 1500° C gesintert. 

Bei diesem Prozeß (Korngröße ca. 0,5 µ) sintern die Materialien zu einem dichten Rohling 

mit einer Vickershärte von ca. 1900 HV zusammen (zum Vergleich HSS ca. 850 HV). 

Die Werkstoffeigenschaften sind hohe Verschleißfestigkeit und Biegefestigkeit.


5.2 Bohrergeometrie 


Bohren 

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3711, 

Blatt 3.1 

Seite 16 

Der Anschliff der Bohrerspitze ist von größter Bedeutung. Beim Vierflächen-Anschliff wird 

jede Freifläche in zwei ebene Flächen aufgeteilt. Dadurch erhält das Zentrum des Bohrers 

eine definierte Spitze, die ihn besser zentriert. 

Die Winkel an der Schneide sind der erste Freiwinkel mit 15° und der zweite Freiwinkel mit 

30°. Der Spitzenwinkel ist vom Bohrerdurchmesser abhängig. Für den Durchmesserbereich 

von 0,1 bis 3,175 mm ist er 130°. Im Durchmesserbereich ab 3,2 mm beträgt er 165°. 

Die Problematik bei der Festlegung von Span- und Freiwinkel an einem Bohrer zum 

Bearbeiten von gedruckten Schaltungen liegt in den verschiedenen Materialien, die in einem 

Arbeitsgang bearbeitet werden sollen. Glasfasern, Epoxidharz und Kupfer verhalten sich 

beim Zerspanungsvorgang völlig verschieden, so daß letztlich nur ein Kompromiß zur 

Einstellung der Zerspanungsparameter geschlossen werden kann. 

5.3 Bohrdaten 

Die Arbeitsbedingungen für ein Werkzeug werden im wesentlichen durch Vorschub und 

Schnittgeschwindigkeit bestimmt. Dabei ist die Schnittgeschwindigkeit V die Geschwindigkeit 

in m/min, die von den Schneidenecken in Drehrichtung erreicht wird. 

Unter Vorschub S (mm/U) versteht man den Weg, den der Bohrer bei einer Umdrehung ins 

Material eindringt (Spanabnahme pro Umdrehung) oder als Z-Achsen-Vorschub (Meter pro 

Minute) ausgedrückt, den Weg, den der Bohrer in einer Minute ins Material eindringt. Auf 

Seite 17 sind übliche Zerspanungsparameter angegeben. 

6 Beladen der Bohrmaschine 

Die Beladung der Bohrmaschine kann manuell durch eine Bedienperson oder 

vollautomatisch mittels Beladesystem durchgeführt werden. 

Beim manuellen Beladen der Bohrmaschine wird das Leiterplattenpaket auf den 

Aufnahmeplatten des Maschinentisches registriert und der Ablauf des Bohrprogrammes 

durch Betätigung der Starttaste an der Bedieneinheit eingeleitet. Zur optimalen Registrierung 

der Leiterplatten auf dem Maschinentisch kommen folgende Aufnahmeplatten zum Einsatz: 

• spielfreie Zentrierung mittels pneumatischer Prisma- und Schlitzklemmung 

• zusätzliche Klemmung durch Pilze, die das LP-Paket auf die Aufnahmeplatten 

drücken (Bild 9 ) 

• Aufnahme von Multilayer: Hierbei werden spezielle Delrin-Buchsen nach einem 

Rastersystem in die eigentlichen Aufnahmeplatten eingeschraubt. Danach erfolgt 

das Bohren der vier Aufnahmebohrungen für die Multi-layer-Stifte mit den einzelnen 

Bohrspindeln. Diese Methode garantiert eine optimale Position der Multilayer-Stifte 

und damit eine hohe Biegefestigkeit zum Leiterbild.



Bohren 

Bild 9: Aufnahmeplatte mit Prisma-, Schlitz- und Pilzklemmung 

VDE/VDI 

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Blatt 3.1 

Seite 17 

Bei den vollautomatisch arbeitenden Bohrmaschinen erfolgt die Beladung mit Hilfe eines 

zusätzlich installierten Beladesystems. Hierbei unterscheidet man zwischen den zwei 

Ausführungsarten Autark- und In-Line-Produktion (Bild 10). Die Autark-Systeme werden in 

der "mannlosen Schicht" eingesetzt. Hierbei kommen Ein-Spindelmaschinen sowie Mehr- 

Spindelmaschinen mit zwei bis fünf Spindeln zum Einsatz. Bei den Multi-Stationsmaschinen 

sind drei bis sechs Ein-Spindel- oder Twin-Bohrmaschinen in einer Linie zusammengestellt. 

Alle Autark-Systeme stellen eine kostengünstige Lösung dar und ermöglichen eine



Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 18 

schrittweise Automatisierung bei günstiger Wirtschaftlichkeit. In Bild 11 und 12 ist eine 5spindlige 

Bohrmaschine mit autarker Beladung dargestellt. 

Autark-Systeme 

1-Spindler 

2 bis 5- Spindler 

Multi-Stationen 

Beladesysteme 

Bohren 

Bild 10: Ausführungsarten von Beladesystemen 

In-Line-Systeme 

1-Spindler 

2 bis 5- Spindler 

Die In-Line-Systeme kommen bei der Produktion von großen Losgrößen zum Einsatz. Diese 

automatisierten Bohrmaschinen sind verkettet und werden über ein gemeinsames 

Zuführsystem beladen. Bei der Verkettung von Ein-Spindlern oder TWIN-Bohrmaschinen 

erfolgt die Beladung der LP-Pakete mit Transportsystemen von hinten in die Maschine. 

Dieses Prinzip zeichnet sich durch eine gute Flexibilität aus, hat jedoch Nachteile: hohe 

Investitionskosten und großer Platzbedarf. Eine kostengünstigere Fertigung ist dagegen bei 

der Verkettung von 5 bis 6-Spindlern zu erzielen. Mit diesem System ergeben sich niedrigere 

Investitionskosten pro Spindel bei geringerem Platzbedarf.



Bohren 

Bild 11: 5-spindlige Bohrmaschine mit Beladesystem 

Bild 12: Riemenbelader der Maschine nach Bild 11 

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Seite 19


7 Bohren 


Bohren 

VDE/VDI 

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Seite 20 

Beim Bohren bestehen die ungünstigsten Bedingungen innerhalb der spanabhebenden 

Verfahren. Der Grund liegt in den unterschiedlichen Schnitt-verhältnissen entlang der beiden 

Hauptschneiden und an der Bohrerspitze. 

Im Zentrum ist die Schnittschwindigkeit Null, wobei der Vorschub der gleiche ist wie an den 

Schneidecken am Bohrerdurchmesser. Deshalb schneidet der Bohrer im Zentrum nicht, er 

drückt dort nur. Im Gegensatz dazu sind die Schnittverhältnisse an den Schneidecken am 

günstigsten. Hier ist die Schnittgeschwindigkeit am höchsten und die Schneidengeometrie 

wirkt sich auf den Schnitt optimal aus. 

Die zum Durchmetallisieren benötigte Lochwandqualität in Glas/Epoxid-Laminaten (ca. 20 - 

max. 40 µm Rauhigkeit) kann nur durch Bohren erreicht werden. Da der Lochdurchmesser 

durch die Metallisierung kleiner wird, müssen die Löcher größer als der Nenndurchmesser 

gebohrt werden. 

Beim Bohren von Mehrlagen-Leiterplatten wird wegen möglicher Harzver-schmierungen an 

der Schnittfläche der Cu-Innenlagen die Bohrtiefe (Paketdicke) sowie die max. Hubzahl des 

Bohrers im Vergleich zum Bohren der doppelseitigen Leiterplatten reduziert. Der größere 

Cu-Anteil bei Mehrlagen-Leiterplatten führt zu größerem Verschleiß des Bohrers 

(Wärmeverschleiß). 

Weiterhin ist eine gute Spanabsaugung erforderlich, um Spänestau und ein Überhitzen des 

Werkzeuges zu verhindern. Ungenügende Kühlung vermindert die Standzeit des 

Werkzeuges und verstärkt die Harzverschmierung an der Lochwandung. 

In Abhängigkeit vom Bohrerdurchmesser und Spirallänge ergibt sich die max. Bohrtiefe 

(Aspect Ratio) . 

7.1 Arbeiten mit Bohrern 

Folgende Aspekte sollten näher betrachtet werden, um dem Anwender zu vermitteln, wie 

gute Qualität beim Bohren erreicht wird: 

• Bohrparameter (siehe Tabelle) 

• Die Spirallängen sollten der Bohrtiefe angepaßt sein (Bild 13) 

• Die Spindel der Bohrmaschine und der Maschinentisch sollten so "schwingungsfrei" 

wie möglich sein. 

• Die Spannzange der Spindel und die Spannvorrichtung der Aufnahmeplatten 

müssen schmutzfrei arbeiten. 

Auf den Seiten 21 und 22 sind die unterschiedlichen Probleme beim Bohren, ihre möglichen 

Ursachen und deren Beseitigung dargestellt.



Bohren 

Fehlersuche beim Bohren von gedruckten Schaltungen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 21 

Problem Mögliche Ursachen Beseitigung 

Ungenaue 

• Bohrerverlauf 

• Auflagematerial 

Bohrloch- 

(Holzspanplatte-Alu-minium) 

positionierung 

verwenden 

• Spindelverlauf ist zu groß, oder 

Fixierung ungenügend 

• Vorschub verringern 

• Bohrergeometrie ist ungenau • Spindel überprüfen 

Toleranz der Bohrerspitze 

prüfen 

Spänewicklung • ungenügende Spanabsaugung • Absaugsystem säubern und 

am Bohrer 

• Vorschub zu gering 

prüfen 

(Kupferspäne sind zu lang) 

• Bohrer 3,175 mm hat keine 

• Vorschub erhöhen 

Spanleitnut (Kupferspäne sind • Bohrer mit Spanleitnut 

zu lang). 

(Spanbrecher) verwenden 

Schlechte 

• Verschmierungen durch • Spanabfuhr verbessern 

Oberflächenqualität schlechte Spanabfuhr 

• Schneidkanten und 

• Verschmierungen durch 

Parameter nochmals prüfen 

stumpfe oder ausgebrochene • Spindelverlauf überprüfen. 

Schneidkanten 

Qualität des Laminats 

• Plattenmaterial ungenügend 

ausgehärtet 

überprüfen. 

Bohrerbruch • Späne verkleben die Spannuten • Bohrer verwenden, der für 

die Schnittbedingungen 

geeignet ist (Geometrie) 

• zu viel Schnittdruck 

• Vorschub verrringern 

• Spindelverlauf 

• Spindel auf Verlauf prüfen 

• Auflagematerial mit 0,3 mm 

• Bohrerverlauf 

Dicke verwenden 

Nagelkopfbildung • Der Bohrer ist stumpf oder • Bohrerschneidkanten auf 

beschädigt. 

Ausbrüche/Verschleiß prüfen 

• Vorschub reduzieren 

• Der Vorschub ist zu hoch. • Verweilzeit verkürzen 

• Verweilzeit des Bohrers in der • Schnittbedingungen auf das 

untersten Bohrung ist zu lang. verwendete Laminat 

• falsche Schnittparameter 

abstimmen.



Bohren 

Problem Mögliche Ursachen Beseitigung 

Deformation 

an der Eintrittsund/oder 

untersten Bohrung 

• falsche Schnittparameter 

• beschädigter oder 

verbrauchter Bohrer 

• zu geringer Niederhalterdruck 

Harzverschmierung • zu hohe Temperatur beim 

Bohren 

Deformation der 

Innenlagen 

• Wegen schlechter Spanabfuhr 

erhitzen sich die Späne 

zwischen Bohrwand und 

Bohrerrücken 

• Laminat nicht genügend 

ausgehärtet 

• Bohrer verschlissen oder 

ausgebrochen. 

• zu hohe mechanische Kräfte 

während des Bohrens: 

a) Späne verkleben die Spannut 

b) Bohrer ist stumpf 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 22 

• Vorschub wie in der 

Parametertabelle empfohlen 

• Auflagematerial 0,3 mm dick 

verwenden 

• Niederhalterdruck auf 

20 kp erhöhen 

• Vorschub erhöhen, 

Schnittgeschwindigkeit 

reduzieren 

• Spanabfuhr überprüfen, 

Köpfchenbohrer 

verwenden, dadurch weniger 

Berührungsfläche beim Bohren 

• Laminat überprüfen 

• Bohrer auf Ausbrüche oder 

Verschleiß prüfen 

• Spanabfuhr des Bohrers 

verbessern 

• Späneförderung prüfen, 

• schlechter Laminatverbund Vorschub verringern 

Gratbildung an • Bohrerschneidkanten sind • Bohrerschneidkanten und 

der Eintritts- und/ ausgebrochen oder abgenutzt. Schnittbedingungen nochmals 

oder untersten • Vorschub zu hoch 

überprüfen 

Bohrung 

• Vorschub reduzieren, 

Auflagematerial mit 0,3 mm 

• Unterlagematerial zu weich Dicke verwenden 

• Unterlagenmaterial 

• zu wenig Niederhalterdruck auswechseln 

(Punkt 1 und 2 sind 

gewöhnlich die Ursache für 

Gratbildung an der 

Bohrungsoberseite, Punkt 3 

und 4 an der 

Bohrungsunterseite) 

• Niederhalterdruck überprüfen 

Ausgasung • schlechte Metallisierung • Metallisierung prüfen 

• rissige Oberfläche der • Problem: schlechte 

Bohrwandung 

Oberflächenqualität 

• falsche Schnittparameter • Parameter prüfen 

• Restfeuchtigkeit im Laminat • Laminat tempern


Bild 13: Formel zur Bestimmung der Bohrtiefe 

7.2 Ausspänautomatik 


Bohren 

VDE/VDI 

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Blatt 3.1 

Seite 23 

Beim Bohren von Multilayer-Schaltungen ab einer Dicke von 3 bis 4 mm und einer Bohrer- 

Spirallänge von 5 mm ist es wegen der besseren Späneabfuhr sinnvoll, 2 bis 3 mal 

auszuspänen. Hierfür ist die CNC-Steuerung mit einer speziellen Software ausgerüstet. Über 

die Programmierung wird die zyklische Bohrtiefe und damit die Anzahl der Ausspänungen 

vorgegeben. Hierbei können zwei unterschiedliche Verfahren, nämlich das Ausspänen mit 

Spanbrechen und das Ausspänen mit Rückhub eingesetzt werden. Beim Ausspänen mit 

"Spanbrechen" wird der Bohrer nach einer Bohrtiefe von etwa 5 xd ca. 0,2 mm abgehoben 

und dadurch der Span gebrochen (Bild 14). Dieses Verfahren ist günstiger als Ausspänen 

mit vollem Rückhub, da die Wärmeentwicklung im Bohrloch geringer ist und somit eine



Bohren 

VDE/VDI 

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Blatt 3.1 

Seite 24 

bessere Lochqualität erreicht wird. Das Ausspänen mit "vollem Rückhub" hat sich bei 

Material mit hohem Cu-Anteil und beim Bohren von Cu und Aluminium bewährt. 

Bild 14: Ausspänen mit Spanbrechen 

7.3 Tiefenbohren (Sacklochbohren) 

Der Bedarf an hochkomplexen, elektronischen Baugruppen führt zum vermehrten Einsatz 

von hochwertigen Leiterplatten mit feinsten Leiterzügen und Mikrobohrungen. Multilayer sind 

heute nicht nur in der High-Tech-Fertigung, sondern auch in der Massenproduktion 

anzutreffen. Bei derartigen Leiterplatten werden in zunehmendem Maße Sacklochbohrungen 

als elektrische Verbindungsbohrungen eingesetzt. Hierbei kommt es darauf an, daß eine 

bestimmte Innenlage von der Oberfläche der Leiterplatte mit einer hohen Tiefengenauigkeit 

angebohrt wird.



Bohren 

Bild 15: Schliffbild beim Sacklochbohren (Kontaktbohren) 

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Blatt 3.1 

Seite 25 

Beim herkömmlichen Tiefenbohren ist dafür jeder Bohrkopf mit einem zweiten Meßsystem 

und einer Laser-Kalibrierstation ausgerüstet. Mit Hilfe des Lasers und des zweiten 

Meßsystems wird der Abstand zwischen Niederhalter-Unterkante und Bohrerspitze bezogen 

auf die ML-Oberfläche exakt gemessen. Entsprechend der Programmierung ist es somit 

möglich, Sacklöcher von der Leiterplattenoberfläche aus in der gewünschten Tiefe mit der 

Toleranz von ± 25 µ zu bohren. 

Durch die Verringerung der Leiterhöhe bei den Innenlagen werden die Multilayer in Zukunft 

mit immer geringerer Dicke gefertigt. Für diese neue Technologie ist die obige Toleranz 

nicht mehr ausreichend. Bei derartigen Multilayern wird eine Toleranz von ± 15 µ gefordert. 

Um diese höhere Tiefengenauigkeit unter Produktionsbedingungen sicherzustellen, wurde 

das Kontaktbohren entwickelt. Das Kontaktbohren arbeitet in der Weise, daß beim Auftreffen 

des Bohrers auf der oberen Kupferschicht ein Signal für die CNC-Steuerung erzeugt wird. 

Durch dieses Signal wird die Position des Bohrkopfes (Z-Achse) gespeichert und von dort 

aus die genaue Tiefe berechnet. Da bei diesem neuartigen Verfahren keinerlei mechanische 

Elemente die Tiefengenauigkeit beeinflussen, wird die Toleranz von ± 15 µ im 

Produktionsprozeß sicher eingehalten. In Bild 15 ist ein Schliffbild dieses neuartigen 

Verfahrens dargestellt.


7.4 Quickdrill 


Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 26 

Die Bohrköpfe arbeiten bei diesem Bohrverfahren mit einer Z-Achsen-Kompensation, so daß 

unterschiedliche Pakethöhen in kürzester Zeit automatisch gefertigt werden können. Beim 

ersten Aufsetzen des Niederhalters auf das Leiterplatten-Paket wird die Dicke des Paketes 

erfaßt und beim Bohren der weiteren Löcher durch die Software der Z-Achsensteuerung 

ständig kompensiert. Bei unterschiedlichen Pakethöhen wird somit nur der geringstmögliche 

Z-Achsenhub ausgeführt, was ein Bohren in der kürzesten Zeit ermöglicht. 

8 Entladen der Bohrmaschine 

Nachdem das Bohrprogramm mit den unterschiedlichen Bohrdurchmessern abgearbeitet 

wurde, erfolgt das Entladen der Bohrmaschine. 

Die Leiterplatten-Pakete werden bei den manuellen Bohrmaschinen dem Maschinentisch 

entnommen. Danach werden die Decklage entfernt und die Stifte mit Hilfe einer Handpresse 

aus dem Leiterplatten-Paket herausgedrückt. Anhand eines dem Auftrag zugeordneten 

Filmes werden die gebohrten Leiterplatten stichproben-artig und visuell auf das 

Vorhandensein aller Bohrungen geprüft. 

Bei automatischen Bohrmaschinen werden die Leiterplatten-Pakete dem Belader 

entnommen. Danach erfolgt ebenfalls das Entfernen der Decklage, das Entstiften und die 

Stichprobenkontrolle mittels Film. 

9 Vereinzeln der Pakete 

Bei den verstifteten Paketen werden die Paketierstifte mit einer Handpresse oder einer 

pneumatischen Entstiftmaschine aus dem Paket herausgedrückt. Die Stifte werden wieder 

verwendet. 

Bei unverstifteten Paketen werden die Klebestreifen von Hand abgezogen. Danach ist die 

Vereinzelung möglich. 

10 Qualitätssicherung 

Zur Qualitätssicherung der gebohrten Leiterplatten werden folgende Kontrollen ausgeführt: 

• Vollständigkeit aller Bohrungen: 

visuell mit Bohrkontrollfilm auf Leuchtkasten 

• Versatz zum Aufnahmeloch / Rasternullpunkt: 

visuell mit Bohrkontrollfilm auf Leuchtkasten oder



Bohren 

unter Verwendung einer Koordinatenmeßmaschine oder 

eines optischen Inspektionssystems 

• Versatz innerhalb des Bohrbildes: 

visuell mit Bohrkontrollfilm auf Leuchtkasten, oder 

unter Verwendung einer Koordinatenmeßmaschine, oder 

eines optischen Inspektionssystems 

• Gratbildung: 

visuelle Beurteilung, Tasten (Fühlen) mit der Fingerspitze 

• Lochwandung: 

Lochwandrauhigkeit sowie der Verschmierungsgrad und Nagelkopfbildung 

werden erst nach der Durchkontaktierung beurteilt 

• Lochwandeigenschaften: 

metallografischer Schliff, ggf. vorherige Metallisierung erforderlich, 

nur bedingt durch mikroskopische Betrachtung (Fischaugenmikroskop) 

• Bohrgenauigkeit der Lochposition (Positioniergenauigkeit) 

Bild 15: Faktoren, welche die Positioniergenauigkeit beeinträchtigen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 27



Bohren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 28 

Die einfachste Methode zur Überprüfung der Leiterplatte auf Vollständigkeit aller Bohrungen 

erfolgt mittels Film und Leuchttisch. Bei der Qualitätssicherung durch einen Scanner werden 

die Bohrungen automatisch auf Vollständigkeit in Verbindung mit dem Bohrprogramm 

kontrolliert. 

Die Qualität der Lochwandeigenschaft ist entscheidend für das Ergebnis der 

Durchkontaktierung. Die Bohrung darf für die Aufnahme der Kupferschicht weder "zu rauh" 

noch "zu glatt" sein. Bei üblicher Qualität ist eine Rauhtiefe von R t = 15 µm anzustreben. 

Dieser Wert ermöglicht eine gute Haftung in Verbindung mit einer gleichmäßigen Dicke der 

Kupferschicht. 

Bei der Prüfung der Bohrgenauigkeit werden die Lochpositionen gemessen. Um hierbei eine 

eindeutige Aussage zu erhalten, werden am günstigsten 100, mindestens jedoch 50 

Bohrungen auf das gesamte Bohrformat verteilt, gebohrt und anschließend vermessen. 

Hierbei ist zu beachten, daß die Testplatte beim Bohren nicht verschoben wird und nur neue 

Bohrer eingesetzt werden. Sinnvoll ist ebenfalls, mindestens drei Werkzeugwechsel im 

Testprogramm durchzuführen. Da bei dieser Maschinenprüfung jeglicher Bohrerverlauf 

ausgeschlossen sein muß, werden folgende Parameter zugrunde gelegt: 

• Bohrdurchmesser: 1,3 mm bis 2,0 mm 

• Spirallänge: Minimum 

• Material: 1 Platte FR4, beidseitig Cu-beschichtet 

• Deckplatte: HP oder Al 

• Raumtemperatur: 22°C ± 1°C (Bohren / Messen) 

Bei der Prüfung der Bohrgenauigkeit kommen das Linearverfahren oder firmenspezifische 

Prüfprogramme zur Anwendung (VDI, DGQ 3441 u. 3444). Bei allen Programmen ist zu 

beachten, daß große Verfahrwege zugrunde gelegt und jeweils die X- und Y-Achse 

positioniert werden. Nur so ist eine eindeutige Genauigkeitsprüfung der Bohrmaschine 

sichergestellt. Zum Vermessen der Prüfplatten können drei verschiedene Maschinenarten 

eingesetzt werden: 

• Programmier- und Meßplatz 

• Koordinaten-Meßmaschine 

• optische Leiterplatten-Meßmaschine mit graphischer Darstellung und statistischer 

Auswertung (Bild 16).



Bohren 

Bild 16: Meßprotokoll mit graphischer Darstellung 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.1 

Seite 29


Allgemeines 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 1 

Fräskonturen der Leiterplatte erfüllen verschiedene Aufgaben. Sie müssen exakt zum 

Druckbild hergestellt und geometrisch an das Endprodukt angepaßt werden. Hierbei wird 

eine hohe Genauigkeit der Außen- und Innenkontur sowie eine sehr gute Kantenqualität 

gefordert. 

Das Konturenfräsen erfordert höchste Präzision, da Bohrbild, Druckbild und Fräskontur 

paßgenau zueinander gefertigt werden müssen. Diese hohen Qualitätsanforderungen 

können nicht mit dem herkömmlichen Formstanzen, sondern nur mit CNC-Fräsmaschinen 

erfüllt werden. Ergänzend zu diesem Schulungsblatt wird das Blatt 3.1 „Mechanische 

Bearbeitung, Bohren“ empfohlen.



Fräsen 


VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 2 

Maschinenkonzept Pkt. 1 

Fräsköpfe / Frässpindeln Pkt. 2 

Werkzeugwechsel / 

Fräserüberwachung Pkt. 3 

Aufnahmeplatten Pkt. 4 

Frästechnologie Pkt. 5 

Fräser Pkt. 6 

Fräsdaten Pkt. 7 

Tiefenfräsen Pkt. 8 

Kombinierte Bohr- und 

Fräsmaschinen Pkt. 9 

Qualitätssicherung Pkt. 10


1 Maschinenkonzept 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 3 

Die CNC-Fräsmaschinen unterscheiden sich in ihrer Konzeption grundsätzlich nicht von den 

Bohrmaschinen. Sie sind jedoch mit speziellen Zusatzfunktionen zum Fräsen ausgestattet 

(Bild 1). 

Bild 1: CNC-Fräsmaschine mit drei Fräsköpfen 

1.1 CNC-Steuerung 

Die eingesetzten CNC-Steuerungen gewährleisten in Verbindung mit den Achsenantrieben 

und den linearen Meßsystemen ein schwingungsfreies Positionieren der X- und Y-Achse bei 

hoher Positioniergenauigkeit. 

Zum Konturenfräsen ist die CNC-Steuerung mit einer speziellen Software ausgerüstet und 

ermöglicht die Bearbeitung von: 

• geraden Strecken 

• beliebigen Diagonalen 

• Kreisbögen 

• Vollkreisen 

• eine Kombination von Strecken, Diagonalen und Kreisbögen.


1.2 Bahnfehler 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 4 

Der Bahnfehler ist definiert als Differenz zwischen der programmierten Fräskontur (Sollwert) 

und der tatsächlichen Kontur an der Leiterplatte (Istwert). 

Der Bahnfehler muß so klein wie möglich sein (



Fräsen 

Bild 2: Fräskopf mit Einzelantrieb (Funktionsschema) 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 5



Fräsen 

Beim Konturenfräsen kommen folgende Spindeln zum Einsatz: 

2.1 Wälzgelagerte Frässpindeln: 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 6 

• Precise, SC 63, n = 15.000 - 60.000 U/min 


• Precise, SC 3063 H, n = 20.000 - 80.000 U/min 


(mit Fräserkühlung durch „Air Stream“ Funktion) 

2.2 Luftgelagerte Frässpindeln: 

• Precise, ASC 3063, n = 20.000 - 100.000 U/min 

• Westwind, W320, n = 15.000 - 80.000 U/min 

• Westwind, W1331-26, n = 20.000 - 125.000 U/min 

3 Werkzeugwechsel / Fräserüberwachung 

Um die Stillstandzeiten der Maschine zu verringern und die Produktionssicherheit zu 

erhöhen, wird der Multi-Werkzeugwechsel wie bei Bohrmaschinen eingesetzt (Bild 3). Als 

optimale Lösung hat sich hierbei der 300-fache Werkzeugwechsel bewährt. Das 

Werkzeugmagazin ist mit Fräsern von 0,8 bis 3,0 mm und Bohrern von 0,8 bis 6,35 mm für 

nichtdurchkontaktierte Durchmesser bestückt. Bei optimaler Nutzung des 

Werkzeugmagazins ist die Bestückung nur einmal pro Woche erforderlich (3- 

Schichtbetrieb). 

Zur Sicherung der Qualität und zur Fräserüberwachung wird wie bei Bohrmaschinen ein 

Lasermeßgerät für jeden Fräskopf eingesetzt (Bild 3). Dieses Meßsystem ermöglicht das 

berührungslose Messen von: 

• Fräserlänge 

• Fräserdurchmesser 

• Fräserbruch vor dem Ablegen in die Kassette



Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 7 

Bild 3: Fräskopf mit zweitem Meßsystem, Werkzeugmagazin (links) und Lasermeßgerät 

(unten) 

4 Aufnahmeplatten 

Bei der beschriebenen Frästechnik ist es zwingend notwendig, daß das Fräs-paket ohne 

Verzug des Fräsrahmens aufgespannt wird. Hierfür sind die Aufnahmeplatten mit einer 

Prisma-Schlitz- und Pilzklemmung versehen. Die Besonderheit dieses Systems liegt in der 

Pilzspannung. Die Pilzspannung ist mit sechs pneumatischen Spannern versehen, wobei 

jedes Element das Fräspaket mit 400 N spannt. Bei sechs Pilzen bedeutet dies, daß das 

Fräspaket mit 2400 N aufgespannt wird. Dadurch ist ein Verrutschen des Paketes absolut 

ausgeschlossen (Bild 4).


Bild 4: Aufnahmeplatte zum Fräsen 

5 Frästechnologie 

5.1 Fräsrichtungen 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 8 

Beim Fräsen der Außenkontur sollte entgegen dem Uhrzeigersinn, beim Fräsen der 

Innenkontur im Uhrzeigersinn gefräst werden (Bild 5). 

Bild 5: Fräsrichtungen für Außen- und Innenkontur


5.2 Ausfräsen von kleinen Teilen 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 9 

Bei den Fräsmaschinen kann ein kurzes Abschalten des Spanabsaugung mit 

einprogrammiert werden. Dieses Abschalten ist kurz vor der Beendigung des 

Fräsdurchganges notwendig. Das Abschalten hat den Vorteil, daß die Kleinteile beim 

Austauchen des Fräsers vom Niederhalter nicht angesaugt werden und beim neuerlichen 

Eintauchen den Fräser nicht zerstören. 

5.3 Niederhalter zum stegfreien Fräsen 

Um ein stegfreies Fräsen zu gewährleisten, wird ein spezieller Niederhalter zum stegfreien 

Fräsen eingesetzt. Diese Funktion kann wahlweise über die Programmierung auf dem 

Datenträger abgerufen werden. Hierbei ist die Fräsrichtung beliebig innerhalb eines 

Bereiches von 360° und einer Frässtrecke von ± 5 mm programmierbar (Bild 6). 

5.4 Multifunktions-Niederhalter 

Beim Fräsen sind drei Niederhalterkräfte zum Bohren (50 bis 240 N), Konturenfräsen (5 bis 

50 N) und Fertigfräsen (240 N) wahlweise durch die Programmierung abrufbar. Bei der 

neuen Frästechnologie wird der Multifunktions-Niederhalter eingesetzt. Dieser Niederhalter 

ist mit einer Bürste und einem Druckring aus Teflon ausgerüstet. Über das Fräsprogramm 

können die Funktionen Fräsen der Innen- und Außenkonturen mittels Bürste und stegfreies 

Fertigfräsen durch den Teflondruckring abgerufen werden (Bild 7). 

Bild 6: Niederhalter zum stegfreien Fräsen (Funktionsschema)


5.5 Verkleinern von Teilen 


Fräsen 

Bild 7: Multifunktions-Niederhalter 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 10 

Um beim Ausfräsen von kleinen Teilen eine Verstopfung des Niederhalters zu vermeiden, ist 

es sinnvoll, daß diese verkleinert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß mittels einer 

speziellen Software Kreisscheiben, Quadrate und Rechtecke in kleine Partikel aufgefräst 

und über die Absaugung problemlos abgeführt werden können. Ergänzend hierzu ist jede 

Frässpindel direkt hinter dem Niederhalter mit einem Absaugschieber ausgestattet, so daß 

bei Kleinteilen eine schnelle Absaugsperrwirkung erreicht wird (siehe Punkt 5.2). 

5.6 Stufenfräsen 

Beim herkömmlichen Fräsen können kleine Durchmesser (0,8 bis 2,0 mm) nur 1-2 lagig 

gefräst werden. Zur Steigerung des Produktivität wurde deshalb das Stufenfräsen entwickelt. 

Hierbei erfolgt das Fräsen mehrmalig in verschiedenen Ebenen (Bild 8).


Bild 8: Stufenfräsen (Funktionsschema) 

5.7 Deck- und Unterlage 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 11 

Beim Fräsen wird üblicherweise ohne Deckmaterial gearbeitet. Bei empfindlichen 

Oberflächen kommt jedoch Deckmaterial von 0,6 bis 0,8 mm Dicke zum Einsatz. Als 

Unterlagenmaterial wird eine Preßspanplatte von 2,5 mm Dicke verwendet. Auf diesem 

Material werden alle anfallenden Frästeile bearbeitet. Bei 30 unterschiedlichen Programmen 

pro Tag wird das Unterlagenmaterial etwa alle 2 Tage gewechselt. Beim Konturen-Fräsen 

können Plattenpakete von 5 bis 6 (6,4) mm bearbeitet werden. 

Bei manchen Fräsaufgaben ist es empfehlenswert, eine HG-Adapterplatte zu verwenden, 

die mit Freifräsungen entsprechend der zu fräsenden Kontur versehen ist. Zusätzlich werden 

an mehreren Stellen Anschlußkanäle nach außen gefräst. Diese dienen als 

Luftansaugschlitze für die Absaugung der Späne. 

5.8 Absaugung 

Beim Fräsvorgang ist es sehr wichtig, daß die Späne vom Fräser abgeführt und dann sicher 

abgesaugt werden. Aus diesem Grund muß besonders darauf geachtet werden, daß eine 

gut funktionierende, leistungsstarke Absaugung vorhanden ist (80 - 100 mbar).


6 Fräser 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 12 

In der Leiterplattenindustrie werden hauptsächlich zwei verschiedene Typen von Fräsern 

verwendet: 

• Vollhartmetallfräser, diamantverzahnt, spiralverzahnt, mehrschneidig (Bild 9) sowie 

• Vollhartmetallfräser, spiralverzahnt, zweischneidig, dreischneidig (Bild 10). 

Zur Bearbeitung von glasfaserverstärkten Leiterplatten haben sich Fräswerkzeuge bewährt, 

deren Schneidengeometrie nicht nur der Bearbeitung der Glasfasern, sondern auch dem 

Zerspanen von Epoxidharz und Kupfer Rechnung trägt. 

Ausgehend von pyramidförmigen Schneidspitzen am Umfang (Diamantver-zahnung) weisen 

diese Fräser einen Schneidkeil mit geeignetem Spanwinkel und Freiwinkel auf und haben 

eine vielfache Schneidenanzahl. Durch Einschleifen einer unterschiedlichen Anzahl von 

rechts- und linksspiraliger Nuten entstehen am Umfang versetzt angeordnete Schneidkeile. 

6.1 Fräser für Folien und flexible Schaltungen sowie Teflon 

Diese Spezialfräser mit ein bis fünf Schneiden haben extrem scharf geschliffene Schneiden 

und garantieren dadurch einen sauberen und gratfreien Schnitt, wenn die zu bearbeitenden 

Materialien sicher gespannt sind. 

6.2 Handhabung von Fräswerkzeugen 

Vollhartmetall-Fräser sind ebenso wie Vollhartmetall-Bohrer äußerst empfindlich gegen 

Schlag und müssen deshalb entsprechend vorsichtig behandelt werden. 

Ausbrüche an den einzelnen Schneiden haben eine geringere Standzeit und eine geringere 

Qualität der gefrästen Teile zu Folge.



Fräsen 

Bild 9: Vollhartmetall-Konturenfräser mit Diamantverzahnung (Werkbild HAM) 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 13



Fräsen 

Bild 10: Vollhartmetall-Konturenfräser, spiralgenutet (Werkbild HAM) 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 14


7 Fräsdaten 

7.1 Schnittdaten 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 15 

Die Schnittgeschwindigkeit (V) ist die Geschwindigkeit in m/min, die von den 

Umfangsschneiden in Drehrichtung erreicht wird. Unter Vorschub S (mm/U) versteht man 

den Weg, den der Fräser bei einer Umdrehung ins Material eindringt (Fräsweg pro 

Umdrehung) oder als Vorschubgeschwindigkeit ausgedrückt, den Weg den der Fräser in 

einer Minute ins Material eindringt. 

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die Kantenqualität, die 

Werkzeugstandzeit und die Produktivität beim Fräsen. Der Vorschub darf einen bestimmten 

Mindestwert nicht unterschreiten, da die einzelne Schneide sonst nicht genügend in das 

Material eindringen kann. Sie würde in diesem Fall nur noch schaben. Eine erhöhte 

Wärmeentwicklung und dadurch ein Zusammenkleben der Späne mit eventuellem 

Fräserbruch wären die Folge. 

Wird ein bestimmter Maximalwert des Vorschubes überschritten, tritt ein zu großes 

Biegemoment auf. Der Fräser bricht. Bei zu großem Vorschub besteht außerdem die 

Gefahr, daß die Spindelleistung nicht ausreicht und dadurch die Spindeldrehzahl abfällt 

(siehe Fräsparameter). Dies führt ebenfalls zum Fräserbruch. Die Parameter zum 

Konturenfräsen sind den nachfolgenden Richtwerttabellen 1 und 2 zu entnehmen. 

7.2 Standzeit 

Die mögliche Frässtrecke (Standzeit) ist abhängig von Basismaterial, Schnitt- und 

Vorschubgeschwindigkeit, Fräserdurchmesser, geforderter Fräskantenqualität, Werkzeug 

und Absaugleistung. 

Nachfolgend ein Beispiel zur Standzeit (FR-4 bei 4 x 1,6 mm Paketdicke): 

Fräsertype: 448 spiralverzahnt 

441 diamantverzahnt 

Durchmesser: 2,4 mm 

Parameter: 32.000 U/min 

26.000 U/min 

1,4 m/min 

Standzeit: > 90 m 

7.3 Voraussetzungen für hohe Standzeiten und Kantenqualität 

• einwandfreies Fräswerkzeug (ohne Beschädigung) 

• optimale Schnittbedingungen (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub) 

• gut funktionierende Spanabsaugung (80 - 100 mbar) 

• sichere Fixierung des Leiterplattenpaketes auf dem Maschinentisch 

• ausreichende Antriebsleistung und exakter Rundlauf der Frässpindel 

• sichere Werkzeugspannung



Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 16 

∅ Paket- Materialtyp Fräsertyp U/min Vorschub Absaughöheleistung 

[mm] [mm] Glas 

FR4 

Flex Cu Teflon Multi ● Spiral ❍ K [m/min] [mbar] 

0.30 0.6 ❍ ❍ ❍ 426 80 0.05 - 0.1 80-100 

0.40 0.6 ❍ ❍ ❍ 423, 426 80 0.05 - 0.1 80-100 

0.50 1.0-2.0 ❍ ❍ ❍ 423, 426 75 0.05 - 0.1 80-100 

0.60 2.0-2.5 ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

75 0.08 -0.12 80-100 

0.70 2.0-2.5 ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

70 0.15 - 0.2 80-100 

0.80 2.5-5.5 ● 441 68 0.3 - 0.4 80-100 

0.80 2.5-5.5 ● 448 60 0.3 - 0.4 80-100 

0.80 2.0-3.0 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

50 0.1 - 0.15 80-100 

0.90 2.5-5.5 ● 441 55 0.3 - 0.5 80-100 

0.90 3.0-5.5 ● 448 45 0.3 - 0.5 80-100 

0.90 2.5-3.0 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

40 0.1 - 0.15 80-100 

1.00 2.5-5.5 ● 441 45 0.4 - 0.7 80-100 

1.00 2.5-5.5 ● 448 35 0.4 - 0.7 80-100 

1.00 2.5-3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

30 0.2 - 0.5 80-100 

1.10 2.5-5.5 ● 441 45 0.4 - 0.7 80-100 

1.10 2.5-5.5 ● 448 35 0.4 - 0.7 80-100 

1.10 2.5-3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

30 0.2 - 0.5 80-100 

1.20 3.5-5.5 ● 441 45 0.4 - 0.7 80-100 

1.20 3.5-5.5 ● 448 35 0.4 - 0.7 80-100 

1.20 3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

30 0.2 - 0.5 80-100 

1.30 3.5-5.5 ● 441 40 0.8 80-100 

1.30 3.5-5.5 ● 448 30 0.8 80-100 

1.30 3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

25 0.6 80-100 

1.40 4.0-5.5 ● 441 40 0.8 80-100 

1.40 4.0-5.5 ● 448 30 0.8 80-100 

1.40 3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

25 0.6 80-100 

1.50 4.0-5.5 ● 441 40 1.0 80-100 

1.50 4.0-5.5 ● 448 30 1.0 80-100 

1.50 3.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426, 427 

25 0.8 80-100 

Richtwerttabelle 1: Parameter zum Konturenfräsen (Werkbild HAM)



Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 17 

∅ Paket- Materialtyp Fräsertyp U/min Vorschub Absaughöheleistung 

[mm] [mm] Glas 

FR4 

Flex Cu Teflon Multi ● Spiral ❍ K [m/min] [mbar] 

1.60 6.5 ● 441 40 1.0 80-100 

1.60 6.5 ● 448 30 1.0 80-100 

1.60 4.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

426. 427 

25 0.8 80-100 

1.70 6.5 ● 441 40 1.0 80-100 

1.70 6.5 ● 448 30 1.0 80-100 

1.70 4.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

25 0.8 80-100 

1.80 6.5 ● 441 35 1.1 80-100 

1.80 6.5 ● 448 28 1.1 80-100 

1.80 4.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

23 0.9 80-100 

1.90 6.5 ● 441 35 1.1 80-100 

1.90 6.5 ● 448 28 1.1 80-100 

1.90 4.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

23 0.9 80-100 

2.00 6.5 ● 441 35 1.2 80-100 

2.00 6.5 ● 448 38 1.2 80-100 

2.00 4.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

23 0.9 80-100 

2.10 6.5 ● 441 35 1.2 80-100 

2.10 6.5 ● 448 28 1.2 80-100 

2.10 6.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

23 0.9 80-100 

2.20 6.5 ● 441 32 1.3 80-100 

2.20 6.5 ● 448 26 1.3 80-100 

2.20 6.5 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

22 1.0 80-100 

2.40 8.0 ● 441 32 1.4 80-100 

2.40 8.0 ● 448 26 1.4 80-100 

2.40 8.0 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

22 1.0 80-100 

2.50 8.0 ● 441 32 1.4 80-100 

2.50 8.0 ● 448 26 1.4 80-100 

2.50 8.0 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

22 1.0 80-100 

3.00 8.0 ● 441 28 1.2 80-100 

3.00 8.0 ● 448 22 1.2 80-100 

3.00 8.0 ❍ ❍ ❍ ❍ 423, 425 

427 

18 0.8 80-100 

Richtwerttabelle 2: Parameter zum Konturenfräsen (Werkbild HAM)


8 Tiefenfräsen 


Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 18 

Beim Fräsen von flexiblen Schaltungen ist es erforderlich, mit einer Tiefentoleranz von ± 50 

µm (von der Oberfläche aus gemessen) zu arbeiten. Aus diesem Grund ist jeder Fräskopf 

mit einem zweiten Linearmeßsystem ausgestattet (Bild 3). Mit Hilfe des vorher 

beschriebenen Lasermeßsystems wird der Abstand zwischen Niederhalter-Unterkante und 

Fräserspitze bezogen auf die LP-Oberfläche exakt gemessen. Der beschriebene 

Arbeitsablauf wird durch eine spezielle Software vollautomatisch ausgeführt und hat den 

Vorteil, daß auch bei unterschiedlichen Einspannlängen der Fräser, unebenen Leiterplatten 

oder Verschleiß am Niederhalter-Andruckring die Tiefentoleranz nicht beeinflußt wird. 

Hierbei kommen zwei Verfahren zum Einsatz: 

• Tiefenfräsen ohne Nachregeln 

• Tiefenfräsen mit Nachregeln 

9 Kombinierte Bohr- und Fräsmaschinen 

Bei der spanenden Bearbeitung von LP kann man den Bohr- und Fräsvorgang auf einer 

Maschine vereinigen. Hierbei ist es möglich, die Arbeitsgänge 

• nur Bohren 

• nur Fräsen 

• Bohren und Fräsen 

durchzuführen. Bei den kombinierten Bohr- und Fräsmaschinen sind die jeweiligen 

Besonderheiten von Bohr- und Fräsmaschinen in einer Maschine vereinigt. Als Ergänzung 

ist es notwendig, daß der Niederhalter über die Programmierung auf 

• den Bohrdruck (große Kraft) und 

• den Fräsdruck (kleine Kraft) 

umsteuerbar ist. 

Die kombinierten Bohr- und Fräsmaschinen sind aufgrund der hohen Flexibilität vorwiegend 

bei kleineren LP-Herstellern im Einsatz. In diesem Zusammenhang sollte noch erwähnt 

werden, daß Großhersteller vom LP mit hohen Qualitätsansprüchen nicht mit diesem 

kombinierten Maschinen produzieren. Diese Hersteller setzen 

• Bohrmaschinen zum Bohren und 

• Fräsmaschinen zum Fräsen ein.




Fräsen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.2 

Seite 19 

Beim Konturenfräsen von Leiterplatten erfolgt die Qualitätssicherung durch Prüfung der 

Bohr- und Fräsgenauigkeit. Die Bohrgenauigkeit beträgt hierbei weniger als ± 20 µm. 

Folgende Parameter sind dabei zugrunde gelegt: 

Bohrdurchmesser: 1,3 mm bis 2,0 mm 

Spirallänge: Minimum 

Material: 1 Platte FR 4, beidseitig Cu-beschichtet 

Deckplatte: HP oder Al 

Raumtemperatur: 22 °C ± 1°C (Bohren / Messen) 

Bezüglich der Fräsgenauigkeit können bei FR 4 Material (1,6 mm Dicke) folgende 

Genauigkeiten erreicht werden: 

• ∅ 2,4 mm 3-lagig ± 0,05 mm 

• ∅ 2,4 mm 4-lagig ± 0,12 mm 

• ∅ 3,0 mm 4-lagig ± 0,12 mm


Allgemeines 


Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 1 

Das Ritzen von Leiterplatten ist ein mechanisches Fertigungsverfahren zur Erzeugung von 

Sollbruchstellen an den Nutzenrändern von Leiterplatten. 

Beim Ritzen werden zwei V-förmige Nuten von oben und unten eingebracht, um später das 

Herausbrechen der einzelnen Leiterplatten zu ermöglichen. In diesem Schulungsblatt sind 

die unterschiedlichen Maschinenkonzepte, die Ausführungen der Ritzfräser und die 

Qualitätssicherung erläutert. 

4-Achsen CNC-Ritzmaschine (Funktionsschema, Werkbild ALFA)



Ritzen 


Maschinenkonzepte Pkt. 1 

Ritzfräser Pkt. 2 

Qualitätssicherung Pkt. 3 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 2


1 Maschinenkonzepte 


Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 3 

Die Kerbritzung besteht aus der Ritztiefe von oben und der Ritztiefe von unten. Der 

verbleibende Reststeg, auch als Bruchsteg bezeichnet, ermöglicht das spätere 

Herausbrechen der einzelnen Leiterplatten. Die Ritzungen können hierbei 

• in einer Richtung parallel oder 

• in zwei Richtungen um 90° verdreht (X- und Y-Achse) 

eingebracht werden. 

Beim Ritzen kommen Maschinen mit unterschiedlicher Arbeitsweise zum Einsatz: 

• mechanische Ritzmaschinen 

• CNC-gesteuerte Ritzmaschinen 

1.1 Mechanische Ritzmaschine 

Bei der mechanischen Ritzmaschine sind zwei Fräserwellen oben und unten 

gegenüberliegend angeordnet. Die Vollhartmetall-Ritzfräser werden durch Distanzringe auf 

den Wellen entsprechend dem Ritzabstand auf Position montiert. Die Ritzfräser müssen 

hierbei nicht nur in genauer Distanz positioniert werden, sondern auch exakt mit den Spitzen 

von oben nach unten zueinander fluchten. Nur so ist das spätere Brechen an den 

Sollbruchstellen ohne Komplikationen möglich. 

Die Positionierung und Fixierung der Leiterplatte erfolgt mit zwei Indexstiften, die in zwei 

Indexbohrungen an einer Seite der Leiterplatte eingreifen. Beim Ritzen in X- und Y-Achse ist 

in der Regel eine dritte Indexbohrung an einer rechtwinklig zugeordneten Seite eingebracht, 

worin die Leiterplatte nach der 90° Drehung nochmals eingehängt werden kann. 

Der Nachteil der mechanischen Ritzmaschine liegt unter anderem in sehr langen Rüstzeiten 

bei der Umstellung auf andere Ritzabstände (Messerabstände). Damit weist dieses 

Maschinenkonzept eine sehr geringe Flexibilität auf und wird heute nur noch selten 

eingesetzt. 

1.2 2-Achsen CNC-Ritzmaschine 

Bei diesem Maschinentyp sind zwei Ritzfräser oben und unten gegenüberliegend montiert. 

Der Leiterplatten-Nutzen wird CNC-gesteuert zwischen den Ritzfräsern positioniert, wobei 

der obere und untere Ritzfräser gleichzeitig eine definierte Rille in die Leiterplatte einfräsen. 

Zwischen den beiden Ritzfräsern bleibt ein ungefräster Reststeg stehen (Bild 1). 

Über die X-Achse werden die Ritzabstände programmiert, während die Y-Achse eine 

Programmierung des Hubes (Plattenlänge plus Überlauf) und der Vorschubgeschwindigkeit 

beim Ritzen ermöglicht.



Ritzen 

Bild 1: Ritzprofil mit Reststeg (Werkbild L+H Maschinenbau) 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 4 

Die Bedienungsperson erstellt an der CNC-Steuerung das Ritzprogramm für die X- und Y- 

Achse. Der Arbeitsablauf erfolgt dann automatisch nach dem Start der Maschine. 

Je nach Maschinentyp können hierbei der Ober- und Unterfräser manuell oder motorisch 

zueinander eingestellt werden. Die damit entstehende Reststegdicke ist von folgenden 

Faktoren abhängig: 

• Werkstoff des Basismaterials 

• Format der Leiterplatte 

• Packungsdichte der Leiterplatten-Nutzen 

• bei der Weiterverarbeitung der Leiterplatten-Nutzen eingesetzte Verfahren 

Die Positionierung der Leiterplatte erfolgt hierbei ebenfalls durch zwei Indexstifte und die 

zugehörigen Indexbohrungen in Relation zum Maschinen-Koordinaten-system. 

1.3 4-Achsen CNC-Ritzmaschine 

Bei der 4-Achsen-CNC-Ritzmaschine werden neben der programmierbaren X- und Y-Achse 

zusätzlich die beiden Ritzfräser CNC-gesteuert angetrieben (siehe Titelbild Seite 1). Die vier 

CNC-Achsen haben folgende Funktionen: 

• X-Achse: Zustellachse für die Ritzabstände 

• Y-Achse: Hubachse (Plattenlänge plus Überlauf) sowie 

Vorschubachse (Ritzgeschwindigkeit) 

• Z-Achse: Zustell- und Positionierachse für die oberen Ritzfräser



Ritzen 

• A-Achse: Zustell- und Positionierachse für den unteren Ritzfräser 

Dieser Maschinentyp ermöglicht folgende Fertigungsverfahren (Bild 2): 

• unterbrochene Ritzungen („Sprung-Ritzen“) innerhalb der LP 

• programmierbare Dicke des Reststeges 

• unterschiedliche Reststegdicken auf einer Leiterplatte während eines automatisch 

ablaufenden Bearbeitungszyklus 

• unterschiedliche Ritztiefen an der Ober- und Unterseite der Leiterplatte 

Bild 2: Ritzprofil mit unterschiedlicher Ritztiefe (Werkbild L+H Maschinenbau) 

1.4 Vollautomatische 5-Achsen CNC-Ritzmaschine 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 5 

Dieser Maschinentyp ist mit fünf CNC-gesteuerten Achsen ausgerüstet (Bild 3) und hat 

neben der programmierbaren X-, Y-, Z- und A-Achse eine zusätzliche Achse zur LP- 

Drehung um 90°, wodurch folgende Anwendungen möglich sind: 

• Vollautomatisches X- und Y-Ritzen mit 90°-Drehung der LP 

• Positionieren der Ritzfräser von oben und unten durch Software 

• Programmieren der Dicke des Reststeges per Software. Änderung der Dicke von Ritz zu 

Ritz ist möglich. Abfallstreifen können somit beispielsweise als Teilnutzen weiter 

durchgeritzt werden.



Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 6 

• Innerhalb der LP können unterbrochene Ritzungen („Sprung-Ritzen“) hergestellt werden, 

damit ist eine rechtwinklige Ritzung in der LP realisierbar. 

• Unterschiedliche Ritztiefen auf Ober- und Unterseite sind möglich, einseitiges Ritzen ist 

per Software programmierbar. 

• Automatisches, formatabhängiges Einstellen der Indexstifte 

Diese CNC-Ritzmaschine kann zusätzlich mit folgenden Funktionsmodulen arbeiten: 

• Software-Programmierplatz: Mit dem PC kann das Ritzprogramm leicht und 

benutzerfreundlich graphisch erstellt werden. Durch die graphische Darstellung des 

Programms können Programmierfehler sofort erkannt und einfach korrigiert werden. 

• DNC-Betrieb 

• Handlingsmodule (in Horizontal- oder Magazintechnik) zum automatischen Be- und 

Entladen der Ritzmaschine 

• Schwimmend gelagerte LP-Spann- und Indexierungsvorrichtung: Die gesamte LP- 

Halterung ist an einem mitfahrenden Auflege-Rollentisch montiert. Dieser unterstützt die 

Wirkung der schwimmenden Aufhängung/Indexierung und ist Voraussetzung für ein 

genaues Zentrieren der LP zwischen den Fräsern. Nur so ist gewährleistet, daß dünne, 

krumme LP mit der geforderten Toleranz geritzt werden können. 

• Durch Verwendung von bürstenlosen AC-Servo-Antrieben mit Resolvern wird eine 

Arbeitsgeschwindigkeit bis 40 m/min erreicht. 

• Die hohe Flexibilität der Maschine ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung, auch bei 

kleinen bis mittleren Losgrößen.



Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 7 

Bild 3: 5-Achsen-CNC-Ritzmaschine mit automatischer Be- und Entladung sowie 90° 

Drehung (Werkbild L+H Maschinenbau) 

1.5 Vollautomatische 5-Achsen CNC-Ritzmaschine mit CCD-Kamera 

Der zunehmende Einsatz von hochwertigen Leiterplatten mit feinsten Leiterzügen und 

Microbohrungen zwingt dazu, die Fertigungstoleranzen immer mehr einzuengen. Für das 

Ritzen bedeutet dies, daß die V-förmige Nut bei derartigen Leiterplatten exakt zum Leiterbild 

eingebracht werden muß. Hierzu ist der Rand des Leiterplatten-Nutzens mit 

Positionsmarken (Fiducials) als Bestandteil des Leiterbildes versehen. Diese werden durch 

eine eingebaute CCD-Kamera abgetastet und ermöglichen somit eine Achsenkorrektur. Bei 

dieser Funktion wird das Ritzen stiftlos durchgeführt. 

Bei der Achsenkorrektur wird zuerst die LP-Position ermittelt (Bild 4). Danach erfolgt die 

Korrektur der LP-Position (Bild 5). Die Ermittlung der Position erfolgt in drei Schritten:



Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 8 

• Das Vakuum im Hub-/Drehkopf (i) wird eingeschaltet und hält die LP. 

• Der Hub-/Drehkopf fährt mit der LP nach oben und zur Ritzmaschine. 

• Während dieses Transports ermittelt die Kamera (k) die Lage der beiden 

Positionsmarken auf der Leiterplatte. 

Bild 4: Ermitteln der LP-Position (Funktionsschema, ALFA) 

Weicht die Lage der beiden Marken von der vorgegebenen Position ab, dann wird dieser 

Fehler wie folgt korrigiert: 

• Der Abweichungswinkel (ß) wird durch Drehung des Hub-/Drehkopfs ausgeglichen. 

• Der Versatz in X-Richung wird über die Positionierung der X-(Transfer)-Achse 

ausgeglichen.



Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 9 

• Ein Versatz in Y-Richtung wird über das jeweilige Ritzprogramm (im „Jump-Cut“- Betrieb) 

ausgeglichen. Die Ritzmesser werden entsprechend des Versatzes früher oder später 

eingesenkt. 

Bild 5: Korrektur der LP-Position (Funktionsschema, Werkbild ALFA) 

2 Ritzfräser 

Beim Ritzen von Leiterplatten werden wahlweise folgende Werkzeuge eingesetzt: 

• Vollhartmetall-Ritzfräser unbeschichtet 

• Vollhartmetall-Ritzfräser beschichtet 

• Diamant-Ritzfräser 

Das häufigste Profil bei den Vollhartmetall-Ritzfräsern ist ein Spitzenwinkel von 30° mit einer 

Fase von 0,05 bis 0,10 mm, die ein zu schnelles Abstumpfen der Spitze verhindert. Aber 

auch Spitzenwinkel von 45°, 60°, 90° oder sogar 120° bzw. 140° werden eingesetzt. Die 

größeren Winkel dienen hierbei jedoch dem Fasen von Leiterplattenkanten mit 

gleichzeitigem Ritzeffekt.



Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 10 

Um den Reststeg während einer bestimmten Arbeitszeit konstant zu halten, wird durch 

Zustellung der Werkzeuge eine Verschleißkompensation durchgeführt. Die Abstumpfung 

wird hierbei durch eine Beschichtung der Werkzeuge mit z.B. TiCN (Titancarbonitrid) 

erfolgreich verlangsamt. Diese Schicht wird mittels Ionenplattieren (PVD-Verfahren) 

aufgetragen und bringt eine um 50% härtere Schutzschicht auf das Hartmetall. Dadurch 

steigt die Härte der Oberfläche von 

HV 2000 auf HV 3000 an. 

Die Verschleißkompensation entfällt weitestgehend beim Einsatz von Diamant-Ritzfräsern. 

Die verwendeten Profile haben die gleichen Spitzenwinkel wie zuvor erläutert. Die Diamant- 

Spitze wird aber nicht von einer Fase geschützt, sondern durch einen Radius von 0,07 mm 

bis 0,1 mm, der das Ausbrechen der Spitze verhindert und eine exakte Bruchkante am 

Nutzen ermöglicht (Bild 6). 

Die Formstabilität der Diamant-Ritzfräser ist durch die Härte der Diamantschneide zu 

erklären. Sie liegt nach der Knoop-Härte bie „50“, im Vergleich zu Hartmetall ISO K 10 bei 

„7“. Dies erklärt auch die Formstabilität und die viel längere Standzeit der Diamant- 

Ritzfräser. Diese Werkzeuge haben in FR4-Basismaterial eine Standzeit von 60.000 bis 

80.000 m und können mehrmals nachgeschliffen werden. 

Bild 6 : Diamant-Ritzfräser (Werkbild LACH DIAMANT)




Ritzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.3 

Seite 11 

Bei der Qualitätssicherung der beschriebenen CNC-gesteuerten Ritzmaschinen können 

folgende technische Daten zugrunde gelegt werden: 

Stiftabstand - 1. Ritz: min. 6 mm 

Parallelität Stift - Ritz:± 0,03 mm 

Abstand Ritz - Ritz: ± 0,03 mm 

Wiederholungsgenauigkeit: ± 0,03 mm 

Reststegdicke: programmierbar von 0,1 - 3,0 mm ± 0,03 mm 

Literatur: 

Bei diesem Schulungsblatt wurden technische Unterlagen der Firmen ALFA, LACH- 

DIAMANT und L+H Maschinenbau verwendet. Wir bedanken uns für die freundliche 

Unterstützung.


Allgemeines 


Stanzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.4 

Seite 1 

Das Stanzen von Leiterplatten ist ein klassisches Fertigungsverfahren zur Erzeugung von 

Löchern, Innen- und Außenkonturen bei hohen Stückzahlen und bietet die Gewähr für eine 

kostengünstige und rationelle Fertigung. 

Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauteile und der damit verbundenen 

starken Zunahme von Kleinstbohrungen ist das Stanzen in den letzten Jahren stark zurückgedrängt 

worden. Es wird jedoch auch heute noch als kostengünstiges Verfahren bei Leiterplatten 

mit geeignetem Layout und hoher Stückzahl eingesetzt. 

Inhaltsverzeichnis 

Entscheidungskriterien Pkt. 1 

Arbeitsvorbereitung Pkt. 2 

Stanzwerkzeuge Pkt. 3 

Schlußwort Pkt. 4


1 Entscheidungskriterien 

• 1.1 Material 

• 1.2 Leiterplattenlayout 

• 1.3 Maßhaltigkeit / Qualität 

• 1.4 Stückzahl 

• 1.5 Termin 

• 1.6 Produktionseinrichtung 

1.1 Material 


Stanzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.4 

Seite 2 

Im Prinzip lassen sich alle bekannten Leiterplattenmaterialien stanzen.Phenolharz-und 

Epoxydharzhartpapiere in kaschierter und in unkaschierter Form werden vor dem Stanzen 

auf 60°C bis 80°C erwärmt, um ein Ausbrechen der Schnittkante zu vermeiden (laustanzbar). 

Glasfaserverstärkte Materialien werden kalt gestanzt. Bei der Werkzeugherstellung 

sind die Eigenschaften des zu stanzenden Materials zu berücksichtigen (Schnittspalt 

zwischen Stempel und Matritze). Die Materialdicke sollte 1,6 mm nicht überschreiten. 

1.2 Leiterplattenlayout 

Um eine Leiterplatte stanzfähig zu machen, sollten schon bei der Layouterstellung folgende 

Regeln beachtet werden: 

• nicht geeignet für durchkontaktierte Bohrungen ( Lochwandrauhigkeit ) 

• Abstand Leiterbahn von Kontur => 0,5 mm 

• Kupferfreistellung zur Außenkontur zur Vermeidung von Stanzgrat 

• Verhältnis Lochdurchmesser bzw. Schlitzbreite zu Materialdicke =>1:1 

• Vermeidung von stegartig angebundenen Ausbruchabdeckungen 

(Matritzenstabilität des Stanzwerkzeuges). 

• Eckige Innekonturen sind nur im Stanzverfahren herzustellen 

• Stanzen mit anschließendem Zurückdrücken ( als Deckel für Lötwelle oder 

Herstellung Starrflex ) 

• Multilayer stanzen nicht empfehlenswert.


1.3 Maßhaltigkeit / Qualität 


Stanzen 

Mittenabstände bei Komplettschnitt: +/-0,02 mm 

bei Folgeschnitt : +/-0,05 mm 

Innenkontur zu Außenkontur bei Komplettschnitt: +/-0,05 mm 


Leiterbahnen zu Kontur bei Komplettschnitt: +/-0,15 mm 


Bei Bandstahlschnitten müssen Toleranzen von +/-0,40 mm berücksichtigt 

werden. Diese Angaben setzen voraus: 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.4 

Seite 3 

• ∙fachlich einwandfreie Konstruktion ( Bauart ) und Anfertigung des Stanzwerkzeuges 

• ∙gewartetes Werkzeug 

• ∙geschliffenes Werkzeug 

• ∙geeignete Stanzmaschine 

• sehr gute Wiederholgenauigkeit 

Beim Stanzen wird nur das erste Drittel der Materialdicke "geschnitten",sodaß zwei Drittel 

der Materialstärke eine rauhe Oberfläche aufweisen, die Mikrorisse oder austretende Glasfasern 

erkennen lassen. Für Einschubtechnik und Mikroelktronik nicht empfehlenswert. 

1.4 Stückzahl 

In der Regel wird das Stanzen von Leiterplatten aus wirtschaftlichen Gründen geplant.und 

dem Bohren oder Fräsen vorgezogen. Um eine Amortisation der Werkzeugkosten zu erreichen, 

muß beispielsweise für eine Europakarte ( 160 mm x 100 mm ) eine Totalstückzahl 

von ca 80000 erreicht werden. 

1.5 Termin 

Für die Konstruktion und Herstellung eines Stanzwerkzeuges wird in Abhängigkeitvon Komplexität 

und Bauart ein Zeitraum von 5 bis10 Wochen erforderlich. Für Änderungen müssen 

je nach Änderungsumfang 5 bis 20 Tage angesetzt werden. 

1.6 Produktionseinrichtungen 

Stanzwerkzeuge erfordern je nach Werkzeugtyp den Einsatz in 

Exzenterpressen, 

Hydraulische Pressen, 

Pneumatische Pressen oder 

Kniehebelpressen.



Stanzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.4 

Seite 4 

Bei langen Schnittkonturen können Drücke von 100 t erforderlich werden, bei Bandstahlschnitten 

in der Regel weniger als 2 t. 

2 Arbeitsvorbereitung 

Entsprechend der unter Pkt. 2 genannten Entscheidungskriterien wird in der Arbeitsvorbereitung 

das geeignete Herstellverfahren ausgewählt. In vielen Fällen sind auch Kombinationen 

von unterschiedlichen Bearbeitungen erforderlich oder sinnvoll. 

• ∙ stanzen Lochbild, stanzen Kontur 

• ∙ bohren Lochbild, stanzen Kontur 

• ∙ bohren Lochbild, ritzen , stanzen Kontur 

• ∙ bohren, Streifen schneiden, stanzen Kontur 

Bandstahlschnitte ( kostengünstig und schnell herzustellen ) werden in der Regel nur nur 

noch bei flexiblen Materialien ( Polyimid )eingesetzt. Bei starren Materialien kommen überwiegend 

Komplettschnitte und Folgeschnitte zum Einsatz. 

Erforderlich bei der Nutzenauslegung sind zusätzliche Referenzbohrungen, die beim Stanzen 

als Werkzeugaufnahme dienen und gleichzeitig einen toleranzminimierten Bezug zum 

Leiterbild gewährleisten. 

Für eilige Entwicklungsmuster sind wegen der langen Herstellungszeit des Werkzeuges und 

des Änderungsrisikos häufig alternative Herstellverfahren einzuplanen. 

3 Stanzwerkzeuge 

Beim Komplettschnitt erfolgt das Stanzen der Löcher und das Schneiden der Kontur in einem 

Arbeitsgang. Der Hauptstempel, der die Außenform der Leiterplatte schneidet, ist 

gleichzeitig Schnittplatte für die eingestzten Stempel Stanznadeln). Komplettschnitte benötigen 

eine sehr genaue Führung und werden meist in Säulenführungsgestelle eingebaut. 

Folgeschnitte (Säulenführungsschnitt) mit Vorlocher werden überwiegend zum Stanzen kleinerer 

Leiterplatteneingesetzt. Der Vortei dieser Werkzeugkonzeption besteht im Unterbringen 

vieler Stempel in einer Schnittplatte. Im ersten Schritt werden beim Stanzen nur bestimmte 

Lochgruppen bzw. Innekonturen oder je nach geforderter Lochzahl alle Löcher gestanzt. 

Danach wird die Leiterplatte (oder der Zuschnitt) um ein Raster verschoben und beim 

zweiten Hub die Kontur ausgeschnitten, wobei gleichzeitig der Lochvorgang in der nächsten 

Leiterplatte durchgeführt wird. 

Das Positionieren des Zuschnittes im Werkzeug erfolgt entweder über Einhängestifte oder 

mit Sucherstiften. Einhängestifte müssen fest in der Schnittplatte verankert sein. Sie sind 

pilzförmig gedreht und in der Herstellung und Einbau kostengünstig. Bei Folgeschnitten mit



Stanzen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 3.4 

Seite 5 

Vorlochern genügen oftmals Einhängestifte den Anforderungen an die Zentrierung nicht. 

Durch ungenaues Vorschieben der Zuschnitte und durch Spiel in den Referenzlöchern können 

vogegebene Toleranzen nicht eingehalten werden. Diese Fehler werden beim Einbau 

von Sucherstiften weitgehend vermieden. Die Sucherstifte greifen beim Herunterfahren des 

Werkzeuges in die vorgegebenen Referenzlöcher und positionieren die Leiterplatte. Erst 

dann erfolgt das Stanzen. 

Der Einbau von Niederhaltern vermeidet die sogenannte Hofbildung um Löcher und Schlitze. 

Die Niederhaltekraft ist bei Hartpapieren so auszulegen, daß sie ca. 50 % der notwendigen 

Stanzkraft entspricht. Runde Lochstempel können gehärtet und geschliffen bezogen werden.Sie 

werden mit oder ohne Kopf geliefert und können mit durchlaufendem Durchmesser 

oder abgesetzt sein. Die Durchmesser sind nach Toleranzfeld h 6 geschliffen. Bei abgesetzten 

Stanznadeln wird eine Rundlaufgenauigkeit von 5 mm verlangt. Ähnliche Genauigkeiten 

werden bei allen anderen Stempel-Matritzen-Passungen verlangt, sodaß Schnittspalte 

je nach zu stanzendem Material nahezu null betragen. Als Material wird hochwertiger Cr-Ni- 

Stahl oder Hartmetall verwendet. 

4 Schlußwort 

Das Stanzen ist die kostengünstigste Methode der Formgebung und der Herstellung von 

nicht durchkontaktierten Löchern und Durchbrüchen für die Massenproduktion. Der Einsatz 

und die Behandlung von Basismaterialien, die Planung, Konstruktion und Herstellung von 

Stanzwerkzeugen sowie das Arbeiten mit Werkzeug und Stanzmaschine erfordert ein einschlägiges 

Fachwissen. Dieses geht bei den typischen Leiterplattenherstellern immer mehr 

verloren. Durch die Weiterentwichlung von Bohrmaschinen, Fräsmaschinen und Ritzmaschinen 

sind sehr flexible Alternativen im Einsatz. Da in der Leiterplattenindustrie die innovativen 

Kräfte eher aus den Bereichen der Mikroelektronik mit einer zunehmenden Miniaturisierung 

der Bauelemente kommen, ist für die Stanztechnik eine abnehmende Bedeutung zu erwarten.


Allgemeines 


Bohrlochreinigung und 

Durchkontakierung 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.1 

Seite 1 

In der VDI/VDE-Richtlinie 3710 wird die Fertigung von Leiterplatten beschrieben. So werden 

u.a. die verschiedenen Herstellungsverfahren von durchmetallisierten Leiterplatten 

erläutert. Nach der Durchkontak-tierung werden die Leiterplatten entweder in “Panel 

Plating“-Technik oder nach einem Photoprozeß (Imaging) in “Pattern Plating“-Technik 

bearbeitet, um die gewünschte Schichtdicke von galvanisch abgeschiedenem Kupfer zu 

erreichen. Unter Durchkontaktierung versteht man den Prozeß der Metallisierung gebohrter 

Leiterplatten. Dabei kommen verschiedene chemische Verfahren zum Einsatz, die im 

folgenden näher dargestellt werden. 

Multilayer nach Lötschocktest (288°C, 10 sec)


1 Bohrlochreinigung (Desmear) 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.1 

Seite 2 

Multilayer müssen, bevor sie durchkontaktiert werden können, einen Prozeß zur Bohrloch 

reinigung durchlaufen. In diesem Prozeß werden insbesondere die Innenlagen von Harzverschmierungen, 

die sich beim Bohren gebildet haben, befreit. Nur so ist eine einwandfreie 

Ankontaktierung von Innenlagen gewährleistet. 

Als Desmearprozess nach dem Bohren spielt heute neben dem Permanganatprozess 

praktisch nur noch die Plasmabehandlung ei ne Rolle. Chromsäure- bzw.. 

Schwefelsäureverfahren werden hier deshalb nicht beschrieben. 

1.1 Permanganat-Prozeß 

Der Permanganatprozeß besteht aus 3 Schritten: 

1.1.1 Quellen 

Quellen 

⇓ 

Ätzen 

⇓ 

Reduzieren 

Das Basismaterial wird zunächst in organischen Lösungsmitteln oder wäßrigen Mischungen 

Anteilen an organischen Lösungsmitteln bei erhöhten Temperaturen von 50 - 80°C 

behandelt, um den anschließenden Angriff von Permanganat zu erleichtern. So werden 

Abhebungen der abzuscheidenden Kupferschicht vom Basismaterial (Pull away) vermieden. 

Je nach Quellprozeß wird durch diese Behandlung in Verbindung mit dem nachfolgenden 

Ätzschritt in Permanganat sogar eine Mikroaufrauhung des Basismaterials erreicht, was für 

die Haftfestigkeit des abgeschiedenen Kupfers nicht erforderlich aber zumindest vorteilhaft 

ist. 

1.1.2 Ätzen 

Durch Behandlung in alkalischen Permanganatlösungen (typische Arbeitsparameter: 45 g/l 

- 

MnO4 , 45 g/l NaOH; T = 60 - 80°C) werden die Bohrlöcher und insbesondere die Innenlagen 

oxidativ von Harzverschmierungen (Smear), die beim Bohren gebildet werden, befreit. Dabei 

- 

entsteht durch die Reduktion von Permanganat (MnO4 ) neben Braunstein (MnO2) auch





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.1 

Seite 3 

2- 

Manganat (MnO4 ). Um die Permanganatlösungen kontinuierlich betreiben zu können, 

haben sich elektrolytische Regenerierungszellen durchgesetzt. In diesen Elektrolysezellen 

wird das Manganat wieder zu Permanganat oxidiert. Hierbei wird an der Kathode 

Wasserstoff gebildet, der wegen der Gefahr der Knallgasbildung abgesaugt werden muß. 

Aber auch bei der Verwendung von Elektrolysezellen sind die Permanganatlösungen nicht 

unbegrenzt haltbar. Wenn die Manganatkonzentration nicht mehr unter 25 g/l gehalten 

werden kann, muß ein Neuansatz erfolgen. 

1.1.3 Reduzieren 

Im nachfolgenden Reduktionsschritt wird der Braunstein zu Mn 2+ reduziert, um eine saubere 

Bohrlochwandung zu gewährleisten. Als Reduktionsmittel werden z.B. Mischungen von 

Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid bei Raumtemperatur eingesetzt. 

1.2 Plasma 

Durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung wird in einer Gasmischung unter 

vermindertem Druck ein Plasma erzeugt, worin reaktive Teilchen (Ionen, Radikale etc.) 

enthalten sind, die mit den Teilchen der Bohrlochwand reagieren. Als Gasmischung hat sich 

z.B. O2/CF4 bewährt. Die jeweiligen Prozeßbedingungen hängen davon ab, ob man nur eine 

Bohrlochreinigung oder eine Bohrlochreinigung mit Rückätzung des Harzes (Etch back) 

erreichen will. Wenn mit Rückätzung des Harzes gearbeitet wird, müssen anschließend die 

herausstehenden Glasfasern geätzt werden. 

Die wichtigen Prozeßparameter sind: 

• Gaszusammensetzung 

• Gasdruck 

• Gasfluß 

• Hochfreqenz-Leistung 

• Prozeßzeit 

Nach der Bohrlochreinigung können die Leiterplatten getrocknet und gelagert werden oder 

die Durchkontaktierung erfolgt direkt anschließend („naß-in-naß“). 

Bei der Durchkontaktierung unterscheidet man heute konventionelle Verfahren, die mit 

Chemisch Kupfer arbeiten von den Direktmetallisierungsverfahren, bei denen auf die 

chemische Verkupferung verzichtet wird.





2 Konventionelle Durchkontaktierung 

Die konventionelle Durchkontaktierung beinhaltet im wesentlichen folgende Schritte: 

2.1 Reinigen/Konditionieren 

Reinigen/Konditionieren 

⇓ 

Mikroaufrauhen 

⇓ 

Aktivieren 

⇓ 

Chemisch Kupfer 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.1 

Seite 4 

Im Arbeitsschritt Reinigen/Konditionieren werden die Bohrloch- und Kupferober-flächen 

nochmals von anhaftenden Verunreinigungen befreit. Weiterhin werden die Glasfasern mit 

speziellen Konditionierungsmitteln belegt, um die anschließende Aktivierung und 

Kupferabscheidung zu gewährleisten. 

2.2 Mikroaufrauhen 

Eine kurze Behandlung in typischen Ätzreinigern (z.B.: 100 ml/l H2SO4 + 80 ml/l H2O2 oder 

150 g/l Natriumpersulfat + 15 ml/l H2SO4) bei RT hat sich bewährt, um eine gute 

Haftfestigkeit des galvanisch abgeschieden Kupfers auf der Kupfer-kaschierung bzw. den 

Innenlagen sicherzustellen. Typische Ätzraten liegen bei 0,5-1 µm Kupfer/min. 

2.3 Aktivieren 

Beim Aktivieren werden katalytisch wirksame Metallkeime (zumeist: Palladium) auf dem 

Basismaterial abgeschieden und ermöglichen so die nachfolgende chemische Verkupferung. 

Hier müssen kolloidale Palladium/Zinn- und ionogene Palladium-Aktivatoren grundsätzlich 

voneinander unterschieden werden.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.1 

Seite 5 

Die kolloidalen Palladium/Zinn-Aktivatoren sind stark sauer (Salzsäure) und benötigen einen 

nachfolgenden Prozeßschritt, um das Schutzkolloid zu entfernen. Die ionogenen Palladium- 

Aktivatoren sind alkalisch und werden im nachfolgenden Schritt zu Palladium reduziert. 

2.4 Chemisch Verkupfern 

Beim chemisch (stromlos) Verkupfern kommen zwei Verfahrensvarianten zum Einsatz: die 

Dünn- und die Dickkupfertechnik. Wird die chemische Kupferschicht dünn (ca. 0,2 µm in 10- 

15 min.) bei 25-30 °C abgeschieden, so ist vor dem Photoprozeß eine galvanische 

Verstärkung erforderlich. Wird die chemische Kupferschicht in Korbtechnik dicker (ca. 1,5-5 

µm in 30-60 min) bei 35-45°C abgeschieden, kann auf die galvanische Verstärkung vor dem 

Photoprozeß verzichtet werden. Als wesentliche Bestandteile eines chemischen 

Kupferbades sind die folgenden zu nennen: 

• Kupfersalz zur Lieferung von Kupferionen 

• Komplexbildner (EDTA, Quadrol, Tartrat) 

• Reduktionsmittel (Formaldehyd) 

• pH-Regulatoren (z.B.: Natronlauge) 

• Netzmittel 

• Stabilisatoren (z.B.: Cyanid) 

Bevor die Leiterplatten nach der chemischen Verkupferung galvanisch verstärkt oder im 

Photoprozeß bearbeitet werden, können sie einen Anlaufschutz (z.B.: 1%-ige Citronensäure) 

erhalten. 

3 Direktmetallisierung 

Z. Zt. sind im wesentlichen drei Varianten der Direktmetallisierung im Einsatz, die sich durch 

die Art der ersten leitfähigen Schicht auf dem Basismaterial unterscheiden: 

• Leitfähige Polymere 

• Kohlenstoff 

• Palladium-Kolloide 

Perfekte Anbindung der Innenlage


3.1 Leitfähige Polymere 




VDE/VDI 

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Seite 6 

Die Direktmetallisierungsverfahren, die auf der Basis leitfähiger Polymere (z.B. Polypyrrol 

oder -thiophen) arbeiten, sind selektive Prozesse, d.h. die leitfähige Schicht wird nur dort 

ausgebildet, wo zuvor Braunstein durch die Reaktion des Basismaterials mit Permanganat 

entstanden ist. 

Bei der Bildung des leitfähigen Polymers aus dem jeweiligen Monomer wird Braunstein 

(MnO2) zu Mangan 2+ reduziert. Kupferoberflächen bleiben unbelegt, was eine gute 

Ankontaktierung der Innenlagen gewährleistet. 

Das hat allerdings auch zur Folge, daß bezüglich der metallisierbaren Kunststoffe gewisse 

Beschränkungen bestehen. Teflon reagiert z.B. nicht mit Permanganat, der zur Bildung der 

Leitfähigkeit notwendige Braunstein kann nicht entstehen. 

Prozeßablauf: 

Mikroaufrauhen 

⇓ 


⇓ 

Permanganat 

⇓ 

Polymer 

Anschließend können die Leiterplatten galvanisch verkupfert werden.


3.2 Kohlenstoff 




VDE/VDI 

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Seite 7 

Kohlenstoff wird entweder als Ruß oder Graphit eingesetzt. Der Prozeß ist nicht selektiv, d.h. 

der Kohlenstoff muß von den Kupferoberflächen wieder entfernt werden, damit eine 

ausreichende Haftfestigkeit des anschließend galvanisch abgeschiedenen Kupfers auf der 

Kupferkaschierung und -innenlage gewährleistet ist. Die Entfernung des Kohlenstoffs von 

Kupferoberflächen erfolgt mit Ätzreinigern. 


⇓ 

Graphit/Kohlenstoff 

⇓ 

Trocknen 

⇓ 

Mikroätzen


3.2.1 Palladium-Kolloide 




VDE/VDI 

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Seite 8 

Die verwendeten Palladium-Kolloide sind entweder durch Zinn(II) oder durch organische 

Polymere stabilisiert. Nach der Adsorption auf dem Basismaterial wird durch eine 

Nachbehandlung das Zinn bzw. das organische Polymer entfernt. 

Zur Verbesserung der Stabilität der Leitschicht wandelt ein Verfahren das Palladium der 

Leitschicht in Palladiumsulfid um. Dabei wird auch Kupfer in Kupfersulfid umgewandelt. Die 

Kupferoberflächen müssen deshalb anschließend wieder gereinigt werden, um eine sichere 

Kupfer-Kupfer-Anbindung zu erreichen. Im Prinzip wird eine der konventionellen 

Durchkontaktierung entsprechende Prozeßfolge durchlaufen: 

4 Umwelt und Entsorgung 


⇓ 

Mikroätzen 

⇓ 

Aktivieren 

⇓ 

Beschleunigen 

Durch die Direktmetallisierungsverfahren soll insbesondere der Prozeß der chemischen 

Verkupferung umgangen werden. 

Das in den chemischen Kupferbädern enthaltene Formaldehyd steht unter dem Verdacht, 

ein krebserzeugendes Potential zu besitzen. Deshalb ist die Belastung durch Formaldehyd 

so gering wie möglich zu halten (Absaugung, Lüftung). 

Weiterhin muß der Komplexbildner EDTA entweder zurückgewonnen oder zerstört werden. 

Deshalb ist der biologisch abbaubare Komplexbildner Tartrat zukünftig vorzuziehen. 

Die Direct Plating-Verfahren enthalten meist nur noch im Conditioner schwache 

Komplexbildner, die biologisch abbaubar sind, aber in der Abwasserbehandlung eine 

Hydroxidfällung ausschlließen.


1 Ammoniakalisches Atzen 

1.1 Allgemeines 


Ätzen und Beizen 

VDE/VDI 

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Seite 1 

Das in der Leiterplattenfertigung am weitesten verbreitete Ätzverfahren ist das ammoniakalische 

Ätzen, da sowohl die mit einem metallischen Ätzresist, wie z. B. Zinn/Blei oder Reinzinn, 

als auch die mit Fotoresist versehenen Schaltungen geätzt werden können. 

Grundgleichung für die Ätzreaktion ist die Umsetzung von metallischem Kupfer und Kupfer(II)ionen 

zu einwertigen Kupferionen. 

Cu + Cu 2+ 2 Cu + 

Die Regeneration des Ätzmediums erfolgt durch Oxidation der Cu(I)-Ionen mit Luftsauerstoff 

im alkalischen Milieu wieder zu Cu(II)-Ionen, so daß die Ätzreaktion wieder von vorn beginnen 

kann. Durch das Einätzen von Kupfer steigt die Kupferkonzentration und damit die 

Dichte der Lösung. Um die Kupferionen bei pH-Werten um 8,5 in Lösung zu halten, bindet 

man sie mit Ammoniak im Kupfertetraminkomplex. Das konventionelle ammoniakalische 

Ätzmedium besteht überwiegend aus einer Ammoniumchlorid-haltigen Kupferchloridlösung. 

Zum Schutz der Oberfläche und zur Erhöhung der Ätzrate werden Zusätze beigefügt. 

Die Verwendung von Basismaterial mit dünneren Kupferkaschierungen für die Feinstleitertechnik 

reduziert die Gesamtmenge an abzuätzendem Kupfer, während bei der Tentingtechnik 

die Schichtdicke des abzuätzenden Materials um bis zu 25 µm durch chemisch und galvanisch 

abgeschiedenes Kupfer erhöht wird. 

Laminat 

Resist 

Insbesondere bei feinen Leitern ist es wichtig, daß der Ätzvorgang möglichst gerichtet abläuft 

und nicht zur Seite in die Flanke des Leiters. Ein quantitatives Maß für die Ätzqualität ist 

der Ätzfaktor, der als Quotient von Tiefenätung (V) zu Seitenätzung (X) definiert ist. Der 

Ätzfaktor hängt Anlagenparametern wie z. B. Sprühdruck, Düsenkonfiguration, -abstand, 

Oszillation und der chemischen Zusammensetzung des Ätzmediums. ab, und sollte möglichst 

hoch sein. Ein typischer Wert des Ätzfaktors beim ammoniakalischen Ätzen ist 1,3 bis 

1,5.


Metallresisttechnik 



Prozeßablaufschema 

ammoniakalisches Ätzen 

Aufheller 

Spülkaskade 

Innenlagen 

Replenisher Recycling 

Spülkaskade 

Ätzresistentfernung 

Spülkaskade 

Trockner 

VDE/VDI 

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Seite 2


1.2 Prozeßablauf 



Den grundsätzlichen Verfahrensablauf zeigt umseitiges Ablaufschema. 

VDE/VDI 

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Seite 3 

Durch den Ätzprozeß reichert sich die Ätzlösung mit Kupfer an, so daß oberhalb 160 g Cu/l 

mit frischer Ätzlösung verdünnt werden muß, damit sich konstante Verhältnisse einstellen 

können. Mit der frischen kupferfreien Ätzlösung, Replenisher genannt, werden die Leiterplattennutzen 

nach dem Ätzen gespült. Die Replenisherspülung minimiert die Kupferausschleppung 

in das Abwasser, weil das ausgeschleppte Kupfer über die Replenisherdosierung 

wieder in das Ätzmedium zurückgeführt wird. Zum Teil ist es möglich, Spülwasserkonzentrat 

aus der Kaskade der Altätze zuzugeben, um das Abwasser zu entlasten. Da diese 

Verdünnung der Altätze die externe Aufarbeitung beeinträchtigt, können nur kleine Spülwasserzusätze, 

wenn überhaupt, zugelassen werden. Je Kilogramm eingeätztes Kupfer verbraucht 

man mindestens 7 l Ätzlösung. 

Soll als Ätzresist dienendes Zinn/Blei aufgeschmolzen werden, muß ein die Oberfläche für 

das Aufschmelzen vorbereitender Aufheller eingesetzt werden. 

Als Alternative zum konventionellen Replenisher-Ätzverfahren wird ein Recyclingverfahren 

für die ammoniakalische Ätze eingesetzt, bei dem man wegen der Elektrolysierbarkeit Chlorid 

durch Sulfat als Basisanion ersetzt. Die elektrolytische Aufarbeitung erfolgt in einer bipolaren 

Zelle, die durch ihren Aufbau besonders energiesparend und kompakt ist. Zwischen 

zwei Randelektroden, an die eine Spannung von bis zu 42 V angelegt wird, sind 15 bzw. 17 

Edelstahlelektroden isoliert angebracht, die im elektrischen Feld aufgrund des Zwischenleitereffekts 

auf der einen Seite kathodisch und auf der anderen Seite anodisch polarisiert werden. 

Bei der Elektrolyse mit Stromdichten von ca. 10 A/dm² scheidet sich kathodisch Kupfer 

in Form von Folien ab, die leicht „abgeerntet“ werden können. Die entkupferte Ätzlösung 

sammelt man als Regenerat und speist sie mit Hilfe der Dichteregelung wieder in das Ätzmodul 

ein, so daß für die Handhabung in der Fertigung, bis auf die etwas geringere Geschwindigkeit, 

keine Unterschiede feststellbar sind. 

Die entkupferte Ätzlösung sammelt man als Regenerat und speist sie mit Hilfe der Dichteregelung 

wieder in das Ätzmodul ein, so daß für die Handhabung in der Fertigung, bis auf die 

etwas geringere Geschwindigkeit, keine Unterschiede feststellbar sind. 

Neben der Ätzgeschwindigkeit ist die Unterätzung die für den Ätzprozeß ausschlaggebende 

Größe. Während des Ätzens greift das Ätzmedium das Kupfer nicht nur in der gewünschten 

Richtung senkrecht zur Oberfläche an, sondern ätzt auch zur Seite, was zur sogenannten 

Unterätzung der Leiter führt. Der Ätzfaktor, der Quotient aus Tiefen- und Seitenätzung, ist 

ein Maß für die Qualität des Ätzverfahrens und hängt unter anderem von den Anlagenparametern 

Düsenkonfiguration, Sprühdruck und -abstand, Oszillation, sowie der chemischen 

Zusammensetzung des Ätzmediums, aber auch dem Leiterbild ab. Beim ammoniakalischen 

Ätzen findet man meist einen Ätzfaktor von 1,5 (Bild).


1.3 Umwelt und Entsorgung 



VDE/VDI 

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Seite 4 

Die Aufarbeitung der ammoniakalischen Ätze erfolgt im Normalfall extern, wobei neben frischer 

Replenisherlösung weitere kupferhaltige Produkte hergestellt werden. Für die zentrale 

Verwertung ist es allerdings nötig, jährlich tausende von Tonnen verbrauchter, wassergefährdender 

Ätzlösung zum Teil über viele hundert Kilometer zu transportieren. Das Recyclingverfahren 

hat noch einen kleinen Marktanteil. 

Durch die Absaugung der Ätzanlage, fast immer eine horizontale Durchlaufanlage, wird beim 

Replenisher-Verfahren der pH-Wert von über 9 auf den Betriebswert von ca. 8,6 herabgesetzt. 

Dadurch findet man erhebliche Mengen an Ammoniak, die als Überschuß im Replenisher 

enthalten waren, im Gaswäscher der Abluft. Beim Recyclingverfahren führt man das 

freigesetzte Ammoniak über Injektoren in die Ätze zurück. Man erreicht durch die damit verbundene 

Dosierung von gasförmigem Ammoniak zum Ausgleich der Verluste eine Halbierung 

der Ammoniakemission gegenüber dem Replenisherverfahren. Die Gaswäscherlösungen 

müssen wegen der komplexbildnerischen Eigenschaften des Ammoniaks entsprechend 

aufwendig behandelt werden. 

2 Saures Ätzen 


Zum Auflösen von Metallen durch chemischen Angriff benötigt man ein Ätzmedium und einen 

Ätzresist, der den Teil des Produkts schützt, der nicht weggeätzt werden soll. Als Ätzresist 

dienen beim sauren Ätzen in der Leiterplattenherstellung organische Lack- oder Fotoresistschichten, 

die gegen die anorganischen Ätzmedien beständig sind, aber nach dem Ätzen 

normalerweise wieder entfernt werden können (Strippen). Metallische Ätzresiste wie z. B. 

Zinn/Blei lassen sich hier nicht einsetzen. Im Gegensatz zur Innenlagenfertigung, bei der die 

Kupferkaschierung außerhalb des Leiterbilds, das durch den Ätzresist abgedeckt wird, abgeätzt 

wird, muß man bei der Tenting-Technik Kaschierung, sowie chemisch und galvanisch 

aufgebrachtes Kupfer durch Ätzen entfernen. Die Leiter werden dann durch ein positives Bild 

aus Fotoresist gegen das Ätzmedium geschützt, wobei vorzugsweise die saure Ätze eingesetzt 

wird. 

Beim sauren Ätzen dient eine salzsaure Kupferchloridlösung als Ätzmedium, das sich durch 

gute Steuerbarkeit und konstante Ätzrate auszeichnet. 

Die chemische Gleichung des Ätzvorgangs lautet hier: 

Cu + CuCl 2 ==> 2 CuCl 

Durch die Bildung von einwertigen Kupferionen sinkt die Aktivität der Ätze, die durch chemische 

Reoxidation mit Wasserstoffperoxid wieder regeneriert werden muß: 

2 CuCl + H 2 O 2 + 2 HCl ==> 2 CuCl 2 + 2H 2 O




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.2 

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Das Redoxpotential ist ein Maß für die Aktivität des Ätzmediums. Der normale Arbeitsbereich 

liegt zwischen 460 und 500 mV. Durch Zugabe von Wasser, Salzsäure und Wasserstoffperoxid 

in einem empirischen Verhältnis und Abfluß der überschüssigen Ätzlösung können 

die Verhältnisse konstant gehalten werden. 


Den grundsätzlichen Verfahrensablauf zeigt das umseitige Ablaufschema. 

Beim Ätzen in horizontalen Sprühätzmaschinen bilden sich auf der Leiterplattenoberseite 

durch das Ablaufen des Ätzmediums „Pfützen“, die den Zutritt frischen Ätzmediums behindern, 

und dadurch die Ätzrate gegenüber der Leiterplattenunterseite verringern. Diesen Effekt 

versucht man durch einen um ca. 0,3 bar höheren oberseitigen Sprühdruck zu kompensieren. 

Durch einen Redoxregler werden Dosierpumpen gesteuert, die Wasserstoffperoxid, Salzsäure 

und Wasser in einem empirischen Verhältnis dosieren. Um eine optimale Regelung 

und Chemikaliennutzung zu gewährleisten, wird die Dosierung fein verteilt und in kleinen 

Portionen zugegeben. Bei höherem Redoxpotential steigt zwar auch die Ätzrate, aber der 

Effekt ist relativ gering im Vergleich zum erhöhten Chemikalienverbrauch, da sich das Wasserstoffperoxid 

im Ätzmedium auch spontan zersetzt. 

Das Ätzmedium enthält im Normalfall mindestens einen Salzsäuregehalt von 200 ml HCl/l 

und einem Kupfergehalt von 100 bis 140 g/l, um bei akzeptabler Ätzrate die Chemikalien 

möglichst optimal zu nutzen. Die Ätzrate steigt mit zunehmender Salzsäurekonzentration um 

10 µm/min je 90 ml/l (33 g/l). Erhöht man die Salzsäurekonzentration über 500 ml HCl/l 

(halbkonzentriert) sinkt die Ätzrate wieder wegen der wachsenden Stabilität der Chorokomplexe. 

Besonders wichtig ist auch die Temperaturabhängigkeit der Ätzrate, die bei Standardkonzentration 

um ca. 28% fällt, wenn die Temperatur von 50 auf 40° C gesenkt wird. 


Bei Verwendung geeigneter Spülkaskaden kann der saure Ätzprozeß abwasserfrei geführt 

werden, weil nur so viel Spülwasser nötig ist, wie zum Ansatz der frischen Ätzlösung verwendet 

werden kann. 

Um die Emission von Salzsäuredämpfen zu reduzieren bietet es sich an, den größten Teil 

der Salzsäure durch Kochsalz zu ersetzen. Neben der Umweltverbesserung werden dadurch 

sogar noch Kosten gespart. 

Die konzentrierten Wasserstoffperoxidlösungen zersetzen sich leicht und spalten reaktionsfähigen 

Sauerstoff ab. Deshalb muß beim Umgang mit Wasserstoffperoxid auf peinlichste 

Sauberkeit geachtet werden, da schon durch kleine Verunreinigungen, Ätzlösung oder 

Schmutz, schwere Explosionen auftreten können. Selbstverständlich muß man auch 

Schutzbrille und Schutzhandschuhe verwenden.




VDE/VDI 

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Seite 6 

Bisher haben Recyclingtechniken für die saure Ätze nur einen geringfügigen Marktanteil. 

Die beim sauren Ätzen anfallenden stark salzsauren Kupferchloridlösungen können überwiegend 

in der chemischen Industrie als Rohstoff zur Herstellung von kupferhaltigen Produkten 

verwendet werden, wobei z. T. lange Transportwege zurückzulegen sind. 

Eine interne Entsorgung verbrauchter saurer Ätzlösungen durch Fällung als Hydroxid ist 

problemlos möglich, wobei die anfallenden Schlämme als Sonderabfall deponiert oder als 

Monoschlamm einer externen Verwertung zugeführt werden. 

3 Beizen 



Innenlagen + Tenting 

saures Ätzen 

Spülkaskade 

Ätzresistentfernung 

Spülkaskade 

Trocknen 

Zur Vorbereitung der Kupferoberflächen auf die wesentlichen Prozeßschritte wird im allgemeinen 

ein Beizschritt vorgeschaltet. Der Abtrag von meist 0,3 bis 2 µm Kupfer schafft eine 

frische, von der Vorgeschichte weitgehend unabhängige Oberfläche mit optimalen Eigen-




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Blatt 4.2 

Seite 7 

schaften für nachfolgende physikalische, chemische oder elektrolytische Bearbeitungen. 

Zwar werden Beizen auf unterschiedlicher chemischer Basis wie z. B. Eisensalze, Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid, 

Kupfersalze oder Phosphor-/Salpetersäure eingesetzt, doch die 

größte Verbreitung hat in Deutschland die Natriumpersulfatbeize (NaPS). Entsprechend den 

Anforderungen der jeweiligen Anwendung findet man bei Persulfatbeizen ein breites Spektrum 

an Zusammensetzungen und Arbeitsparametern. Häufig werden auch von Fachfirmen 

bezogene Beizen eingesetzt, deren Wirkungsweise durch nicht offengelegte Zusätze verbessert 

worden sein soll. 

Auch eine elektrolytische Ätzung wird eingesetzt, die die Vorteile einer genauen Kontrolle 

des Abtrags und eines geringeren Abtrags in den Durchkontaktierungslöchern aufweist. 


Die Beizprozesse stellen zwar einen unverzichtbaren Bestandteil der Fertigungsprozesse 

dar, müssen aber für die jeweilige Fertigungslinie angepaßt werden. Bei einigen Prozessen, 

z. B. in der Durchkontaktierung, der Oxidationslinie, oder dem Leiteraufbau wird ein Reiniger 

bzw. Entfetter vorgeschaltet, der Fett und andere organische Rückstände, die von der Beize 

nicht angegriffen werden, vorab entfernt. 

Handelt es sich um einen sauren Reiniger kann man in der Regel das Spülwasser der Kaskade 

nach dem Beizen zur Versorgung der Spülkaskade nach dem Reiniger verwenden, und 

so ohne Qualitätseinbußen das Spülwasser doppelt nutzen. Bei alkalischen Reinigern besteht 

die Gefahr, daß die ausgeschleppte Alkalität zum Ausfällen von Hydroxidschlämmen in 

der Anlage führt. 

Im Folgenden sollen die Charakteristika der einzelnen Beizschritte erläutert werden: 

3.2.1 Beizen vor der Durchkontaktierung 

In der vorgeschalteten Konditionierung wurde die Oberfläche von mechanischen und organischen 

Verunreinigungen befreit, während in der Beize die gesamte Oberfläche der Kupferkaschierung 

durch einen Abtrag von meist 0,5 bis 1 µm Kupfer gereinigt und aktiviert wird. 

Die Konditionierung der Harz- und Glasfaserflächen in den Lochhülsen darf durch den Beizvorgang 

nicht beeinträchtigt werden. 

3.2.2 Beizen vor dem Fotoresist-Laminieren 

Das Beizen vor dem Laminieren von Fotoresisten, fest oder flüssig, soll die Kupferoberfläche 

reinigen und durch verstärkte Korngrenzenätzung strukturieren. Beim Beizen von Innenlagen 

trägt man meist 1 bis 2 µm Kupfer ab. Da die Kupferschicht in den Durchkontaktierungslöchern 

teilweise ein Minimum von 2 µm aufweist, muß beim Beizvorgang der Außenlagen die 

Beizrate sehr genau kontrolliert werden. Meist laminiert man die Nutzen „in line“ nach dem 

Beizen, wobei, bei möglichen längeren Wartezeiten, eine auf den eingesetzten Fotoresist 

abgestimmte Oberflächenpassivierung verwendet wird.


3.2.3 Beizen vor der Galvanik 



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Durch die Durchkontaktierung liegen in den Lochhülsen nur sehr dünne Verkupferungen mit 

Schichtdicken bis herunter zu 2 µm vor. Der Abtrag beim Beizen vor der Galvanik beträgt 

meist zwischen 0,2 und 0,8 µm Kupfer. Der Beizschritt soll die Oberfläche aktivieren, damit 

bei der nachfolgenden galvanischen Abscheidung weitere Metallatome angelagert werden 

können. 

3.2.4 Beizen in der Oxidationslinie 

Bevor die Kupferoberfläche der Innenlagen zur Erzielung der geforderten Haftfestigkeit der 

Multilayer oxidiert wird, muß besonders sorgfältig gereinigt und gebeizt werden, da Reste 

von Verunreinigungen und ungleichmäßige Beizung eine veränderte Struktur der Oxidschicht 

hervorrufen. 

3.2.5 Beizen vor dem Heißverzinnen (HAL) 

Der Beizvorgang dient überwiegend der Entfernung von Oxidationsschichten, die sich beim 

Aushärten der Lötstoppmaske gebildet haben, und der Aktivierung der Oberfläche, um eine 

optimale Benetzung mit Lot zu gewährleisten. 

Meist stellt die Beize einen Vorbehandlungsschritt in einer Fertigungslinie dar, so daß eine 

direkte Weiterverwendung der aktiven Kupferoberfläche erfolgt. Die gebeizte Oberfläche ist 

sehr aktiv und wird leicht wieder kontaminiert, was Oberflächenuntersuchungen belegen. 

Ohne Passivierung der Oberfläche wird eine Wiederholung der Aktivierung schon nach ca. 4 

Stunden empfohlen. 


Reiniger 

Spülkaskade 

Beize 

Spülkaskade 

weitere 

Prozeßstufen 

oder Trockner


3.3 Beizsysteme 



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3.3.1 Die Persulfatbeize 

Aus Umweltgründen bevorzugt man fast immer die Natriumperoxodisulfatbeize gegenüber 

der Ammoniumpersulfatbeize. Die Beizrate wird hauptsächlich beeinflußt von Temperatur, 

Persulfatkonzentration und Kupferaufnahme, während die anderen Einflußgrößen wie z. B. 

Säurekonzentration nur geringere Bedeutung besitzen. Als Beiztemperatur wird maximal 

40°C gewählt, weil oberhalb die Selbstzersetzung überhand nimmt, aber auch tiefere Temperaturen, 

insbesondere Raumtemperatur, sind häufig im Einsatz. Die Persulfatkonzentration 

variiert zwischen 50 und 200 g/l. Wegen der Forderung der Konstanz der Beizrate wird z. 

T. die Beize schon nach einer Kupferaufnahme von unter 10 g/l verworfen. Bei geringeren 

Forderungen bzw. durch entsprechende Verfahrensanpassung kann aber auch mit einer 

Kupferaufnahme von mehr als 25 g/l gearbeitet werden. 

3.3.2 Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid-Beizen 

Bei Beizen auf der Basis Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid kommt der Stabilisierung des 

Wasserstoffperoxids zentrale Bedeutung zu. Die mögliche Kupferaufnahme hängt stark von 

der Arbeitstemperatur ab und beträgt bis zu 80 g/l, wobei die Stabilität der Beize bei sehr 

hohen Arbeitstemperaturen abnimmt. In der Praxis wird häufig bei ca. 45 °C gearbeitet. Bei 

tieferer Temperatur kristallisiert ein Teil des gelösten Kupfersulfats aus, ein Effekt, der zum 

Regenerieren der Beizlösung genutzt werden kann, aber auch im ungünstigen Fall zu Störungen 

in der Anlage führt. 


Bei der Entsorgung verbrauchter Beizen in der Chargenbehandlung der Abwasseranlage 

zerstört man üblicherweise zuerst das Restpersulfat durch Zugabe von Natriumbisulfitlösung 

als Reduktionsmittel. Danach erfolgt die Fällung des Kupfers. Bei Verwendung von Natronlauge 

zur separaten Fällung erhält man einen hochwertigeren Monoschlamm, der auch extern 

einer Verwertung zugeführt werden kann, während bei Verwendung von Kalkmilch die 

Menge des Schlamms durch mit ausgefällten Gips erheblich erhöht und die Verwertbarkeit 

eingeschränkt wird. Die Fällung mit Sulfid oder Organosulfid sichert die Einhaltung der Einleitegrenzwerte, 

auch wenn durch eigentlich zu vermeidende Vermischung Komplexbildner 

in die Abwasserbehandlung der verbrauchten Beizen gelangt sind. Sulfid- oder Organosulfidschlämme 

sind für eine Verwertung ungünstiger, so daß sie als Sonderabfall einer entsprechend 

ausgewiesenen Sondermülldeponie zugeführt werden müssen. Wird nicht mit Kalk 

gefällt, enthalten die abgeleiteten Filtrate große Mengen an Neutralsalzen, die zwar keine 

Gefahrstoffe darstellen, aber auch das Gewässer belasten. 

Einer reinen Entsorgung ist eine Metallrückgewinnung z. B. in Platten- oder Partikelelektrodenelektrolysezellen 

umweltmäßig vorzuziehen, bei der neben dem verwertbaren Kupferschrott 

größere Mengen an Abfallösungen bearbeitet und entsorgt werden. Dabei entsteht 

eine kleinere Menge "Galvanoschlamm" und eine große Menge neutralsalzhaltiger Konzentrate, 

die als Abwasser abgeleitet werden müssen. 

Das elektrolytische Recyclingsystem für Natriumpersulfatlösungen befindet sich in der 

Markteinführung. In einer sogenannten Gaslift-Zelle werden im durch eine Ionenaustau-




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3711, 

Blatt 4.2 

Seite 10 

schermembran abgetrennten Kathodenraum Restpersulfat und Kupfer reduziert, während im 

nachgeschalteten Anodenraum das Sulfat wieder zu Peroxodisulfat reoxidiert wird. Die derart 

regenerierte Beizlösung kann dann zur Wiederverwendung in die Fertigung zurückgeführt 

werden, so daß kein Schlamm anfällt. 

Auch aus verbrauchten Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid-Beizen läßt sich durch interne 

oder externe elektrolytische Aufarbeitung das Kupfer für eine Verwertung zurückgewinnen. 

Bei einer Elektrolyse vor Ort kann die entkupferte Lösung durch Nachschärfen regeneriert 

und in der Fertigung weiter verwendet werden.


Allgemeines 


Galvanische Verfahren 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.3 

Seite 1 

Die galvanotechnischen Prozesse nehmen in der Leiterplattenherstellung einen 

bedeutenden Platz ein. An das Galvanisierverfahren werden hohe Anforderungen gestellt, 

wie höchste Qualität der Abscheidung, die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit. 

Unter der galvanischen Metallabscheidung versteht man die Abscheidung eines Metalls auf 

einen Basiswerkstoff aus einem Elektrolyten (wäßrige Metall-salzlösung). Dazu wird eine 

äußere Stromquelle benötigt. Die wichtigste Voraussetzung für die Herstellung eines 

festhaftenden Metallüberzuges ist eine fett- und oxidfreie Oberfläche der zu 

galvanisierenden Werkstücke. Dazu werden Vorbehandlungsbäder eingesetzt, die auf den 

Oberflächenzustand und die Eigenschaften des Werkstoffes abgestimmt sind. 

Die galvanischen Überzüge haben die Funktion einer leitenden Verbindung, eines Ätzresists, 

des Korrosions- und Verschleißschutzes sowie Kontaktschichten bei Steckerleisten. 

1 Grundlagen der Metallabscheidung 

Verschiedene Stoffe, dissoziieren in wäßriger Lösungen, d.h. sie zerfallen in Ionen. Damit 

sind sie dann in der Lage, den elektrischen Strom zu leiten. Sie werden als Leiter 2. Klasse 

bezeichnet. 

Bei einer Elektrolyse wird der Strom über die Elektroden zugeführt. Die Elektroden sind stets 

Leiter 1. Klasse. Unterschieden wird in die Kathode(-), die die Elektronen zuführt, und der 

Anode(+), die sie wieder abzieht. 

Legt man an die Elektroden eine Spannung an, so entsteht zwischen beiden Elektroden ein 

elektrisches Feld und an den Phasengrenzen Elektroden/Elektrolyt findet eine 

elektrochemische Reaktion statt. 

Die positiv geladenen Kationen wandern zur Kathode (negativer Pol) und die Anionen zur 

Anode (positiver Pol). An der Kathode findet eine Aufnahme von Elektronen statt. 

Zum Beispiel elektrolysieren wir eine Kupfersulfatlösung: 

Cu ++ + 2 e → Cu 

Einen solche Vorgang bezeichnet man als Reduktion.




VDE/VDI 

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Seite 2 

An der Anode, zu der die SulfatIonen wandern, erfolgt eine Abgabe von Elektronen, also 

eine Oxidation. 

SO 4 2- → SO 3 + 2 e + 1 / 2 O 2 

SO 3 + H 2O → H 2SO 4 

Primärvorgang 

Sekundärvorgang 

Die Elektrolyse ist ein Redoxvorgang bestehend aus Reduktion und Oxidation und diese 

Entladung der Ionen wird als der Primärvorgang bezeichnet. Die weiteren Reaktionen der 

entladenen Teilchen sind von der Natur der Stoffe und der Bedingungen abhängig. 

Man bezeichnet die nächsten Schritte als Sekundärvorgänge. 

Durch M. Farraday (1791-1867) wurden in den Jahren 1833 und 1834 die quantitativen 

Zusammenhänge aufgeklärt. Mittels Versuchsreihen stellte er fest, daß zwischen der 

abgeschiedenen Stoffmenge und der benötigten Stoffmenge 

(gleich dem Produkt aus Stromstärke und Zeit) Proportionalität besteht. 

Das 1. Farradaysche Gesetz lautet : 

Die abgeschiedene Stoffmenge m ist proportional der StromstärkeI I und der 

Zeit t, die durch den Leiter geflossen ist. 

m = k ∗∗∗∗ I ∗∗∗∗ t 

Um die Konstante k zu bestimmen, leitete er die gleiche Strommenge durch verschiedene 

Elektrolytlösungen, die hintereinandergeschaltet wurden. Dabei beobachtete er, daß die 

abgeschiedenen Mengen unterschiedlich groß waren. 

Bei Division mit der Äquivalentmasse (= Molmasse/Ladungsänderung) erhielt er aber stets 

die gleiche Anzahl Grammäquivalente. 

Das 2. Farradaysche Gesetz lautet daher: 

Durch gleiche Stoffmengen werden stets äquivalente Stoffmengen aus verschiedenen 

Elektrolyten abgeschieden.


Beispiel: 



VDE/VDI 

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Seite 3 

Wieviel Gramm Kupfer erhält man, wenn ein Strom von 3 Ampere 2 Stunden durch eine 

Kupfersulfatlösung fließt? 

I ∗ t = 3 ∗ 2 Ah = 6 Ah 

Die Äquivalentmasse des Kupfers beträgt 

A = M//2 = 63,54 : 2 g/val = 31,77 g/val 

F = 26,8 Ah/val 

I ∗ t ∗ A 

m= -------------- 

F 

3,0 ∗ 2 ∗ 31,77 

m = -------------------------- ∗ g = 7,11 g 

26,8 

Es wurden 7,11 g Kupfer abgeschieden. 

2 Kupfer 

Die galvanische Metallabscheidung von Kupfer dient zur Verstärkung des Leiterbildes und 

der Durchkontaktierung. 

2.1 Galvanische Vorverkupferung: 

Die Anschlagverkupferung des im chemischen Kupferbades aufgebrachten 

Durchkontaktierung ist zu dünn. Deshalb wird diese Kupferschicht unmittelbar nach dem 

letzten Spülgang des Vorverkupferungsprozesses in Schwefelsäure dekapiert und darauf 

unmittelbar elektrolytisch auf > 5 µm verstärkt. 

Die Dekapiersäure erfüllt zwei Aufgaben, sie neutralisiert die vorher in alkalischen, 

stromlosen Kupferbad behandelte Leiterplatte und stellt die Oberfläche auf den pH-Wert des 

nachfolgenden sauren, galvanischen Kupferbades ein. Außerdem werden die durch den im 

Spülwasser gebundenen Sauerstoff entstandenen Oxide restlos entfernt.


Prozessablauf: 

− Dekapieren 

30 s, Schwefelsäure, 5 %ig 

− galvanische Vorverkupferung 



VDE/VDI 

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Seite 4 

Handelsüblicher schwefelsaurer Elektrolyt (Kupfersulfat, Schwefelsäure, Netzmittel, 

organische chem. Glanzzusätze verbessern die Einebnung und Schichtdickenverteilung). 

Temperatur 18 - 30 ° C 

Stromdichte 0,5 - 3 A/dm 2 , 

Horizontal - Anlagen, > 6 A/dm 2 

Abscheidegeschwindigkeit 

8 - 100 µm/h 

2.2 Galvanische Leiterbildverstärkung 

Die Vorbehandlung der Leiterplattenoberflächen vor diesem Prozeßschritt ist sehr wichtig. 

Sie ist von entscheidender Bedeutung damit eine gleichmäßige Kupfer-abscheidung erzielt 

wird und die Haftfestigkeit zum Substrat gewährleistet ist. 

Die Sollschichtstärke liegt zwischen 15 - 35 µm. 

Prozeßschritte: 

− Entfetten 

saures, handelsübliches Entfettungsmittel 

− Spülen 

− Kupferaktivierung 

Natriumpersulfat 20% ig, Schwefelsäure 5% ig 

− Spülen/Dekapieren 

− Galvanischer Leiteraufbau 

handelsüblicher, schwefelsaurer Kupferelektrolyt 

− Spülen




Nachfolgeprozeßschritte a) Zinn und Zinn/Blei - Leiteraufbau 

Umwelt und Entsorgung 

b) Blei als Ätzresist 

c) Nickel als Ätzresist 

d) Ni/Au als Endoberfläche 

VDE/VDI 

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Seite 5 

Die Metallrückgewinnung aus Spülwässern, Halbkonzentraten und Konzentraten durch die 

Fällung als Hydroxide sollte sortenrein erfolgen. Dabei führt die Fällung der Metalle als 

Hydroxide nicht zwangsläufig zu einem Filtrat, dessen Metallkonzentration den 

vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. 

In der Leiterplattentechnik kommen Komplexbildner zum Einsatz und so ist häufig die 

Fällung mit Natriumsulfid erforderlich. 

Das Lösen der Hydroxide/Sulfide in Schwefelsäure und die anschließende Verwertung durch 

die elektrolytische Metallgewinnung ist möglich. 

In vielen Fällen ist die sortenreine Ausfällung nicht möglich, so daß Mischschlämme 

vorliegen. Spezialisierte Verwerter nehmen auch derartige Schlämme zur Rückgewinnung 

entgegen, wenn die entsprechenden Metalle in ausreichender Konzentrationen vorliegen. 

Das heißt, die Wirtschaftlichkeit des Verwertungsverfahrens ist ein wichtiger Aspekt. 

Die unmittelbare Elektrolyse von sortenreinen flüssigen Konzentraten und Halbkonzentraten 

in der Fertigung bietet sich ebenfalls an. 

3 Die galvanische Verzinnung 

In der modernen Leiterplattenfertigung ist die galvanische Verzinnung, bzw. sind Zinn/Blei- 

Legierungsüberzüge unverändert hoch in ihrer Bedeutung. 

So übernehmen diese Überzüge unterschiedliche Funktionen als: 

− Ätzresist, während der Fertigung der Leiterplatte 

− Lötoberfläche, bei der metallurgischen Verbindung der Lötflächen der Leiter-platte mit 

den Bauelementen, also dem Weichlötprozeß 

So bestimmmen z.B. bei der Substraktiv-Technik die Prozeßvarianten und die gewünschten 

Endeigenschaften der Leiterplatten die Auswahl der galvanischen 

Verzinnungsprozesse.


3.1 Glanzzinnüberzüge 



VDE/VDI 

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Seite 6 

Es werden Glanzzinnüberzüge bevorzugt, die aus sauren Elektrolyten auf Sulfatbasis direkt 

abgeschieden werden. Hierbei sind spezielle Glanzzusätze erforderlich. Das sind Additive, 

bestehend aus organischen Verbindungen und einem nichtionischen Netzmittel. 

Glanzzinnüberzüge haben auch nachteilige Eigenschaften, wie: 

Whiskerbildung, das ist ein Einkristallwachstum bis zu einer Größe, daß sich sogar auf 

Leiterplatten Kurzschlüsse bilden können. Aber durch geringe Bleianteile in der 

abgeschiedenen Schicht kann dieses Phänomen verhindert werden. 

Die abgeschiedenen Zinnschichten stehen bei unterätzten Leiterzügen dachförmig über und 

können so leicht abbrechen. Damit besteht die Gefahr, daß sie durch Flitterbildung 

Kurzschlüsse verursachen. 

Beispiel für Konzentrations- und Arbeitsbereiche: 

Zinn-II-Gehalt ca. 20 g/l 

freie Schwefelsäure ca. 190 g/l 

Grundzusatz ca. 30 g/l 

Badtemperatur 10-25 °C (18°C) 

kathodische Stromdichte 1,5-2 A/dm² 

anodische Stromdichte




VDE/VDI 

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Seite 7 

Nach der galvanischen Abscheidung müssen die Überzüge einem Wärmeprozeß, dem 

Aufschmelzen, unterzogen werden, damit sich das eutektische Zinn-Blei-Gefüge bildet. Das 

Aufschmelzen erfolgt durch Infrarotöfen oder durch unmittelbaren Kontakt mit Heißöl. 

Beispiel für Konzentrations- und Arbeitsbereiche für einen fluoridhaltigen Elektrolyten: 

Bleigehalt 11 g/l 

Zinn-II-Gehalt 24 g/l 

Gesamtmetallgehalt 35 g/l 

Verhältnis Blei : Zinn 1 : 2,18 

freie Fluorobosäure 50 ml/l 

Borsäure 10 g/l 

Grundzusatz 15 ml/l 

Glättungszusatz 5 ml/l 

Stabilisator 10 ml/l 

Arbeitstemperatur 20-30°C 


Abscheidungsrate bei 2A/dm² 1 µm/min 

Beispiel für Konzentrations - und Arbeitsbereiche für einen fluoridfreien Elektrolyten: 

Zinn-II-Gehalt 16-24 (18) g/l 

Blei 7-11 (8) g/l 

Verhältnis von Blei : Zinn 

Zinnanteil 60% 1 : 2,2 

Zinnanteil 70% 1 : 3,0 

Säurekonzentration 120-180 (150) g/l 

Zusatz 15-25 (20) g/l 

Badtemperatur 20-30 (25) °C 

kathodische Stromdichte 1-4 (2) A/dm² 


bei 2 A/dm² ca. 1 µm/min 

4 Die galvanische Bleibeschichtung 

Die galvanische Bleibeschichtung wird sowohl für die Metallresisttechnik als auch zum 

Verbleien als Zwischenschicht unmittelbar vor der Zinn-Blei-Legierungselektrolyse 

eingesetzt. 

Dieser Arbeitsschritt ist dann als eigenständige Taktstelle in den Prozeß eingefügt. 

Der Bleiüberzug als Ätzresist wird mit ca. 5 - 7µm Schichtstärke aufgebracht und muß eine 

feinkristalline und porenfreie Schichtauflage haben. Damit wird ein Durchätzen der 

Leiterstrukturen vermieden.


Konzentrations- und Arbeitsbereiche 



Blei 20-225 g/l 

Säurekonzentrat 120-180 g/l 

Bleibadzusatz 12 (15-25)ml/l 

Arbeitstemperaturr 20-30 °C 

Kathodische Stromdichte 0,5-5 A/dm² 

Stromausbeute 100 % 

Das Ablösen (Strippen) der Bleischichten erfolgt in Sprühanlagen. 

VDE/VDI 

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Seite 8 

Zur Abscheidung dünner Bleischichten und einer kathodischen Stromdichte bis ca. 1,5 

A/dm² sind Bleigehalte von 25 g/l die Regel. Höhere Kathodenstromdichten von bis zu 4-5 

A/dm² und Bleigehalten bis zu 200 g/l werden bei der Abscheidung dicker Bleischichten 

erforderlich. 

Die Technologie der dünneren Bleiüberzüge als Zwischenschichten unter Zinn-Blei- 

Schichten verbessert die Belegungsstärke von kritischen Zonen der Lochgeometrie nach 

dem Umschmelzprozeß mit Zinn-Blei-Schichten. Hier besteht die Gefahr, daß durch 

übermäßiges "Abfließen" der flüssigen Zinn-Blei-Schmelze sehr dünne Schichten entstehen 

und ein später in Erscheinung tretendes Benetzungsproblem beim Weichlöten entstehen 

läßt. Durch die dünne Bleizwischenschicht bleibt eine ausreichend dicke Zinn/Blei-Schicht in 

den kritischen Zonen erhalten. Die Lötbarkeit im späteren Lötprozeß wird auch mit lange 

gelagerten Leiterplatten sichergestellt. 

Eine Bleibeschichtung von ca. 1 - 3 µm unter der Zinn/Blei-Schicht ist ausreichend. 


Das Zinn läßt sich nur teilweise elektrolytisch aufarbeiten. Die Rest-konzentrationen müssen 

mit Natronlauge, Kalkmilch oder Sulfid gefällt werden. 

Das Blei kann sehr gut, bis auf eine geringe Restkonzentration, durch Elektrolyse 

zurückgewonnen werden. 

Das Zinn bleibt dabei in Lösung und wird im allgemeinen dann gefällt. 

5 Galvanisches Vernickeln 

Im Bereich der Leiterplattenfertigung werden galvanische Nickelelektrolyte überwiegend für 

die Abscheidung von Zwischenschichten eingesetzt. Aber auch als Ätzresist werden 

Nickelbeschichtungen noch verwendet, die im Anschluß nach dem Ätzen verzinnt werden.




VDE/VDI 

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Seite 9 

Nach dem Abscheiden der Nickelzwischenschicht erfolgt dann ein Überzug von Silber oder 

Gold für Steck- oder Schaltkontakte. Hier werden an die Nickel-beschichtung bezüglich der 

physikalischen Eigenschaften bestimmte Anforderungen gestellt, wie z.B. die Härte. Die 

Nickelzwischenschichten müssen 

duktil sein und einen relativ gleichmäßigen Überzug bilden. Bei der galvano-technischen 

Lotdepottechnik wird verschiedentlich mit Nickelschichten gearbeitet. 

Beispiel für Konzentrations- und Arbeitsbereiche 

Nickel 45-80 (65) g/l 

Chlorid 8-12 (10) g/l 

Borsäure 35-45 (40) g/l 



bei 2 A/dm² ca. 0,4 µm/min 

Badtemperatur max. 30 °C 

pH-Wert 3,8-4,2 (4) 

6 Galvanisches Vergolden 

Galvanische Goldschichten werden als Überzug der Steckerleisten von Leiterplatten 

aufgebracht. Hier stehen schwachsaure Elektrolyte zur Verfügung, die alkalisch 

verarbeitbaren Fotoresist nicht angreifen. Es werden aber auch schwach alkalische 

Elektrolyte auf Sulfitbasis eingesetzt. Eine generell zu beachtende Problematik bei der 

galvanischen Vergoldung aus sauren Elektrolyten ist die Gefahr der Einwirkung des 

Wasserstoffs auf den Resist. Bei einer Stromausbeute von bis zu 60% kann der Wasserstoff 

den Resist besonders an den Flanken der Leiter einwirken. So wird die Haftung zum 

Substrat vermindert. Die Stromausbeute bei schwach alkalischen Elektrolyten liegt nahe 

100%. 

Die Qualität der Goldüberzüge wird in der Leiterplattenfertigung anhand funktioneller 

Kriterien bewertet. So ist z.B. eine Härte von 130-180 HV 0,05 bei einer ausreichenden 

Duktilität anzustreben. Entsprechend der geforderten Schaltleistungen werden die 

Goldschichtdicken aufgalvanisiert. Der spezifische elektrische Widerstand der Goldschicht 

ist ein weiteres wichtiges Qualitätsmerkmal.




Beispiel für Konzentrations- und Arbeitsbereiche eines sauren Goldelektrolyten: 

Goldgehalt 11 g/l 

Dichte des Elektolyten 24 g/l 

pH-Bereich 3-5 

Betriebstemperatur 20-30 °C 


anodische Stromdichte 150 HV) werden geringe Mengen von 

Cobalt, Nickel, Eisen oder Arsen in die abgeschiedenen Schichten eingebaut. 

Beispiel für Konzentrations- und Arbeitsbereiche eines alkalischen Goldelektrolyten: 

Goldgehalt 11-13 (12,3) g/l 

pH-Bereich 9-10 (9,5)g/l 

Badtemperatur 45-55 (50)°C 

Natriumsulfitgehalt >40 g/l 

kathodischer Stromdichtebereich 0,1-0,5 (0,3) A/dm² 

anodischer Stromdichtebereich max. 0,2 A/dm² 


z.B. bei 0,3A/dm² 0,19 µm/min 

Härte der Goldschicht 130-170 HV 0,05 

Reinheit des Goldüberzuges ca. 99,90% Au 

Spezifischer elektrischer Widerstand 

der Goldschicht 

bei 0°C 3,0 µΩ ∗ cm 

bei 50°C 3,4 µΩ ∗ cm 

1 HV = Härte Vickers




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.3 

Seite 11 

Die Goldüberzüge werden aus z.B. Gründen der besseren Verschleißfestigkeit auf 

Nickelzwischenschichten abgeschieden. Fast alle Metalle haben die Eigenschaft, daß sie 

sich an der Luft sofort mit Oxidschichten überziehen. Entsprechende Vorbehandlungsmittel 

sorgen dafür, daß die gebildeten Metalloxide entfernt werden. 

Die Unternickelung von Goldüberzügen (wie auch Silberüberzügen) ist so reaktiv, daß sich 

schon beim Spülen passivierende Schichten bilden können. Diese Passivschichten 

vermindern die Haftung der galvanischen Goldüberzüge. 

In diesen Fällen hat sich eine saure Vorvergoldung als sehr wirksam erwiesen. Diese Bäder 

haben nur einen geringen Metallgehalt und sauren Charakter, was beim Badprozeß einen 

reduzierend wirkenden Wasserstoff zur Reaktivierung der Nickelschichten erzeugt. Die 

erneute Passivierung wird duch eine





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.3 

Seite 12 

Verständlicherweise werden die Edelmetalle Gold und Silber schon lange elektrolytisch 

zurückgewonnen. Wegen des hohen Metallwertes ist eine solche Maßnahme wirtschaftlich. 

So werden zahlreiche, in ihrer Konstruktion unterschiedliche Zellen zur 

Materialrückgewinnung eingesetzt. Auch die Entfernung von Edelmetallspuren aus 

Spülwässern mit Ionenaustauschern ist Stand der Technik. 

Wegen des Cyanidgehalts der meisten Edelmetallelektrolyte erfolgt eine strikte Trennung 

von den meist sauren Lösungen der anderen Metalle. 

Bei der Abwasserbehandlung zerstört man zunächst das Cyanid oxidativ, wobei zunehmend 

chlorfreie Oxidationsmittel eingesetzt werden, um die Bildung von AOX zu vermeiden, 

Der Begriff AOX kennzeichnet einen Summenparameter und steht für "adsorbierbare 

organische Chlorverbindungen". Diese Verbindungen können entstehen, wenn bei der 

Behandlung von Abwasser, das organische Substanzen enthält, diese durch chlorhaltige 

Oxidationsmittel chloriert werden. 

Quellenangaben: 

− Handbuch der Leiterplattentechnik. G. Herrmann, K. Egerer 

− Arbeitsmappe Leiterplatte, Schlötter 

− Unterlagen der Firma Ato-Tech


Allgemeines 


Metallresiststrippen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.4 

Seite 1 

Bei der klassischen Metallresist-Technik werden nach der Kupferverstärkung die Leiter auf 

den Außenlagen mit Metallresisten elektrolytisch beschichtet, die üblicherweise aus Zinn 

oder Zinn/Blei-Legierung bestehen. Auch Nickel-/Gold-Schichten können zum Einsatz kommen, 

verbleiben aber generell nach dem Ätzvorgang auf der Oberfläche. 

Im Falle einer Heißverzinnung als Endoberfläche sollte Zinn als Ätzresist eingesetzt werden, 

da es nach dem Ätzvorgang gestrippt wird. Im Falle einer Zinn/Blei-Oberfläche (aufgeschmolzen 

oder nicht aufgeschmolzen) muß Zinn/Blei als Ätzresist eingesetzt werden, da es 

nach dem Ätzvorgang auf dem Kupfer verbleibt. Bei der aufgeschmolzenen Oberfläche erfolgt 

anschließend der Aufschmelzprozeß. 

Die handelsüblichen Stripper sind in der Lage Zinn und Zinn/Blei von der Kupferoberfläche 

zu entfernen, wobei es sehr wichtig ist, daß die intermetallische Phase, die sich zwischen 

Kupfer und dem Metallresist gebildet hat, vollständig entfernt wird. 

1 Schematischer Prozeßablauf 

Ätzen 

Spülen 

Metallstripper 

Spülen 

Anlaufschutz 

Trocknen


2 Prozeßablauf 


Metallresiststrippen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.4 

Seite 2 

Nach dem Ätzen des Leiterbildes wird in horizontalen, hintereinander geschalteten Anlagen 

gespült und der Metallresist gestrippt. Moderne Stripper arbeiten nicht mehr auf Wasserstoffperoxid- 

oder auf Fluorid-, sondern auf Salpetersäurebasis. Teilweise werden Einstufen- 

Stripper, teilweise zweistufige Stripper eingesetzt, wobei im letztgenanntem Fall die 1. Stufe 

Zinn bzw. Zinn/Blei ablöst. Die 2. Stufe entfernt die intermetallische Phase. 

Durch vorhandene Inhibitoren wird das Kupfer nicht oder nur gering angegriffen. Nach dem 

intensiven Spülprozeß muß die gereinigte Kupferoberfläche gegen anschließende Oxidationen 

geschützt werden. Das kann durch eine Behandlung mit Zitronen- bzw. Weinsäure geschehen 

oder durch organische Schutzschichten. 

Die zur Verfügung stehenden Stripper arbeiten teilweise kontinuierlich, teilweise diskontinuierlich. 

Bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise wird in Abhängigkeit vom Durchsatz frische 

Stripperlösung zudosiert. Überschüssige Stripperlösung läuft mit einem konstanten Metallgehalt 

ab. Der Prozeß ist stabil und zeigt gleichmäßige Strippraten. 

Bei einem diskontinuierlichen Chargenbetrieb reichert sich das zu strippende Metall im Stripper 

langsam an. Die Stripperlösung wird bei Erreichung eines Maximalwertes (z.B. 180 g 

Metall/l) abgelassen, die Maschine gesäubert und wieder mit neuer Stripperlösung befüllt. 

Die Strippraten verändern sich je nach Metallkonzentration. 

Neben Metallresiststrippern, die auf Wasserstoffperoxid-, Fluorid- bzw. Salpetersäurebasis 

arbeiten, gibt es ein Verfahren, das auf Salzsäurebasis unter Einsatz von Kupferchlorid arbeitet 

(Elget-Verfahren). 


Die mit Metall angereicherten Stripper (150 - 180 g/l) werden gesammelt und in der Regel 

einer externen Entsorgungsfirma zugeführt. Hier erfolgt die Aufarbeitung der Stripperlösung, 

indem die Metalle gefällt und von der Säure getrennt werden. 

Bei dem Umgang mit salpetersäurehaltiger Stripperlösung sind die Vorschriften für den Umgang 

mit Säuren zu beachten. Die Bearbeitungsmaschinen für den Strippvorgang müssen 

hermetisch dicht sein und sind derart abzusaugen, daß ein leichter Unterdruck in den Anlagen 

entsteht. 

Vor dem Einsatz der Stripperlösungen müssen die technischen Datenblätter aufmerksam 

gelesen werden. Das Bedienungspersonal ist entsprechend den gesetzlichen Vorschriften 

zu schulen und einzuweisen.


Allgemeines 


Oxidation von Kupfer 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.5 

Seite 1 

Der hier beschriebene Oxidationsprozeß soll die Haftung zwischen der Kupferoberfläche einer 

strukturierten Innenlage und dem Prepreg bei der Multilayer-Herstellung verbessern 

(siehe hierzu VDI/VDE-Richtlinie 3710 Blatt 3/Seite 7). In einigen Fällen wird dieser Prozeß 

auch vor dem Aufbringen des Lötstopplackes vorgenommen, wenn besondere Anforderungen 

an die Haftung des Lötstopplackes auf dem Leiterbild gestellt werden. Diese verbesserte 

Haftung wird durch eine oxidative Vorbehandlung der Kupferoberfläche erreicht, bei 

der es zu einer Oberflächenvergrößerung durch die Bildung von Oxidschichten kommt. 

Durch eine stark alkalische Natriumchloritlösung bei erhöhter Temperatur kommt es zur Bildung 

von Kupfer (I)- und Kupfer (II)-oxiden, die nach folgender Gleichung abläuft: 

1. Stufe: 2 Cu + NaClO2 ⇒ Cu2O + NaClO 

2. Stufe: Cu2O + NaClO2 ⇒ 2 CuO + NaClO 

Bild 1




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.5 

Seite 2 

Je nach Verfahrensablauf und nach der Behandlungszeit bildet sich zunächst Kupfer (I)- 

Oxid, das eigentlich rot ist. Im weiteren Verlauf geht dieses Kupfer (I)-Oxid in Kupfer (II)- 

Oxid über, wobei die typische tief schwarze Farbe entsteht. Mit längerer Verweilzeit im Oxidationsbad 

geht die Oberflächenfarbe von rot über in bronze → braun → schwarz. 

Bei hohen Temperaturen und hoher Alkalität bilden sich bevorzugt Schwarzoxidschichten mit 

langen feinen Kristallen, die unerwünscht sind. Hierbei kommt es bei der Weiterverarbeitung 

zum Abbrechen dieser Kristalle und zu einer reduzierten Haftfestigkeit. Die beste Haftung 

zwischen Prepreg und Kupfer wird bei dunkelbraunen knospigen Oberflächen erzielt. Eine 

exakte Prozeßführung ist unbedingt erforderlich. 

Als Überwachung hat sich die Schälkraft- und die Schichtgewichts-Messung bewährt. Üblicherweise 

werden bei der Schichtgewichts-Messung Werte von 20 - 40 mg/dm² erreicht. 

Hierbei wird die Gewichtszunahme durch die Oxidation gemessen. 

Bei der Schälkraft-Messung wird die Abzugskraft gemessen, die für die Trennung einer oxidierten 

Cu-Folie von einer Harzoberfläche erforderlich ist. Üblich sind Werte von 1,3 N/mm. 

Der Prozeß wird in konventionellen Vertikalanlagen in Korbtechnik oder in Horizontalanlagen 

durchgeführt. 

1 Schematische Darstellung (Beispiel) 

Reinigen/Entfetten 30 - 50 °C → Pkt. 3.1 

⇓ 

Spülen RT → Pkt. 3.2 

⇓ 

Beizen 20 - 40 °C → Pkt. 3.3 

⇓ 


⇓ 

Oxidieren 60 - 70 °C → Pkt. 3.5 

⇓ 


⇓ 

(Warmspülen) 50 - 60 °C → Pkt. 3.7 

⇓ 

Trocknen 60 - 80 °C → Pkt. 3.8



2.1 Reinigen/Entfetten 



VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.5 

Seite 3 

Zur Vorbehandlung der Kupferoberflächen werden alkalische oder saure Reiniger eingesetzt, 

die durch entsprechende Zusätze entfettende Wirkung haben. 

2.2 Spülen 

Intensives Spülen z.B. in einer Spülkaskade bei Raumtemperatur. 

2.3 Beizen 

Um eine mikrorauhe Kupferoberfläche zu erzeugen, wird ein Ätzreiniger auf Basis 

Na2S2O8/H2SO4 oder H2O2/H2SO4 eingesetzt. 

2.4 Spülen 

Intensives Spülen mittels Spülkaskade bei Raumtemperatur. 

2.5 Oxidieren 

Häufig wird noch eine alkalische Vortauchlösung vorgeschaltet, um die sauren Reste des 

Ätzreinigers vollständig zu entfernen und das Hauptbad zu schützen. Die exakte Einhaltung 

der vom Lieferanten vorgeschriebenen Prozeßparameter (Temperatur, Verweilzeit, Konzentrationen) 

ist für eine gleichmäßige Oxidbildung unabdingbar. Typische Konzentrationen 

können 120 g/l NaClO 2 und 20 - 40 g/l NaOH sein. 

2.6 Spülen 

Intensives Spülen zur Entfernung der alkalischen Lösungen von der Oxidoberfläche. 

2.7 Warmspülen 

Zur Verbesserung der Spülwirkung auf der Oberfläche empfehlen einige Lieferanten einen 

letzten Spülschritt mit warmen Wasser. 

2.8 Trocknen 

Durch das sofortige Trocknen der Zuschnitte erhält man eine gleichmäßige, fleckenfreie 

Oberfläche.


3 Reduktion der Kupferoxidschicht 



VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.5 

Seite 4 

Nach der Verpressung der so hergestellten Innenlagen entsteht ein Multilayer, der eine gute 

Haftung zwischen Harz und Kupferoberfläche zeigt. Allerdings ist das aufgebrachte Kupferoxid 

gegen saure Lösungen nicht ausreichend beständig und wird bei den nachfolgenden 

chemischen Prozessen (Desmearing, Durchmetallisierung) angegriffen. Der Angriff erfolgt 

von der Bohrwandung her und löst das Kupferoxid auf, so daß es zu einer Zerstörung des 

Haftungsverbundes zwischen Harz und Kupferoberfläche kommt. Dabei wird das dunkle 

Kupferoxid aufgelöst, und es kommt zu einer hellen, rötlichen Aufhellung um Bohrungen 

herum (Rotring/pink ring). 

Im Bereich von umlaufend ca. 30 µm pink ring-Breite besteht keine Gefahr für die einwandfreie 

Bildung einer Durchmetallisierung. Bei größeren, flächenförmigen Oxidzerstörungen 

entsteht ein mikroskopisch kleiner Spalt, in den Lösungsreste hineinlaufen und dort verbleiben. 

In solch einem Fall entstehen Unterbrechungen der Durchmetallisierungshülse (wedge 

voids), die die Funktionsfähigkeit einer Schaltung erheblich beeinflussen.




VDE/VDI 

3711, 

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Seite 5 

Abhilfe schafft hier eine dünne Oxidschicht (kleine Angriffsfläche) oder eine chemische bzw. 

elektrolytische Reduktion des aufgebrachten Kupferoxides, da es deutliche Unterschiede 

zwischen der Säurebeständigkeit von Kupfer (I)- und Kupfer (II)-Oxid gibt. Kupfer (I)-Oxid ist 

weniger empfindlich gegen einen Säureangriff, so daß eine Reduktion des gebildeten Kupfer 

(II)-Oxides zu Kupfer (I)-Oxid sinnvoll ist. 

3.1 Reduktionsverfahren 

3.1.1 Dimethylaminoboran 

Üblicherweise erfolgt die chemische Reduktion mittels Dimethylaminoboran, das sich langsam 

bei der Arbeitstemperatur von 25 °C - 35 °C unter Abgabe von Wasserstoff zersetzt. 

Aufgrund dieser Unbeständigkeit erhöht sich der Chemikalieneinsatz und damit die Kosten. 

3.1.2 Natriumdithionit 

Bei einer Temperatur von 30 - 40 °C und einem pH-Wert von 7 - 8,5 wird mittels Natriumdithionit 

das Kupfer(II)-oxid reduziert. 

3.1.3 Elektrochemische Reduktion 

Hierbei handelt es sich um ein relativ kostengünstiges Verfahren, bei dem in horizontaler 

Fahrweise in wässrigem Medium unter Gleichspannung eine Reduktion des Kupfer(II)-oxids 

vorgenommen wird. 

3.1.4 Niederdruckplasma-Verfahren 

Als Reduktionsmittel wird Wasserstoffgas eingesetzt. 

Bei der Reduktion wird die Mikrostruktur der Oxidschicht nicht verändert, allerdings wird die 

Schälkraft und damit die allgemeine Haftung auch reduziert. Aus diesem Grund ist sorgfältig 

abzuwägen, ob eine Reduktion sinnvoll ist. 

Speziell der stark salzsaure Palladium/Zinn-Aktivator bei der chemischen Durchkontaktierung 

greift die Oxidschicht an und erzeugt einen pink ring. Beim Einsatz von alkalischen 

Prozeßlösungen bei der Durchkontaktierung ist dieser Rotring-Effekt nicht festzustellen. 

In Europa hat sich das Dimethylaminoboran, trotz seiner hohen Toxizität durchgesetzt. In 

den USA wird eine Nachbehandlung der Kupfer(II)-oxidschicht praktiziert, bei der ein Mikroätzschritt 

unter Einsatz von Ethylendiamintetraacetat (EDTA) vorgenommen wird. Die Oberfläche 

wird dadurch weiter vergrößert, und es kommt zu einer verbesserten Harzhaftung. 

Säure kann nicht eindringen.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.5 

Seite 6 

Chlorite sind starke Oxidationsmittel, die entsprechend den Herstellerangaben gelagert, 

transportiert und verarbeitet werden müssen. In Verbindung mit der Natronlauge entsteht eine 

stark alkalische, stark oxidierende Lösung, die nur von geschulten und unterwiesenen 

Mitarbeitern verarbeitet werden darf. Bei der Entsorgung erfolgt eine Zerstörung des Chlorites 

durch Bisulfit und anschließender Neutralisation. 

ACHTUNG: Kommt Natriumchlorit mit Säuren in Verbindung, so entsteht spontan Chlorgas. 

Die flüssige Lösung von Dimethylaminoboran ist kühl zu lagern. Bei der Zersetzung, die 

temperaturabhängig ist, entsteht Wasserstoffgas. Die Vorschriften im Umgang mit diesem 

hoch toxischen Stoff sind unbedingt zu beachten. Die verbrauchte Lösung wird bei einem 

pH-Wert von 6 - 14 unter Rühren mit Natriumhypochlorit zerstört, wobei es zur Erhöhung der 

adsorbierbaren, organischen Halogenverbindungen (AOX) kommt, und normal innerhalb der 

Abwasseranlage behandelt.


Allgemeines 


Löt- und bondfähige Nickel/Gold- 

Endschichten 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.6 

Seite 1 

Durch die Miniaturisierung von Leiterplatten werden an die Bestückung und Verbindungstechnik 

immer höhere Anforderungen gestellt. Die SMD (Surface Mounted Device)-Technik 

erfordert eine hohe Planarität der Leiterplattenoberfläche. Diese Forderung ist mit konventionellen 

Verfahren wie galvanische Abscheidung oder HAL (Hot Air Levelling) zur Zinn/Blei- 

Beschichtung kaum zu erfüllen. Die chemische Nickel/Gold-Abscheidung ist wesentlich 

gleichmäßiger, wobei die Schichten gut löt- und bondbar sind. Nach dem Leiterbildaufbau 

wird entweder das gesamte Leiterbild oder, nach dem Auftragen einer Lötstoppmaske, nur 

die Bohrlöcher und SMD- bzw. Bondpads vernickelt und vergoldet. 

Kantenbelegung mit Zinn/Blei (HAL) 

Kantenbelegung mit Nickel/Gold





Endschichten 

Die chemische Nickel/Goldabscheidung umfaßt im wesentlichen 5 Prozeßstufen: 

1.1 Reinigung 

Reinigen 

⇓ 

Mikroätzen 

⇓ 

Aktivieren 

⇓ 

Chemisch Nickel 

⇓ 

Sudgold 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.6 

Seite 2 

Die Kupferoberflächen werden von anhaftenden Verunreinigungen befreit und benetzt. 

1.2 Mikroätzen 

Eine Behandlung in Ätzreinigern hat sich bewährt, um eine gute Haftfestigkeit der abgeschieden 

Nickel/Goldschicht auf Kupfer zu gewährleisten. Für gewöhnlich werden 1-2 µm 

Kupfer geätzt. 

1.3 Aktivieren 

Die Aktivierung der Kupferoberflächen für die nachfolgende chemische Vernickelung erfolgt 

in sauren Pd(II)-Lösungen durch Zementation (Ladungsaustausch). Die Palladiumionen 

werden auf den Kupferoberflächen reduziert, wobei Kupferionen in Lösung gehen. So wird 

eine für die chemische Vernickelung katalytisch wirksame Schicht von Palladium auf Kupfer 

ausgebildet.


1.4 Chemisch Nickel 



Endschichten 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.6 

Seite 3 

Die chemisch abgeschiedene Nickelschicht enthält 8-10 Gew.-% Phosphor, da die Reduktion 

der Nickelionen mit Hypophosphit erfolgt. Der Phosphorgehalt der Schicht und die Abscheidungsgeschwindigkeit 

des Bades (10-15 µm/h) lassen sich über die Regelung von 

Temperatur (80-90 °C) und pH-Wert (4,8-5,3) konstant halten. 

1.5 Sudgold 

Die Vergoldung erfolgt bei 70-90 °C über eine Zementation ausschließlich auf Nickel. So 

wird eine gleichmäßige Goldschicht mit einer Dicke von maximal 0,15 µm abgeschieden.




Endschichten 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.6 

Seite 4 

Die REM-Aufnahmen bei 1000- und 2000-facher Vergrößerung zeigen die Topographie der 

Oberfläche und die Flankenbelegung bis zum Basismaterial. 


Goldverluste durch Ausschleppung aus dem Sudgoldbad werden durch Rückführung aus einer 

nachfolgenden Standspüle minimiert. Aus nachfolgenden Spülstufen werden Goldreste 

durch Ionenaustauscher zurückgewonnen. Gold aus verbrauchten Bädern wird aufgearbeitet.


Allgemeines 


Fotoresiststrippen 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.7 

Seite 1 

Zur Strukturierung des Leiterbildes werden Flüssig- und Trockenresiste eingesetzt, die heute 

in wässrig-alkalischen Medien entwickel- und strippbar sind. Aufgrund der Gesetzgebung 

sind die früher zum Einsatz gekommenen Fotoresiste, die mit Lösungsmittel (1.1.1. – 

Trichlorethan) entwickelt und gestrippt (Methylenchlorid) wurden, vom Markt verschwunden 

und haben praktisch keine Bedeutung mehr. 

Da Trockenfilmresiste zu ca. 60 % aus hydrophilen/polaren Bindemitteln bestehen, können 

sie in ionischen Medien, wie z.B. Kalium- bzw. Natriumhydroxid-Lösungen gestrippt werden. 

Die Stripplösung diffundiert in den Resist und quillt das polymerisierte Netzwerk an. 

1 Schematischer Prozeßablauf (Beispiel) 


⇓ 

Alkalischer Stripper 

⇓ 

Sprüh-Spülen 

⇓ 

Sprüh-Spülen 

KOH-Lösung 2,0 % 

50 - 70 °C 

Zur Entfernung des polymerisierten Resistes wird vorzugsweise mit einer 2,0 bis 2,5 %igen 

KOH-Lösung gearbeitet, die über Sprühdüsen auf die Oberfläche aufgebracht wird. Da der 

Resist sich nicht löst, sondern nur quillt, sind entsprechende Sprühdüsen und Sprühdrücke 

erforderlich, damit die Fladen von der Oberfläche entfernt werden. 

NaOH liefert bei gleicher Konzentration deutlich gröbere Strippfladen. Eine Erhöhung der 

Laugenkonzentration verringert zwar die Strippzeit, vergrößert aber die Strippfladen. 

RT 

RT


Typisches Strippverhalten 

2 % 

2 % 

4 % 

Zeit 

(Sekunden) 

87 

72 

69 


Fotoresiststrippen 

NaOH KOH 

Partikelgröße 

ca. 5 mm 

∼ 10 mm 

∼ 15 mm 

Zeit 

(Sekunden) 

84 

77 

56 

Partikelgröße 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.7 

Seite 2 

ca. 3 mm 

ca. 4 mm 

ca. 5 mm 

Die Strippzeiten werden stark beeinflußt von den Resistdicken, dem Polymerisationsgrad, 

der Höhe des Galvanoaufbaus und den Leiterabständen. 

Die üblicherweise eingesetzten horizontalen Durchlauflinien haben zur Entfernung der 

Strippfladen Band- oder Cyclonfilter. 


Die anfallende Mischung aus Stripplösung und Spülwässer kann über Ultrafiltration aufkonzentriert 

werden. Das Retentat wird durch Säure gefällt und filtriert. Diese Säurefällung kann 

auch direkt ohne Ultrafiltration und Aufkonzentrierung durchgeführt werden. 

Die Rückstände der Fällung und der Fladenfiltration direkt am Stripper werden gesammelt 

und einer Sonderdeponie zugeführt. Bei dem Umgang mit stark alkalischen Stripplösungen 

sind die Vorschriften für den Umgang mit Laugen zu beachten. Vor dem Einsatz der Stripperlösungen 

müssen die technischen Datenblätter aufmerksam gelesen werden. Das Bedienungspersonal 

ist entsprechend den gesetzlichen Vorschriften zu schulen und einzuweisen.


Allgemeines 


Spültechnik 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.8 

Seite 1 

Der Spülprozeß beendet praktisch jeden Prozeßschritt in der naßchemischen Herstellung 

der Leiterplatten und Galvanik. Dabei erfüllt die Spülung sowohl die Funktion der 

Beendigung des vorangegangenen Prozesses, als auch die Funktion der Vorbereitung der 

Oberfläche auf den folgenden Arbeitsgang. Die quantitativen Anforderungen an den 

Spülprozeß sind allerdings sehr unterschiedlich. Der Spülfaktor, der als Quotient aus 

Prozeßlösungskonzentration und Konzentration in der letzten Spülstufe definiert ist, variiert 

zwischen wenigen hundert bei unkritischen Zwischenspülen bis zu ca. 10000 bei 

galvanischer Kupfer- oder Nickelabscheidung. Für dekorative Anwendungen sind noch weit 

höhere Spülfaktoren zu erreichen. 

1 Gesetzliche Forderungen 

Die Basis der behördlichen Forderungen an die Eigenschaften des Abwassers bildet Anhang 

40 der Rahmen-Abwasser-Verwaltungsvorschrift. 

Dementsprechend sind im Bereich der Leiterplattenfertigung die Schadstoffe, die im 

Abwasser enthalten sind, vor der Einleitung in die öffentliche Kläranlage oder den Vorfluter 

nach dem Stand der Technik zu behandeln. Für die am häufigsten eingesetzten Metalle 

Kupfer, Nickel und Blei wird ein Einleitungsgrenzwert von 0,5 mg/l vorgegeben. Für Zinn und 

Eisen liegt der Grenzwert bei 2 bzw. 3 mg/l, während für Cyanid 0,2 und für Silber sogar 0,1 

mg/l einzuhalten sind. Ammoniumstickstoff und Fluorid werden nach den allgemein 

anerkannten Regeln der Technik auf 50 mg/l begrenzt. 

Es wird verlangt, die Prozesse möglichst abfall- und ausschleppungsarm zu betreiben. Für 

Spülwässer wird eine Mehrfachnutzung z. B. durch Kaskadierung oder Ionenaustauscher- 

Kreislaufführung gefordert. Geeignete Inhaltsstoffe sollen aus den Spülen zurückgeführt und 

EDTA muß zurückgewonnen werden. 

In der praktischen Anwendung ergibt sich wegen der Vielfältigkeit der Prozesse ein 

Umsetzungsspielraum. 

2 Kaskadenspülung 

R: Spülkriterium 

co : Konzentration der Prozeßlösung 

cn : Konzentration in der n-ten Spüle 

Q: Spülwassermenge 

V: Verschleppung 

R = co / cn = (Q/V) n 

Häufig wird dieser Zusammenhang mit Hilfe von graphischen Auftragungen oder 

Nomogrammen genutzt.



Spültechnik 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.8 

Seite 2 

In der Praxis arbeitet man inzwischen bevorzugt mit dreifach Spülkaskaden, die sich in 

vielen Fällen bezüglich des Kosten/Nutzen-Verhältnisses bewährt haben. In einer Kaskade 

fließen Ausschleppung mit dem Produkt und das Spülwasser im Gegenstrom. Bei einem 

Spülfaktor von z. B. 1000 benötigt die dreifach-Spülkaskade nur 1% der Wassermenge einer 

einfachen Fließspüle. Zum Zweck der Rückgewinnung von Inhaltsstoffen teilt man häufig 

den Spülprozeß in eine Sparspüle, bzw. Sparspülkaskade zum Aufkonzentrieren der 

Inhaltsstoffe für eine mögliche Verwertung und eine Klarspülzone bzw. -kaskade zur 

Erzielung der geforderten Oberflächenreinheit. 

Bei Prozessen, z. B. das saure Ätzen, kann die Forderung nach 

Spülwassermehrfachverwendung dadurch erfüllt werden, daß das gesamte Spülwasser zum 

Regenerieren der Ätze eingesetzt wird, wodurch dieser Prozeß vollständig abwasserfrei 

betrieben werden kann. In analoger Weise kann man das Spülwasser des Fotoresist- 

Entwicklers und -Strippers zum Ansatz der Frischlösung verwenden. 

Vollständige Spülwasserfreiheit erreicht man auch z. B. beim ammoniakalischen Ätzen durch 

Verwendung eines Vakuumverdampfers, dessen Kondensat vollständig zu Spülen ausreicht, 

während durch Rückführung des Destillationssumpfes in den Prozeß die Inhaltsstoffe 

erhalten bleiben. 

Setzt man Kühlwasser, das durch die leichte Aufwärmung sogar eine bessere Spülwirkung 

aufweist, als Spülwasser ein, ergibt sich oft das Problem der Kopplung der beiden Prozesse 

durch das Wasser. Es wird z. B. Spülwasser benötigt, wenn gerade keine Kühlung 

erforderlich ist bzw. umgekehrt. 

Bei geeigneter Zusammensetzung der Prozeßlösungen kann auch das Spülwasser eines 

Prozeßschritts vollständig zum spülen eines vorgeschalteten Prozeßschritt dienen, wie z. B. 

das Spülwasser nach dem Beizen zum Spülen des vorherigen sauren Reinigers eingesetzt 

werden kann. 

Der Einsatz von Ionenaustauscher-Kreislaufanlagen kann speziell zur Einsparung von 

Wasser beitragen. In manuell oder automatisch über die Leitfähigkeit gesteuerten Anlagen 

wird das Spülwasser durch Säulen von Kiesfilter, Kationenaustauschern und 

Anionenaustauschern geführt. Gegebenenfalls schließt sich noch ein Tensidfänger an, um 

das Kumulieren von Tensiden im Wasserkreislauf zu verhindern. Die beladenen 

Ionenaustauscherharze werden mit Säure, bzw. Lauge regeneriert. Da bei der Regeneration 

ein Chemikalienüberschuß eingesetzt werden muß, ergibt sich deutlich, daß 

Ionenaustauscher-Kreislaufführung nur bei schwach belasteten Spülwässern sinnvoll 

eingesetzt wird. Da das Volumen des Regenerats sehr klein ist, kann man durch 

Ionenaustauscher die Inhaltsstoffe aufkonzentrieren und aus dem Regenerat günstiger 

verwerten. Auf jeden Fall muß die Chemie der an dem Wasserkreislauf beteiligten Prozesse 

auf nichtionische Komponenten untersucht werden, die im Kreislauf kumulieren können und 

die Herstellabläufe dann empfindlich stören. 

In der Praxis findet man zum Teil deutliche Abweichungen von der Theorie der 

Spülgleichungen, weil die Gleichgewichtseinstellung nicht immer vollständig erfolgt. Bei 

einem im Spülwasser ruhenden Produkt bewirkt nur der Konzentrationsgradient zwischen 

dem am Produkt anhaftenden Prozeßlösungsfilm und der Menge des Spülwassers eine



Spültechnik 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 4.8 

Seite 3 

Homogenisierung der Konzentrationen. In Tauchbädern erzeugt man durch Badbewegung, 

Lufteinblasung oder Umpumpen der Lösung für Turbulenz, die die Gleichgewichtseinstellung 

beschleunigen. Es werden auch kleine mechanische Stöße und Ultraschall zur 

Beschleunigung der Spülvorgänge eingesetzt. Zur Spülung eignen sich auch in besonderem 

Maße die Sprühverfahren. Beim Sprühen kommt die mechanische Energie der 

Spülwassertropfen der Spülwirkung zu Gute. Besonders wassersparend ist die 

Intervallspritzspültechnik, bei der in den Pausen zwischen den Spritzphasen das Wasser 

ablaufen kann. Dabei ist es möglich, das Spülwasser der verschiedenen Spülgänge separat 

abzuleiten, so daß das Spülwasser des jeweils ersten Spülgangs, welches die höchste 

Inhaltsstoffkonzentration aufweist, zur Aufarbeitung der Inhaltsstoffe verwendet wird, 

während das restliche Spülwasser mit geringerer Inhaltsstoffkonzentration über 

Ionenaustauscher im Kreislauf geführt wird.


Allgemeines 


Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 1 

Die Herstellung von Leiterplatten ist nach dem heutigen Stand der Technik ohne den Einsatz 

von Foto-oder Druckwerkzeugen nicht möglich. 

In der Leiterplattenindustrie haben sich die Beherrschung der Grundbegriffe der Fotografie 

unentbehrlich gemacht. Hier haben sich sowohl die Belichtungsgeräte als auch der Film zu 

echten High-tech-Produkten entwickelt. 

Die Zulieferindustrie ist ständig um die Entwicklung neuerer Filme bemüht, die den strengen 

und komplexen Anforderungen der Leiterplatten-Industrie entsprechen. 

Der Einsatz der Direktbelichtung, also eine direkte Laserbelichtung auf die mit einem 

fotosensitiven Resist laminierte Leiterplatte, ist seit einigen Jahren bekannt. Entsprechende 

Maschinen werden angeboten. In wieweit sich auf diesem Gebiet ein Technologiewandel 

einstellt ist noch sehr schwer einschätzbar. 

Inhalt 

• Der fotografische Film => Pkt. 1 

• Struktur => Pkt. 1.1 

• Herstellung => Pkt. 1.2 

• Eigenschaften => Pkt. 1.3 

• Arbeitsbedingungen => Pkt. 2 

• Einsatzbereiche => Pkt. 3


1 Der fotografische Film 

1.1 Struktur 


Fototools 

Ein Film ist ein Sandwich verschiedener Schichten auf einem Trägermaterial. 

Schutzschicht (Antistreß) 

Emulsion 

Haftschicht 

Unterlage Polyester 

Haftschicht 

Lichthofschutzschicht 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 2 

Filme für die Elektronikindustrie haben im allgemeinen eine Unterlage, eine 175µm starke 

Polyesterfolie (PET), mit hoher Transparenz für das sichtbare UV-Licht und einer 

hervorragenden Maßhaltigkeit. Haftschichten auf dem PET sorgen für eine gute Haftung der 

Emulsion und der Lichhofschutzschicht auf der Rückseite. Zusätzlich machen spezielle 

Additive in den Haftschichten den Film antistatisch. 

Die Emulsion eines Filmes für Fototooling ist eine 2 bis 6 Mikron dicke Gelantineschicht, die 

unter anderem folgende Komponenten enthält: 

• Eine Mischung aus Silberverbindungen:das eigentliche lichtempfindliche Material. Es 

handelt sich dabei um Verbindungen von Silber mit Brom, Chlor oder Jod. 

• Zusatzmittel, die die Lichtempfindlichkeit der Silberverbindungen regulieren. 

• Spektrale Sensibilisatoren, die die Farbempfindlichkeit bestimmen. 

• Substanzen, die die Wasseraufnahme durch die Gelantine regulieren und so die 

Maßhaltigkeit bestimmen. 

Eine weniger als 1 µm dünne Schutzschicht verhindert Beschädigungen der 

darunterliegenden Emulsion. 

Die Lichthofschutzschicht auf der Rückseite des Films enthält spezielle Farbstoffe, 

die das Licht absorbieren, das durch die Emulsion dringt. Sie verhindert eine 

Reflexion des Lichts (doppelte Belichtung) und verbessert so die Bildschärfe. Die 

Lichthofschutzschicht verhindert auch eine zu starke Rolltendenz des Films. 

1.2 Herstellung 

1.2.1 Belichtung 

Fototools werden in einem Fotoplotter belichtet. Auf dem Markt werden sowohl Flachbett- als 

auch Trommelplotter eingesetzt, die beide moderne Präzisionsmechanik mit Laseroptik 

kombinieren. Sie sind in den CAM-Bereich(Computer Added Manufacturing) integriert und 

werden direkt mit Hilfe der Anwendersoftware angesteuert.



Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 3 

Durch eine Bewegung des Lichtstrahls, des Films oder beider wird das Laserlicht über die 

ganze Filmoberfläche geführt. In jeder Position kann die Lichtquelle ein- oder ausgeschaltet 

werden. So wird durch die Kombination einer großen Anzahl kleiner Lichtpunkte (Pixel) auf 

dem Film ein latentes Bild aufgebaut. 

Richtig eingestellte Plotter und die regelmäßige Justage sind absolute Voraussetzungen für 

die Herstellung guter Qualität. 

1.2.2 Verarbeitung 

Während der chemischen Verarbeitung wird das bei der Belichtung entstandene latente Bild 

sichtbar gemacht und stabilisiert. Die Verarbeitung des Silberfilms umfaßt vier 

Arbeitsschritte: Entwickeln, Fixieren, Wässern, Trocknen. 

1.2.3 Entwickeln 

Beim Entwickeln - einer chemischen Reaktion - wird das latente Bild verstärkt. Der 

Entwickler breitet die mikroskopische chemische Veränderung, die durch die Belichtung 

ausgelöst wurde, über das ganze Silberkristall aus. Die Entwicklungsreaktion stoppt, wenn 

alle belichteten Kristalle auf diese Weise zu metallischem Silber umgeformt sind. 

Nach der Entwicklungsphase sind nur die belichteten Kristalle schwarz; die unbelichteten 

Teile bleiben unverändert. 

1.2.4 Fixieren 

Nach der Entwicklung enthält der Film noch unbelichtete Teile, die - weil lichtempfindlich - 

das soeben entstandene Bild stören können. Deshalb wird das Bild fixiert. Das Fixierbad löst 

die unbelichteten Silberverbindungen auf, absorbiert sie und führt sie ab. Nach dem Fixieren 

kann der Film dann Licht ausgesetzt werden: er hat seine Lichtempfindlichkeit verloren. Die 

Qualität des Fixierbades bestimmt zu einem großen Teil die Archivierbarkeit des Films. 

Manchmal wird dem Fixierbad ein Additiv zugefügt - ein Härter. Dieser begrenzt die 

Wasserabsorption der Emulsion und beeinflußt so die Trockeneigenschaften. 

1.2.5 Wässern 

Nach dem Verlassen des Fixierbads ist die Emulsion noch mit Fixierbad gesättigt. Außerdem 

enthält sie noch sehr kleine unbelichtete Teilchen. Durch intensives Wässern werden die 

letzten Emulsions- und Chemikalienreste entfernt. 

1.2.6 Trocknen 

Der Film wird anschließend getrocknet und ist dann bereit zur weiteren Verwendung.


1.3 Eigenschaften 


Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 4 

Ein Fototool ist das Ergebnis einer Reihe komplexer Bearbeitungen. Im Fotoplotter, im Film, 

in den Chemikalien, in der Entwicklungsmaschine, aber auch während der Belichtung und 

Verarbeitung können Mängel auftreten. Das ideale Fototool ist ein Film, der exakt und 

beständig die Abbildung eines vorgegebenen Layouts auf ein Fotoresist übertragen kann. 

Das ideale Fototool 

• läßt alles Licht in den transparenten Bereichen durch und absorbiert das Licht in den 

schwarzen Bereichen; 

• weist einen abrupten Übergang zwischen transparenten und schwarzen Bereichen 

auf: dies wird als Strichschärfe bezeichnet; 

• ist robust: es kann nicht beschädigt werden und verliert bei Gebrauch oder Alterung 

seine Eigenschaften nicht; 

• ist maßhaltig; 

• ist permanent antistatisch. 

Umgesetzt in meßbare und daher kontrollierbare Eigenschaften besitzt der ideale Film für 

Fototooling das richtige Maß an Dichte, Gradient, Empfindlichkeit, Maßhaltigkeit und 

Kratzfestigkeit. 

1.3.1 Die Dichte 

Die Dichte eines Films ist der Schwärzungsgrad, das Maß der Lichtdurchlässigkeit. Die 

Dichte der schwarzen Bereiche wird Dmax genannt und sollte idealerweise unendlich groß 

sein und überhaupt kein Licht durchlassen. Die ideale Dmin - die Dichte der transparenten 

Bereiche - sollte gleich Null sein und also das Licht vollständig durchlassen. 

1.3.2 Der Gradient 

Der Gradient eines Films gibt an, wie sich die Dichte mit der auf den Film einfallenden 

Lichtmenge ändert. Auf der Schwärzungskurve, der Dichte in Abhängigkeit von der 

Lichtmenge, wird der Gradient durch die Steilheit der Kurve ausgedrückt. Ideal ist eine große 

Gradientendichte. Zusammen mit weiteren Faktoren bestimmt der Gradient die 

Strichschärfe. 

1.3.3 Die Empfindlichkeit 

Die Empfindlichkeit eines Films verweist auf die Reaktion des Materials auf das einfallende 

Licht. In der Praxis ist dies die nötige Belichtungsmenge (I x t), um eine bestimmte Dichte 

auf dem entwickelten fotografischen Material zu erhalten. 

1.3.4 Die spektrale Empfindlichkeit 

Die spektrale Empfindlichkeit eines Films wird als Wellenlänge (in Nanometer) ausgedrückt. 

Es handelt sich dabei um den Bereich im Spektrum, für den dieser Film am empfindlichsten 

ist. Dieser Faktor ist wichtig für die Wahl der Lichtquelle (oder umgekehrt: die verwendete



Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 5 

Lichtquelle bestimmt mit, welcher Filmtyp verwendet wird). Die spektrale Empfindlichkeit der 

Lichtquelle und des Films müssen aufeinander abgastimmt sein. 

Ebenso wichtig ist die spektrale Empfindlichkeit bei der Wahl der 

Dunkelkammerbeleuchtung: der Film muß für die Farbe des Dunkelkammerfilters 

unempfindlich sein. Im Idealfall fällt die spektrale Empfindlichkeit des Films mit der der 

Lichtquelle des Fotoplotters zusammen und liegt außerhalb der Dunkelkammerbeleuchtung. 

1.3.5 Maßhaltigkeit 

Die Maßhaltigkeit gibt an, wie anfällig ein Material für Maßänderungen ist. Maßänderungen 

können die Folge sein von Schwankungen der relativen Feuchte und/oder der 

Umgebungstemperatur, von mechanischen Spannungen im Film oder von Alterung. Solche 

Maßänderungen können umkehrbar oder unumkehrbar sein. 

Im Hinblick auf die zunehmende Miniaturisierung in der Bauteileindustrie ist die Maßhaltigkeit 

der Fototools wesentlich für die Qualität der Leiterplatte und der Ausschußreduzierung in der 

Produktion verantwortlich. Die Maße des idealen Films sind unter allen Umständen konstant. 

1.3.6 Kratzfestigkeit 

Ein fotografischer Film kann durch mechanische Einflüsse beschädigt werden. 

Beschädigungen können sowohl vor als auch während oder nach der Belichtung und 

Verarbeitung erfolgen oder auch bei jedem normalen Gebrauch eines Fototools. Die 

Ursache kann ein scharfer Gegenstand sein( Späne oder Flitter) aber ebenso Staubteilchen 

oder Fingerabdrücke. Schon kleinste Kratzer (100µm) können die Ursache für 

Leiterbahnunterbrechungen oder Kurzschlüssen sein. 

1.3.7 Permanent antistatisch 

Ein permanent antistatischer Film kann nicht elektrostatisch aufgeladen werden. Folglich 

zieht der Film auch keinen Schmutz oder Staubpartikel an. Auf den Film fallende 

Staubpartikel werden nicht festgehalten und lassen sich leicht entfernen. Staubpartikel 

können ebenso wie Kratzer die Ursache für Unterbrechung oder Kurzschluß darstellen. 

2 Arbeitsbedingungen 

Die Arbeitsbedingungen (Arbeitsplatzgestaltung) haben einen wesentlichen Einfluß auf die 

Erreichung und Einhaltung der in Absatz 2 beschriebenen idealen Fototooleigenschaften. 

Sie sind Voraussetzung für einen qualitätsoptimierten Fertigungsablauf. 

In der Regel werden spezifizierte Arbeitsbedingungen von den Filmmaterial-Lieferanten sehr 

genau beschrieben, sodaß hier nur die wesentlichsten Punkte genannt werden sollen: 

• Filmlagerung: flach liegend bei einer Temperatur von 21 °C und einer relativen 

Feuchtigkeit von 50%. Vermeidung von schnellen Klimaänderungen. 

• Umgebung: Lager, Konditionierraum, Plotterraum, Aufstellort der 

Entwicklungsmaschine, Verarbeitungsräume, Archiv.



Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 6 

Zwischen -20 °C und +60 °C sind die Maßänderungen umkehrbar. Außerhalb dieser 

Grenzen ist die Verformung des Filmspermanent. Hohe Temperaturen lassen den 

Film schneller altern. 

Eine konstante Temperatur ist wichtiger als der absolute Wert. 

Liegt die relative Feuchte der Luft unter 30% oder über 70%, sind die 

Maßänderungen sogar unumkehrbar. Der Einsatz eines oder mehrerer Hygrometer 

ist erforderlich. 

• Akklimatisierung: Film ohne Außenverpackung in den Plotterraum 

(Staubvermeidung) transportieren. Die normale Zeitdauer der Akklimatisierung 

beträgt 24 Std. 

• Dunkelkammerbeleuchtung: sie muß auf den Filmtyp abgestimmt sein. Mit Hilfe 

des Münztestes kann festgestellt werden, wie lange der Film die 

Dunkelkammerbeleuchtung sicher verträgt. 

• Plotterbeladung: muß vorsichtig erfolgen ohne ein Übereinanderschieben der Filme. 

• Plotter: verhindern von Streulicht zur Vermeidung von Schleierbildung. Die Qualität 

des Fototools hängt stark von der Qualität des Plotters ab. Die Einstellung muß hoch 

genug sein, um genügend Dichte zu erhalten (so daß in den schwarzen Bereichen 

keine Scanlinien mehr sichtbar sind), und niedrich genug, um die Linienbreite korrekt 

wiederzugeben. 

• Entwicklungsmaschine: Transport möglichst direkt zur Vermeidung von 

Filmbeschädigungen. Die während der Naßphase aufgetretene Schrumpfung wird 

durch das Recken des Films im Trockner auf das ursprüngliche Maß erreicht 

(Optimierung der Trockentemperatur). 

3 Einsatzbereiche 

Als Fototools werden sämtliche Arbeitsfilme bezeichnet, die in der Produktion 

zur Belichtung von photosensitiven Materialien dienen. Mit Hilfe von Fototools werden 

folgende Informationen originalgetreu auf die Leiterplatte übertragen: 

- Kupferlayout für Innenlagen 

- Kupferlayout für Außenlagen 

- Lötstopplack 

- Umsteigerzudruck 

- Positions- (Beschriftungs-) druck 

- Carbonleitlack 

- abziehbarer Lötstopplack 

Fototools sind Silberhalogenidfilme oder Diazofilme. Die Dimensionsstabilität ist abhängig 

von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Veränderungen werden wie folgt spezifiziert: 

- Temperatur: 18 µm/ m und °C 

- Luftfeuchtigkeit: 10µm/ m und % 

Aus dieser Eigenschaft des Filmmaterials ( Polyester/Polyethylenterephtalat) folgt, daß vom 

Plotten bis zum Belichtungsprozeß eine Temperatur von 21 °C und eine Luftfeuchte von 

50% eingehalten werden muß.



Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 7 

Die Herstellung der Arbeitsfilme erfolgt innerhalb der CAM-Bearbeitung, grundsätzlich nach 

dem unter Pkt. 2 beschriebenen Ablaufschema. Mit Hilfe eines systemintegrierten 

Postprozessors werden Layoutdaten in Laser-Steuerbefehle umgesetzt, so daß mit dem 

Plottbefehl direkt der Arbeitsfilm belichtet werden kann. 

Der laserbelichtete Film wird unmittelbar dem Durchlaufentwickler zugeführt, so daß in sehr 

kurzer Zeit Arbeitsfilme für die Produktion bereit stehen. (" first generation phototools") 

In einigen Fällen wird von diesem Druckoriginal nun das eigentliche Fototool kopiert, das 

gemäß DIN 40808 als Druckwerkzeug (Arbeitsfilm) bezeichnet wird. 

Zeitgemäße Laserplotter arbeiten mit Pixelgrößen von 6,25µ bis 12,5µ. Die reine Plottdauer 

(Laserbelichtungszeit) beträgt 5 bis 10 min. pro Film. Bei diesen Maschinen erfolgt die 

Aufnahme des Filmmaterials auf Trommeln, wobei die Belichtung während der 

Trommelbewegung und der einmaligen linearen Laserkopfbewegung über die gesamte 

Trommelbreite erfolgt. Die in der Vergangenheit eingesetzten Flachbettplotter werden aus 

folgenden Gründen durch Trommelplotter ersetzt: 

- einfachere Mechanik , 

- bessere Temperaturkonstanz während der Belichtung 

- Plottgenauigkeit 

- Plottzeitreduzierung 

Filmgrößen sind je nach System häufig bei 26"x 20" begrenzt. 

Bei der Erstellung von Fototools sind folgende Zusammenhänge zwischen Filmmaterial und 

Fertigungstechnologie zu beachten: 

a.) Das Filmmaterial besteht aus einem Träger ( Polyester ) und der 

darauf befindlichen fotosensitiven Schichtseite. Laserbelichtet wird 

grundsätzlich von der Schichtseite. 

b.) Der fertige Arbeitsfilm liegt beim Belichten grundsätzlich mit seiner 

Schichtseite auf dem photosentitiven Laminat. Die Schichtseiten 

bestimmung muß bei der Plotterausgabe berücksichtigt werden. 

c.) Multilayerinnenlagen werden i. d. R. im Ätzverfahren hergestellt, 

d. h. mit dem Arbeitsfilm soll ein Ätzresist belichtet werden und somit 

eine " Ätzschablone" erzeugt werden. Der Laserplotter muß einen 

Negativfilm erzeugen, der die Kupferinformationen transparent 

erscheinen läßt und somit die Belichtung der mit photosensitivem 

Laminat beschichteten Innenlage (core) zuläßt. Der 

lichtbeaufschlagte Teil des Laminats (Leiterbahnen) wird 

auspolymerisiert und verbleibt nach dem Entwicklungsprozeß als 

Ätzresist auf dem core. Der nicht beaufschlagte Teil (Film schwarz) wird 

herausentwickelt und stellt das Kupfer frei. 

d.) Bei Außenlagen (Bilayer/Multilayer) werden Leiterbahnen i.d.R. im 

sogenannten Additiv-Verfahren hergestellt, d.h. in einem erstellten 

Resistkanal wird die Leiterbahn auf galvanotechnischem Wege 

elektrolytisch aufgebaut. Zur bildlichen Wiedergabe wird ein 

Positivfilm geplottet. Kupferinformationen erscheinen im Gegensetz



Fototools 

zu Negativfilmen lichtundurchlässig schwarz. 

Das kupferkaschierte und mit photosensitivem Laminat beschichtete 

Basismaterial wird belichtet, wobei durch den nicht lichtbeaufschlagten 

Teil nach dem anschließenden Entwicklungsprozeß der 

Resistkanal gebildet wird. 

e.) Arbeitsfilme für fotosensitive Lötstopplacke sind Negativfilme, d.h. 

für Bereiche der mit Lack beschichteten Leiterplattenoberfläche ist 

der Film transparent, für SMD-Pads und Lötaugen schwarz. 

f.) Arbeitsgänge, die im Siebdruckverfahren durchgeführt werden, 

erfordern zur Herstellung des Siebes einen Positivfilm. Dieser erlaubt 

nach dem Belichten eine Freistellung des mit einer fotosensitiven 

Schicht belegten Siebgewebes. 

Siebe werden für folgende Drucke erforderlich: 

Positions/Beschriftung 

Umsteigerzudruck 

abziehbarer Lötstopplack 

einfacher Lötstopplack (Freistellung >0,3 mm) 

Carbonleitlack 

Widerstandspasten 

Ätzresist bei einseitigen Platten 

g.) Idealerweise werden Leiterplattendaten in Ebenen beschrieben, 

sodaß die Topseite in der oberen und die Bottomseite in der 

unteren Bildschirmebene zu erkennen ist. Die Darstellung der 

unteren Seite wird also von innen gesehen . 

Die Begriffe ”Lötseite”und ”Bestückungsseite” sollten 

aufgrund der heute üblichen beidseitigen Bestückung vermieden 

werden. 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 8 

Vor der Ausgabe eines Arbeitsfilmes müssen die vom Kunden übertragenen 

Leiterplattendaten überprüft werden, ob sich die geforderten Layoutstrukturen mit dem in der 

Produktion zur Verfügung stehenden Maschinenequipment verfahrenstechnologisch 

realisieren lassen. Mit den bekannten design-rule-checks lassen sich noch lange nicht alle 

"versteckten fouls" insbesondere bei hochlagigen Multilayern erkennen. 

Die Kontrolle sollte sich auf folgende Daten beziehen: 

- Leiterbahnbreite/-abstand 

- Lötauge Restring 

- Kupferverteilung 

- Abstand metallisierte Bohrung zu innenliegende Leiterbahn (ML ) 

- Pitch-Abstände (el. Prüfung) 

- Kupferabstand zur Kontur 

- NDK-Bohrungen in Masseflächen (Tentfläche) 

- freiliegende Leiterbahnenden 

- Herstellerlogo?, Datumscode?, 

- Änderungsindex 

- Lötstopplackfreistellungen 

- Abdecklack, Abstand zu pads 

- Beschriftungsdruck über pads



Fototools 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.1 

Seite 9 

- Carbonabstände 

Neben der Beherrschung der reinen Datenverarbeitung im CAM-Bereich ist die Kenntnis der 

Produktionstechnologie zwingende Voraussetzung für die qualitativ gute, 

ausschußvermeidende Erstellung von Fotowerkzeugen. 

Quellenangabe: 

Agfa 

Du Pont


Allgemeines 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 1 

Der Siebdruck, als viertes Druckverfahren neben Offset-, Tief- und Flexodruck, ist wegen 

der zahlreichen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Druckergebnisse zu einem vielfältig 

einsetzbaren Druckverfahren geworden. Ausgezeichnete Ergebnisse im grafischen Gewerbe 

und die Erfolge des künstlerischen Siebdrucks "Serigraphie" haben in den Anfangsjahren 

des industriellen Siebdrucks den Ruf gestützt, der Siebdruck sei speziell für Künstler und 

das grafische Gewerbe geeignet. 

Durch den industriellen Einsatz, mit z. B. in Produktionsstraßen integrierten Druckeinheiten 

in zahlreichen Bereichen, ist dieser Ruf längst widerlegt. Erinnert werden soll an die 

Tatsache, daß ohne den Siebdruck der Begriff "gedruckte Schaltung" mit allen daraus 

folgenden Technologien nicht in der bekannten Weise den Erfolg gehabt hätte bzw. 

unmöglich gewesen wäre. Siebdruck wird in der Leiterplattentechnik z. B. zur Abdeckung 

von Leiterstrukturen vor dem Ätzprozeß, zum Druck von Lötstoppmasken, zum Positionsbzw. 

Bestückungsdruck und zum Druck von Abdecklacken (zum Schutz von Goldkontakten 

beim Löten u.a.) verwendet. 

Da der Siebdruck heute durch die Miniaturisierung und andere Einflüsse besonders im 

Elektronikbereich an die Grenze des drucktechnisch Möglichen gekommen ist, verlangt der 

Einsatz in den Grenzbereichen genaue Festlegung der Druckparameter, exakte Ausführung 

beim Auflagendruck sowie ausreichende Kontrollen. Trotz dieser Maßnahmen hat der 

konventionelle horizontale Siebdruck - vor allem in Europa - für die Applikation von 

(fotostrukturierbaren) Lötstopplacken an Bedeutung verloren. Hier hat sich das 

Vorhanggießverfahren etabliert. Eine Renaissance für die Verarbeitung von Lötstopplacken 

erfährt der Siebdruck z.Z. jedoch in einer abgewandelten Form: dem vertikalen, 

doppelseitigen Siebdruck. Auf diese Technik wird am Ende noch genauer eingegangen. 

Große Bedeutung für die Leiterplattenfertigung hat der konventionelle Siebdruck für das 

Aufbringen von Signierlacken, Abdecklacken und Viahole-fillern, da für diese Anwendungen 

die zu erreichende Auflösung des konventionellen Siebdruckes ausreicht, und er somit ein 

effektives und kostengünstiges Applikationsverfahren darstellt. 

Absprung 

Siebdruckschablone 

Rakel 

Druckrichtung 

 

 

 

Skizze: Prinzip des Siebdruckprozesses 

Drucktisch 

Rakelanschliff 

Schablonenrahmen 

Druckfarbe Siebrahmen 

Leiterplatte 

Lagefixierung



Siebdruck 

Schematische Inhaltsdarstellung Pkt. 

Prinzip 

Rahmen 

Material 

Rahmenvorspannung 

Gewebe 

Gewebebezeichnung 

Gewebespannen 

Kleben 

Schablone 

Schablonenmaterial 

Schablonenmethoden 

Eigenschaften 

Belichtung 

Druck 

Absprung 

Druckrakel 

Druck mit Leersieb (ohne Schablone) 

Doppelseitiger, vertikaler Siebdruck 

1 

2 

2.1 

2.2 

3 

3.1 

3.2 

3.3 

4 

4.1 

4.2 

4.3 

4.4 

5 

5.1 

5.2 

5.3 

6 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 2


1 Prinzip 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 3 

Beim Siebdruck ist ein Siebgewebe fest an einem Rahmen fixiert. Der Siebdrucklack auf 

dem Siebgewebe wird mit Hilfe eines elastischen Rakels durch die Öffnungen des Siebes 

auf die Leiterplatte übertragen. Ein spezielles Druckbild wird durch die Verwendung einer 

Schablone (Druckform) erreicht. Diese verschließt alle nicht zu druckenden Flächen des 

Siebgewebes, so daß der Siebdrucklack an diesen Stellen nicht auf die Leiterplatte 

übertragen werden kann. 

Im folgenden werden einige wesentliche Punkte des Siebdruckes unter Berücksichtigung der 

Anforderungen in der Leiterplattenfertigung erörtert. 

2 Rahmen 

Grundvoraussetzung für passergenaue Druckarbeiten in der Leiterplattenindustrie sind 

stabile Stahl- oder Alu-Rahmen mit quadratischem oder liegendem Rechteckprofil, z. T. mit 

verstärkten Vertikalwänden. 

2.1 Material 

Bedenkenswert bei der Auswahl des Rahmenmaterials ist, daß der Ausdehnungskoeffizient 

für Aluminium etwa doppelt so groß wie für Stahl ist. Bei 10 °C Temperaturdifferenz bedeutet 

das eine Ausdehnung für Stahl von 0,14 mm/cm und für Aluminium von 0,26 mm/cm. 

Diesem Vorteil des Stahls steht das deutlich höhere Gewicht (spez. Gewicht: Fe = 7,8 g/cm³, 

Al = 2,7 g/cm³) entgegen. Das höhere Gewicht eines Stahlrahmens kann sich bei schwach 

dimensionierten Rahmenhalterungen als Negativfaktor auswirken. Auch die 

Korrosionsresistenz spricht für jeweils ausreichend dimensionierte Alurahmen. 

2.2 Rahmenvorspannung 

Die Forderung nach hoher Stabilität ergibt sich aus der Tatsache, daß durch das gespannte 

Gewebe in Abhängigkeit von Gewebeart und Stärke der Siebspannung bis zu 30 kg auf 10 

cm Länge auf die Rahmenschenkel wirken können. Einer Rahmendurchbiegung und dem 

daraus sich ergebenden Spannungsverlust des Gewebes begegnet man durch eine 

Vorspannung des Rahmens vor dem Verkleben oder durch eine "Bombierung" des 

Rahmens bei der Fertigung. 

Die Rahmenvorspannung erreicht man durch Spannklammern, die sich am Rahmen 

abstützen und so der Zugkraft des Gewebes entgegenwirken, oder durch spezielle 

Spannwerkzeuge. Bei großformatigen Rahmen bevorzugt man eine Verschweißung der 

Rahmen im Winkel von > 90° und erhält so nach außen gewölbte (bombierte) 

Rahmenschenkel, die nach dem Brückenprinzip erhöhte Stabilität aufweisen.


3 Gewebe 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 4 

Neben der Auswahl des geeigneten Lacksystems beeinflußt die Auswahl des Siebgewebes 

in hohem Maße das Druckergebnis. 

Für den Bereich der Leiterplattenherstellung sind überwiegend monofile Polyestergewebe, z. 

T. metallisiert, und Edelstahlgewebe im Einsatz. Mit steigender Tendenz kommen 

sogenannte Hoch-Modulgewebe für den Präzisionsdruck zum Einsatz. Dieses Hoch- 

Modulgewebe erhält man durch eine Vorspannung bei der Fadenproduktion; es ist leichter 

zu verspannen und weist als wesentlichen Vorteil sehr geringe Spannungsverluste nach dem 

Verkleben auf. Zu den Metallgeweben sei erwähnt, daß diese mit hoher Maßhaltigkeit beste 

Druckergebnisse bringen, die Standfestigkeit ist allerdings durch Metallermüdung geringer 

als bei einem Polyestergewebe. 

3.1 Gewebekennzeichnung 

Mit der Auswahl des Gewebes für die zu erfüllende Druckaufgabe sind die Werte u. a. für 

Auftragsstärke und Konturenschärfe vorbestimmt. Eine Optimierung dieser Werte ist durch 

die Auswahl der Fadenstärke - durch die Gewebebezeichnungen S, M, T, und HD 

(s = small, M + T = medium, HD = heavy duty) erkennbar - , möglich. Mit dem dicker 

werdenden Faden ändern sich außer den mechanischen Eigenschaften die Gewebedicke 

und dadurch auch der Farbauftrag. 

Im Bereich „gedruckte Schaltung“ ist überwiegend T-Qualität wegen guter mechanischer 

Beanspruchungsmöglichkeit der Schablone bei hohem Farbdurchlaß im Einsatz. Dieser 

Vorteil ergibt sich aus dem günstigen Verhältnis von Gesamtfadendicke und offener 

Maschenweite.



Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 5 

Folgende Gewebe haben sich für die Fertigung von gedruckten Schaltungen bewährt: 

3.1.1 konventionelle Lacksysteme 

3.1.2 UV-Lacke 

Ätzresist 110 HD/120 T 

Galvanoresist 90 T/100 T/110 HD 

Lötstopplack 43 T bis 63 T, abhängig von der 

Leiterhöhe 

Signierlack 90 T - 120 T 

abziehbarer Lötabdecklack 10 T - 18 T 

Ätzresist 120 T/140 T 

Galvanoresist 120 T 

Lötstopplack 68 T - 120 T 


3.1.3 fotostrukturierbare Lacke 

3.2 Gewebespannen 

Lötstopplack, auch vertikaler 

Siebdruck 43 T - 55 T, abhängig von der 

Leiterhöhe 


Mit steigenden Qualitätsansprüchen und verstärkten Forderungen nach Qualitätssicherung 

bei gleichzeitigem Zwang zur Kostenreduzierung ist wegen des großen Einflusses auf die 

Druckqualität und die Standzeit eines Schablonenträgers dem richtigen und sachgerechten 

Aufspannen des Gewebes besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die Spannung des 

Gewebes bestimmt die Durchstreckung der Schablone in der Druckachse, den 

Siebabsprung aus dem aufgedruckten Lackfilm und dadurch die einstellbare Absprunghöhe. 

Die richtige Spannung des Gewebes ist Voraussetzung für ein gutes Druckergebnis über die 

gesamte Losgröße (Druckauflage). 

Ein Schablonengewebe ist sachgerecht gespannt, wenn der Spannungsprozeß auf die 

physikalischen Eigenschaften des Gewebetypes abgestimmt ist. Dazu sind unbedingt die 

Herstellerangaben für Spann- und Streckwerte einzuhalten, eine gleichmäßige 

Flächenspannung anzustreben und ein stabiler Spannungszustand zu erreichen. 

Die Spannungswerte liegen je nach Druckaufgabe und Gewebe zwischen 15 und 25 N/cm. 

Erstrebenswert sind gering unterhalb der höchstzulässigen für Gewebe und Fadenmaterial 

angegebene Spannungswerte, da durch den "kalten Fluß" im Laufe der Zeit die Spannung 

des Gewebes ohnehin nachläßt. Eine Überdehnung ist unbedingt zu vermeiden, da dadurch 

die Elastizität verlorengeht (Herstellerhinweise beachten).


3.2.1 Gewebespannen winklig 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 6 

Die Grenzwerte druckbarer Strichstärken im Siebdruck werden durch Fadenzahl, 

Fadendicke und die sich daraus ergebende Maschenweite bestimmt. Optimale Randschärfe 

ist dazu eine Grundvoraussetzung, diese wird mit Geweben erzielt, bei denen die 

Maschenweite größer als die Fadenstärke ist. Druckbare Feinheit und Kantenschärfe 

werden durch die Winkellage der kopierten Linien zum Gewebe wesentlich beeinflußt. 

Der günstigste Kopierwinkel hat sich nach Versuchen der Gewebehersteller sowie Praxiserfahrungen 

mit 22,5° herausgestellt, wobei jedoch miterwähnt werden muß, daß der 

Gewebeverbrauch und somit die Kosten steigen. 

3.3 Kleben 

In den Spanntischen wird das Gewebe auf die Siebrahmen geklebt. Die Güte der 

Verklebung des Gewebes am Rahmen bestimmt die Lebensdauer einer 

Siebdruckschablone. Zum Verkleben des Gewebes am Rahmen stellt der Fachhandel 

zahlreiche Kleber zur Verfügung, die auf die Fadenqualität und den Verwendungszweck 

zugeschnitten sind. Zu beachten ist eine Beständigkeit des Klebers gegen die in den Lacken 

verwendeten Lösungs- bzw. der Reinigungsmittel. 

4 Schablone (Druckform) 

Eine Siebdruckschablone bestimmt mit ihren Eigenschaften das Druckergebnis, diese sind 

abhängig von der Auswahl des Rahmens, Gewebe, Schablonenart und 

Schablonenmethodik. Die Entscheidung, mit welcher Siebdruckschablone optimal gedruckt 

werden kann, ist von folgenden Überlegungen abhängig:


• Höhe des gewünschten Lackauftrages 

• gewünschte Auflösung und Druckrandschärfe 

• Reproduktionsgenauigkeit 

• Druck- und Trocknungsbedingungen. 

4.1 Schablonenmaterial 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 7 

Eine Bewertung der zahlreichen Schablonenmaterialien soll dem Fachmann überlassen 

werden, da zahlreiche Kombinationen möglich sind, und die richtige Auswahl auch von der 

Druckaufgabe abhängig ist. Aus diesem Grund werden im folgenden nur die gängigsten 

Materialien genannt. 

Die Entwicklung der Kopieremulsionen hat durch den Einsatz von synthetischen Basisharzen 

(Polyvinylalkohol, Polyvinylacetate und Polyacrylate) einen rasanten Aufschwung und große 

Typenvielfalt gebracht. Die Sensibilisierung mit Bichromat ist durch Diazo-Sensibilisierung 

abgelöst und sollte auch aus physiologischen und abwassertechnischen Gründen nicht mehr 

zum Einsatz kommen. Relativ kurz im Einsatz ist die Stilben-Sensibilisierung mit 

hervorragenden Eigenschaften für Dickschichtschablonen durch hohe Lichtempfindlichkeit 

bei ebenso hoher Auflösung. Ähnlich gute Eigenschaften zeigen binäre (doppelt sensitive) 

Emulsionssysteme, mit denen lösungsmittelresistente und wasserbeständige Schablonen 

hergestellt werden können. Diese sind ungefähr seit 1990 im Einsatz. 

Die oben erwähnten Schablonenmaterialien sind als direkte Kopierschichten, Fotofilme und 

Kapillarfilme im Handel. Dem Schablonenhersteller bietet sich dadurch die Möglichkeit, je 

nach Betriebseinrichtung das optimale Schablonensystem für die zu erfüllende 

Druckaufgabe auszuwählen. Um die Vorteile moderner Schablonenmaterialien auch voll 

nutzen zu können, sollte die Beratung durch den Schablonenfachmann vor der 

Entscheidung stehen. 

4.2 Schablonenmethoden 

Man unterscheidet nach Herstellungsmethode und nach Art des Kopiermaterials zwischen: 

4.2.1 direkter Fotoschablone (Direktemulsion) 

4.2.2 indirekter Fotoschablone (Gelantinefilm) 

4.2.3 direkt-indirekter Fotoschablone (Kombi-Schablone) 

4.2.4 Kapillarfilm 

Bei der direkten Fotoschablone wird die Kopierlösung durch Beschichtungsautomaten 

oder manuell mit einer Beschichtungsrinne auf das Gewebe aufgebracht, dann belichtet und 

entwickelt. 

Eine indirekte Fotoschablone erhält man, indem der Schablonenfilm zunächst belichtet 

und entwickelt und dann mit dem Gewebe verbunden wird.



Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 8 

Die Kombi- oder direkt-indirekt-Fotoschablone kombiniert 4.2.1 und 4.2.4 insofern, als mit 

einer Kopierlösung ein Schablonenfilm am Gewebe verankert wird, und dieser Verbund 

belichtet und entwickelt wird. 

Die Kapillarfilmmethode nutzt die Quellung der Emulsionsoberfläche eines 

lichtempfindlichen Fotofilms durch das nasse Gewebe - die auftretenden kapillaren Kräfte 

der offenen Gewebefläche geben dem Film eine ausgezeichnete Haftung im Gewebe. 

4.3 Eigenschaften 

Die direkte Fotoschablone ist nach wie vor wegen hoher Druckauflagenbeständigkeit häufig 

im Einsatz. Die früher bekannten Mängel (unscharfe Konturen, Kopierverluste und 

unterschiedliche Kopierergebnisse) sind durch die Herstellung verbesserter (eingefärbter) 

Gewebe, besseren Kopiermaterialien und verbesserten Arbeitsmethoden weitgehend 

ausgeschaltet worden. Die direkte Fotoschablone hat wegen der geschilderten Vorteile auch 

breite Anwendung in der Leiterplattenindustrie gefunden. Die Möglichkeit, mit 

Zwischentrocknung und Mehrfachbeschichtung nahezu jeden erwünschten 

Schablonenaufbau für einen vorgegebenen Sollwert an Lack- oder Farbauftrag herzustellen, 

erweitert die Verwendung dieser Methode. 

Die indirekte Schablone ist besonders wegen hoher Detailwiedergabe bei Feinstrich- und 

Rasterarbeiten bevorzugt im graphischen Bereich, z. T. auch im Verpackungsdruck, im 

Einsatz. Die bekannte geringe Auflagenbeständigkeit, die durch unzureichende Haftung des 

Films am Gewebe verursacht wird, konnte durch Optimierung der Materialien und der 

Arbeitsmethoden deutlich verbessert werden. Dennoch bleibt der Haupteinsatz auf mittlere 

Auflagen mit hoher Druckqualität begrenzt. 

Mit der Entwicklung der direkt-indirekten Methode ist es gelungen, die Vorteile der direkten 

Schablone (hohe Auflagenfestigkeit) und die der indirekten Schablone (ausgezeichnete 

Druckschärfe) zu kombinieren. Die Qualität einer direkt-indirekten Schablone ist aber mehr 

als die der vorgenannten Schablonen von der Belichtung abhängig. Beste Ergebnisse 

werden mit eingefärbtem Gewebe erreicht. 

Wegen der guten Eigenschaften ist die direkt-indirekte Siebdruckschablone in weiten 

Bereichen des Siebdrucks im Einsatz, so auch bei Drucken mit hoher Genauigkeit in der 

Leiterplattenindustrie. 

Große Vorteile weisen Siebdruckschablonen auf, die mit Kapillarfilmen erstellt wurden. Sie 

zeigen große mechanische Belastbarkeit, drucken kantenscharf und haben ein hohes 

Auflösevermögen. Gleichzeitig erlauben Kapillarfilme mit unterschiedlichen Emulsionsdicken 

ohne hohen Zeitaufwand die Herstellung von Dickschichtschablonen, z. B. für den 

Leiterplattendruck und den Druck von Lötabdecklacken. 

Selbstverständlich sind wirtschaftliche Erwägungen, technische Voraussetzungen und 

Kenntnisse mit entscheidend. Unabhängig von der Basisentscheidung, welcher Art und 

Feinheit das Gewebe und die Schablonenmethode sind, ist die zwingende Notwendigkeit für 

einen kantenscharfen Druck eine flachliegende Druckseite (siehe Abbildung 3 und 4).



Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 9 

Die Abbildungen 1 bis 4 verdeutlichen die Beeinflussung der Kantenschärfe des Druckes 

durch die Siebbeschichtung. 

Abb. 1: Korrekte Beschichtung Abb. 2: Beschichtung zu dünn 

Abb. 3: korrekte Beschichtung Abb. 4: Beschichtung zu dünn 

Bei einem Schablonenauftrag, wie in Abb. 4 dargestellt, kommt es auch verstärkt zu 

Verschmierungen beim Drucken. 

4.4 Belichtung 

Die für die optimale Durchhärtung einer Kopierschicht erforderliche Belichtungszeit ist im 

Wesentlichen von folgenden Faktoren abhängig: 

− Lichtempfindlichkeit der Kopierschicht 

− Härtungsverhalten der Kopierschicht 

− Schichtdicke 

− spektrale Empfindlichkeit der Kopierschicht 

− spektrale Lichtverteilung der Kopierlampe 

− Lichtstärke der Kopierlampe 

− Abstand zwischen Kopierlampe und Kopierfläche 

− Lichtverlust durch Lichtabsorption in der Kopiervorlage.


5 Druck 


Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 10 

Bevor mit dem Druckvorgang begonnen wird, werden in der Regel die Rahmeninnenkanten 

mit Klebeband abgeklebt, um eine Verschmutzung durch den Lack zu verhindern. Dann 

kann die Druckform (Schablone) passergenau auf die zu bedruckenden Leiterplatten justiert 

und anschließend kann die Absprunghöhe festgelegt werden. Der Druckvorgang (Rakelzug) 

selbst unterteilt sich in das sogenannte Fluten (Rakeln ohne Anpreßdruck) und das 

eigentliche Drucken (Rakeln mit Anpreßdruck). Beim Fluten wird vor dem eigentlichen 

Druckvorgang der Lack ohne Druck mit der Rakel über das Sieb gezogen. Hierbei bildet sich 

ein gleichmäßiger Lackauftrag und die offenen Schablonenstellen werden mit Lack gefüllt. 

Es gelangt jedoch noch kein Lack auf die zu bedruckende Leiterplatte. Erst nach dem Fluten 

erfolgt das eigentliche Drucken. 

5.1 Absprung 

Mit Absprung ist das Loslösen des Schablonenträgers (Gewebe) hinter der sich 

bewegenden Rakel definiert, auch der Abstand zwischen Schablonenträger und 

Bedruckstoff (Leiterplatte). Er verhindert, daß die Leiterplatte nicht vor dem Bedrucken vom 

Sieb berührt wird und bewirkt, daß sich das gespannte Sieb hinter der Druckrakel von der 

Leiterplatte abhebt. Der Absprung ist maßgeblich für ein gutes Druckbild verantwortlich, da 

durch ihn das Abreißen der Farbe erreicht und ein Verwischen vermieden wird. 

5.2 Druckrakel 

Druckrakel bestehen aus plastischen, in einer Halterung befestigten Materialstreifen aus 

Polyurethan. Wesentlich für das Ergebnis des Siebdruckes sind Härte, Rakelprofil, 

Rakelschliff, Rakeldruck und Rakelstellung (Schräglage). Die Härte der Rakelblätter wird in 

Shore gemessen. 

Übliche Rakelhärten sind: 

- weich: 65 ± 5 Shore A 

- mittel: 75 ± 5 Shore A 

- hart: 85 ± 5 Shore A 

In der Leiterplattenfertigung werden in der Regel Rakel mit 65- 80 Shore verwendet. 

Allgemein sind härtere Rakel für die Darstellung feinerer Linien geeignet, wobei jedoch 

berücksichtigt werden muß, daß zu harte Rakel einen hohen Rakeldruck verlangen. Zu 

weiche Rakel können nach hinten ausweichen; der Rakelwinkel wird zu flach, und der Lack 

wird mit hohem Druck durch das Sieb gepreßt und unterläuft die Schablone (Verschmieren).



Siebdruck 

Konturen- Unscharfer 

scharfer Druck Druck 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.2 

Seite 11 

Für die unterschiedlichen siebdrucktechnischen Aufgaben gibt es speziell angeschliffene 

Rakelkanten, wie z.B. ein rechteckiges Profil, Winkelschliff mit gebrochener Kante, Rundoder 

Schräg-/Keilschliff. In der Leiterplattenfertigung werden häufig rechteckige Profile 

verwendet, da diese gut geeignet sind feine Details und kantenscharfe Drucke zu erzeugen. 

Bzgl. der Rakelstellung ist zu sagen, daß mit abnehmendem Winkel die Lackmenge, welche 

durch das Sieb gedrückt wird, abnimmt. Der Rakeldruck während des Druckvorgangs muß 

konstant gehalten werden, um ein gleichmäßiges Druckbild zu erhalten. 

5.3 Druck mit Leersieb (ohne Schablone) 

Bei der Leiterplattenfertigung kann z.B. ein fotostrukturierbarer Lötstopplack durch den 

Druck mit einem Leersieb auf die Leiterplatte aufgebracht werden. Wenn mit einem 

Leersieb, also ohne Schablone, gedruckt wird, dann fehlt an den Löchern bzw. den 

Durchkontaktierungen der Druckträger, so daß an diesen Stellen kein Kontakt zustande 

kommt, und der über den Rakeldruck durch das Sieb gedrückte Lack nicht übertragen 

werden kann. 

Die Folge sind Lackansammlungen unter dem Sieb, die mit jedem nachfolgenden Druck 

stärker werden und bei kleinen Lochdurchmessern bereits nach dem zweiten Druck in die 

Löcher hineingedrückt werden können. 

Daher sind beim Druck mit einem Leersieb Maßnahmen zu treffen, daß Lackansammlungen, 

die nicht vom Sieb abgenommen werden, beim nächsten Druck nicht in die 

Durchkontaktierungen gedruckt werden. Dies gilt besonders für Lochdurchmesser von 

weniger als 0,8 bis 1,0 mm. 

Dies kann z. B. durch folgende Maßnahmen vermieden bzw. eingeschränkt werden: 

− Verwendung relativ feiner Siebe, z. B. 51 T-Gewebe, wodurch aber geringerer 

Lackauftrag zustande kommt 

− Verwendung härterer Rakel, z. B. 80 Shore-A-Härte, was gleichfalls eine geringere 

Lackschicht ergibt 

− sofern möglich, Verringerung des Rakeldrucks 

− versetzter Druck durch Verschieben der Leiterplatte 

− häufige Papierabdrucke mit einem gut saugenden, aber trotzdem nicht flusenden Papier.



Siebdruck 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 12 

Der Druck mit einem Leersieb birgt aber, wie die aufgezählten Parameter zeigen, latent die 

Gefahr, daß Lack in die Durchkontaktierungen gelangt und später aus den Kontaktierungen 

nicht einwandfrei herausentwickelt werden kann, so daß der Druck mit einem Leersieb 

eigentlich nur für Null- oder Kleinserien vorgesehen werden sollte. Bei großen Serien ist es 

unbedingt ratsam, den Druck mit einer Siebdruckschablone vorzunehmen. 

6 Doppelseitiger, vertikaler Siebdruck 

Eine interessante und verstärkt in den Markt gelangende Variante der Beschichtung von 

Leiterplatten unter Verwendung von Leersieben bietet der doppelseitig arbeitende, vertikale 

Siebdruck. Dieser wurde für die Applikation speziell von flüssigen, fotosensitiven 

Lötstoppmasken entwickelt und zeigt hervorragende Ergebnisse. 

Beim vertikalen, doppelseitigen Siebdruck werden die Nutzen vertikal eingespannt. Die 

Siebe sind im gleichen Abstand zu den Nutzen befestigt. Die exakt gegenüberliegenden 

Rakel beschichten unter identischem Rakelwinkel gleichzeitig beide Leiterplattenseiten. 

Große Vorteile bietet die beidseitige Beschichtung auch bei Druck von flexiblen Leiterplatten. 

Auch bzgl. der Leiterplattenabmessungen (sehr große, schwere Platten) bietet der vertikale, 

doppelseitige Siebdruck viele Möglichkeiten. Die gleichzeitige Beschichtung beider 

Leiterplattenseiten mit fotostrukturierbaren Lötstopplacken bewirkt im Trocknungsprozeß 

einen geringeren Energiebedarf und keine Gefahr der Übertrocknung, wie sie z. B. bei der 

zuerst beschichteten Leiterplattenseite im Vorhanggießverfahren auftreten kann. Durch den 

gleichen Vortrocknungsgrad bzw. gleiche thermische Belastung beider Leiterplattenseiten 

ergeben sich weiterhin Vorteile hinsichtlich identischer Entwickelbarkeit beider Seiten. 

Prinzipiell kann die Entwicklungszeit daher etwas reduziert werden, was wiederum auch eine 

mögliche Verkürzung der Belichtungszeit beinhaltet. 

Die unter 6.4 geschilderten Lackansammlungen und daraus resultierenden 

Entwicklerprobleme treten bei dieser Verarbeitungsweise nicht auf. 

7 Quellenangabe 

"Handbuch der Leiterplattentechnik", Band 3, 1993, 

Herausgeber: G. Herrmann, 

unter Mitwirkung von 21 Mitautoren, u. a. auch von Werner Peters. 

Erschienen im Eugen G. Leutze Verlag, D-88342 Saulgau/Württ., 

ISBN-Nr. 3-87480-091-1. 

Informationsschrift: 

"Moderne Siebdruckschablonen im Vergleich" 

BarChem GmbH, Volker G. Bartelmäs, D-74321 Bietigheim-Bissingen 

"Handbuch für den Sieb- und Textildruck“ (Nov. 1998) 

Sefav AG, Division Druck, Thal (CH) 

Ausbildungsleitfaden "Der Siebdrucker" 

Verband der Druckindustrie Niedersachsen



Fotodruck mit Trockenfilmresists; 

Trockenfilm-Lötstoppmaske 

Dieser Abschnitt wird zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt 

VDE/VDI 

3711 

Blatt 5.3 

Seite 1


Inhaltsangabe 


Leiterbilderstellung; Fotodruck mit 

Trockenfilm- oder Flüssigresist 

1 Verfahrensschema Fotodruck „Leiterbilderstellung“ 

2 Vorbehandlung 

2.1 Ziel der Vorbehandlung 

2.2 Methoden der Vorbehandlung 

3 Produktbeschreibung des Fotoresists 

3.1 Zweck des Fotoresists 

3.2 Fotoresistarten 

4 Laminieren mit Trockenfilmresisten 

4.1 Trockenfilmresist (Festresist) 

4.2 Aufbau von Laminatoren 

4.3 Laminierparameter 

4.4 Was beim Laminieren generell zu berücksichtigen ist 

5 Beschichten mit Flüssigresisten 

5.1 Allgemein 

5.2 Flüssig - / Trockenfilm-Resiste im Vergleich 

5.3 Verarbeiten von Flüssigresisten 

5.4 Positiv / negativ arbeitende Fotoresiste 

5.5 Elektrophoretisch abgeschiedene Fotoresiste 

5.6 Siebverdruckbare Fotoresiste 

5.7 Ökologie / Ökonomie 

6 Belichten 

6.1 Ablauf des Belichtungsvorgangs 

6.2 Optik 

6.3 Abbildungsfehler 

6.4 Belichtungsgeräte 

6.5 Brenner 

6.6 Registriersysteme 

7 Entwickeln 

7.1 Entwicklungsverfahren 

7.2 Entwicklungsmedium 

7.3 Beurteilung der Entwicklungsqualität 

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8 Überprüfen von Belichtungszeiten und Belichtungsgeräten 

8.1 Grau-/Stufenkeil 

8.2 UV - Energiemesser 

9 Fehleranalyse 

10 Anhang 

10.1 Fortpflanzung von Fehlern 

10.2 Graukeil-Vergleichstabelle 

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1 Verfahrenschema Fotodruck „Leiterbilderstellung“ 

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Im folgenden Flußdiagramm (Bild 1.1) ist der Prozeßablauf Fotodruck für Innenlagen und 

Außenlagen dargestellt. 

Innenlagen 

Kanten schleifen 

Vorbehandeln 

Bild 1.1: Prozeßablauf Fotodruck „Leiterbilderstellung“ 

Lochmetallisierte 

Leiterplatte 

Laminieren mit Trockenfilmresisten 

oder Beschichten mit Flüssigresisten 

Belichten 

Entwickeln 

Ätzen Galvanisieren


2 Vorbehandlung 

2.1 Ziel der Vorbehandlung 




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Es ist das Ziel der Vorbehandlung, eine saubere, fett- und weitgehend oxidfreie und im UV- 

Licht wenig reflektierende matte Oberfläche zu erzeugen. Sie ist die Voraussetzung für eine 

gute Haftung zwischen Fotoresist und Kupferoberfläche und gewährt optimale Ergebnisse 

bei der Reproduktion der Fotovorlage (Abbildungsgenauigkeit). 

Die Oberfläche muß deshalb frei von Verunreinigungen jeder Art sein, insbesondere aber 

frei von: Fetten und Ölen 

Fingerabdrücken 

Oxid- und Wasserflecken 

Rückständen wie Staub, Haare, Salze 

Bimsmehl oder Schleifvlies. 

Die Kanten des Basismaterials sollen entgratet und geglättet sein, um Staub durch abbrechende 

Glasfasern und Epoxidpartikel zu vermeiden und Kupfergrad vom Sägen zu entfernen. 

Dieser beschädigt im nachfolgenden Prozeß des Resistlaminierens die Laminierwalzen, 

sowie beim Belichten die Fotovorlagen und kann zu Defekten beim Leiterbild führen. 

Zum Entgraten und Glätten werden verschiedene Techniken benutzt: 

Sägen 

Fräsen 

Schaben. 

Zusätzlich muß bei durchmetallisierter Ware vor dem Auflaminieren des Fotoresists sicher 

gestellt sein, daß etwa nach dem Bohren vorhandener Bohrgrat abgeschliffen wurde. Der 

Bohrgrat verhindert, daß der Fotoresist plan auf dem Basismaterial aufliegt; beim nachfolgenden 

Belichten kommt es zu Unterstrahlungen, die zu Abbildungsfehlern führen. Ebenso 

können vom Resist überspannte Bohrungen (Tents) beschädigt werden.


2.2 Methoden der Vorbehandlung 




Folgende Methoden der Vorbehandlung stehen zur Verfügung: 

Chemische Vorbehandlung 

Mechanische Vorbehandlung 

Kombination beider Vorbehandlungen. 

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Angestrebt wird eine gleichmäßig matte Oberfläche; bei hochglänzenden Oberflächen kann 

es beim nachfolgenden Belichtungsprozeß zu Problemen aufgrund der Lichtreflektion an der 

glänzenden Kupferoberfläche kommen (Streulicht). 

2.2.1 Entfetten 

Eine Entfettung ist hauptsächlich bei Innenlagen und reiner Ätzware notwendig. Lochmetallisierte 

Ware sollte bei gut geführter Handhabung in den Vorprozessen keine Fettspuren aufweisen. 

Trotzdem wird eine Entfettung mit einem sauren Entfetter empfohlen, um eine 

gleichmäßige Benetzung der Oberfläche im nachfolgenden Prozeß zu gewährleisten. Auch 

auf eine möglichst rückstandsfreie Spülung muß geachtet werden, da Verschleppungen der 

Entfetterlösung die nachfolgenden Prozeß stark beeinträchtigen können. 

2.2.2 Chemische Vorbehandlung oder Mikroätzen 

Das Mikroätzen bewirkt eine Desoxidation der Kupferoberfläche und ein Anätzen der Korngrenzen; 

hierdurch wird eine matte Oberfläche erzeugt, die die störende Reflexion der UV- 

Strahlung praktisch beseitigt. Gleichzeitig werden je nach Art, Konzentration und Verweilzeit 

einige Mikrometer Kupfer abgetragen. Der Abtrag ist nicht immer gleichmäßig und kann 

durchaus zwischen 2 µm und 5 µm liegen. Die Folgen bei notwendiger Nacharbeit können 

entweder DK-Fehler oder bei Innenlagen die Unterschreitung einer minimalen Kupferstärke 

sein. Dies ist besonders kritisch, da beim Braun- oder Schwarzoxidieren ein nochmaliger 

Kupferabtrag bei der Vorreinigung und eine Kupferumwandlung in Oxid stattfindet, so daß 

der fertige Multilayer Innenlagenfehler aufweisen kann, obwohl die geätzte Innenlage die 

elektrische und/oder die optische Prüfung bestanden hat. 

Beim Anätzen mit Persulfaten sollte die erste nachfolgende Spülung mit H2SO4 angesäuert 

sein, um ein Ausfallen der Persulfate auf der Kupferoberfläche zu verhindern (Salzkristalle 

auf dem Kupfer). Aus abwassertechnischen Gründen (Komplexbildung) sind Natrium- oder 

Kaliumpersulfate dem Amoniumpersulfat vorzuziehen. 

Typische Badkonzentrationen sind ca. 50-100 g/l Persulfat, gefolgt von einer 5-10% H2SO4 - 

Dekapierung mit anschließender sorgfältiger Spülung.


2.2.3 Mechanische Aufrauhverfahren 

2.2.3.1 Bimsen 




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Die Oberflächenreinigung mit Bimsmehl (typische Korngröße 100 µm - 300 µm) kann durch 

Hochdrucksprühen (typisch 30 bar) oder mit oszillierenden Walzenbürstmaschinen erfolgen. 

Wichtig ist der nachfolgende Spülprozeß, der im allgemeinen ein Hochdruckspülen mit Wasser 

bis zu 100 bar erfordert, um das Bimsmehl von der Oberfläche und aus den Bohrungen 

vollständig zu entfernen. Bei ungeeigneter Anlagenkonzeption besteht eine große Gefahr, 

daß Bimsmehl in den Reinraum des Fotodrucks gelangt. 

• Standzeit des Bimsmehls 

Der Festkörpergehalt der Bimsmehlschlemme muß festgelegt und täglich kontrolliert werden 

(Probenahme des aufgeschlemmten Bimsmehls mit Meßzylinder und Festgehalt nach 

Absetzen bestimmen). Je nach Durchsatz und Fassungsvermögen des Vorratsbehälters 

soll der Festkörpergehalt täglich bestimmt und gegebenenfalls neu eingestellt 

werden; etwa wöchentlich sollte die Schlemme neu angesetzt werden. 

• Trennung vom Kupfer 

Dies erfolgt mit einer handelsüblichen Zentrifuge, mit der der Kupferanteil im Bimsmehl 

niedrig gehalten wird. 

Eine regelmäßige Wartung der Bimsstrahlmaschine ist notwendig; hierbei ist besonders auf 

einen Verschleiß der Düsen (Keramik) zu achten. 

Werden alkalische Entfetter beim vorher stattfindenden Entfetten benutzt, so ist darauf zu 

achten, daß die Bimsmehlsuspension durch Verschleppung nicht zu sehr alkalisch (< pH 8) 

wird, da andernfalls die frisch aufgerissene Oberfläche des Kupfers unverzüglich wieder oxidiert. 

Es ist daher sinnvoll, nach der Bimsmehlbehandlung die erste Spülung anzusäuern (H2SO4), 

um die Kupferoberfläche im nassen Zustand oxidfrei zu halten. Dies beugt der erneuten 

Oxidation der Kupferfläche vor dem anschließenden Trocknungsprozeß vor.


2.2.3.2 Korund-Bürstwalzen 




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Oszillierende Walzen mit Korund-gebundenen Schleifvliesen werden immer seltener eingesetzt. 

Die Schleifriefen laufen in eine bevorzugte Richtung und erzeugen keine ausreichende 

Mikrorauhigkeit; weiterhin kommt es z.T. zu derart tiefen Riefenbildungen, daß der Fotoresist 

diese Riefen nur noch überspannt, aber nicht zuverlässig ausfüllt; bei den nachfolgenden 

Prozessen dringen die verschiedenen Prozeßlösungen in die Riefen und erzeugen ungewünschte 

Effekte, wie Einschnürungen durch Ätzmittelangriff, Unterwanderungen in der Galvanik 

oder ungleichmäßiges Galvanisieren, die unter Umständen zur Nacharbeit und Ausschuß 

führen. 

Durch die auftretenden Kräfte beim Bürsten entstehen bei dünnen Materialien unerwünschte 

Längenänderungen, die zu Registrierproblemen, vor allem bei der Multilayerinnenlagen- 

Herstellung, führen. 

Gebürstet wird im Naßzustand; bei Trockenlauf besteht die Gefahr der Erwärmung der 

kunststoffgebundenen Walzen mit dem Effekt der Schmierbildung auf der Kupferoberfläche. 

Auch hier ist es sinnvoll, die nachfolgende erste Spülkammer leicht anzusäuern, um die nasse 

Oberfläche leicht sauer zu halten und damit vor dem unverzüglichen, erneuten Oxidieren 

zu bewahren. 

2.2.4 Spülen 

Mit dem Spülprozeß soll die völlige Beseitigung der vorher benutzten chemischen Lösungen 

erzielt werden. Das Spülwasser muß von hoher Qualität sein; es sollte möglichst rein sein. 

Einen Leitwert von weniger als 10 µS ist erstrebenswert. 

Kreislaufgeführtes Wasser kann problematisch sein, da sich in ihm bei fehlender Aktivkohlebehandlung 

bevorzugt organische Substanzen (z.B. Tenside, Glanzbildner) anreichern, die 

eventuell mit der frisch desoxidierten Kupferoberfläche beim anschließenden Trocknen mit 

heißer Luft reagieren und später einen negativen Einfluß auf die Haftung des Resist auf der 

Kupferoberfläche nehmen. 

Schwierig ist auch die Spülung von kleinen Bohrungen bei dicken Schaltungen. Eventuell ist 

es notwendig, ein Hochdruckspülmodul einzusetzen, um das Bimsmehl und andere Rückstände 

völlig aus den Löchern zu entfernen. 

Die Wartung der Maschinen bezüglich Sauberkeit ist von äußerster Wichtigkeit, da es leicht 

zu Schimmel- und Algenbildung in der Maschine kommen kann. In solchen Fällen kann man 

mit Sagrotan-Spülungen eine mehrere Wochen dauernde Sauberkeit erzielen. 

2.2.5 Trocknung 

Bei der Trocknung sollte darauf geachtet werden, daß dieser Prozeß so schnell wie möglich 

abläuft, um dem Oxidationsprozeß möglichst wenig Zeit zu lassen. Wichtig ist, daß nach 

dem Spülen zunächst das Wasser mit Luftmessern aus den Löchern herausgeblasen und 

von der Oberfläche entfernt wird. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse müssen Abstand und 

Anstellwinkel der Luftmesser ausprobiert werden. Wasserflecken müssen vermieden werden.





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Seite 8 

Wenn keine Radialverdichter bei den Luftmessern benutzt werden, sondern Preßluft aus einer 

Zentralanlage zum Einsatz kommt, muß unbedingt auf Ölfreiheit der Preßluft geachtet 

werden, aber auch auf Sauberkeit der Preßluftleitungen (Ölabscheider einbauen, Wartung 

beachten!). 

Nach der Reinigung darf die Kupferoberfläche nicht mehr berührt werden. Fingerabdrücke 

führen bei Feinleiterstrukturen mit höchster Sicherheit zu Ausschuß. Es wird empfohlen, 

saubere Handschuhe zu tragen bzw. die Zuschnitte nur an den Kanten zu handhaben. 

Nach der Trocknung sollten die Zuschnitte umgehend mit Fotoresist beschichtet werden, um 

ein erneutes und unkontrolliertes Oxidieren der Kupferoberfläche zu vermeiden. Unter keinen 

Umständen sollte gereinigtes Material über mehrere Stunden unbeschichtet aufbewahrt 

werden. 

3 Produktbeschreibung des Resists 

3.1 Zweck des Fotoresists 

Fotoresiste sind lichtempfindliche Materialien, die bei Bestrahlung ihr Lösungsverhalten im 

Entwickler verändern. In der Leiterplattentechnik werden sie in flüssiger oder fester Form 

zum Zweck der Bildübertragung eingesetzt. Der benötigte Wellenlängenbereich des Lichts 

liegt zwischen 300 nm bis 500 nm. Durch den Belichtungs- und Entwicklungsprozeß entstehen 

freie und abgedeckte Flächen auf dem Produktionszuschnitt, wobei in Nachfolgeprozessen 

die freien Flächen weiter bearbeitet werden (z.B. Ätzen oder Galvanisieren) und die abgedeckten 

Flächen zunächst unbearbeitet bleiben. Der Fotoresist wird somit als selektiver 

Schutz für nachfolgende Bearbeitungsprozesse benutzt. 

An diese Fotoresiste werden die verschiedensten Anforderungen gestellt. Deren wichtigste 

Eigenschaften sind: 

• Gute Verarbeitungseigenschaften bzw. breite Prozeßfenster 

• Gute Haftung auf Kupfer und den verschiedensten Basismaterialien 

• Hohe Empfindlichkeit gegenüber der differenzierenden UV-Strahlung 

• Deutlich sichtbarer Farbumschlag zwischen belichtetem und unbelichtetem Resist 

• Rasche Entwickelbarkeit mit wäßrig-alkalischen Lösungen 

• Genaue Übertragbarkeit der Fotovorlage 

• Reproduzierbare und definierte Flankenform beim Entwickeln 

• Ätzbeständigkeit in sauren und ammoniakalischen Lösungen 

• Galvanobeständigkeit 

• Wärmebeständigkeit 

• Leichte und vollständige Entfernbarkeit (Strippen) des Resists 

• Gute Lagerfähigkeit unter Lichtausschluß 

• Bei Rollenware keine Kaltfließeigenschaften (Verkleben der Kanten).


3.2 Resistarten 




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Grundsätzlich gibt es zwei völlig unterschiedliche Resistarten, deren schematische Funktionsweisen 

in Bild 3.1 wiedergegeben sind. 

3.2.1 Negativ arbeitender Resist 

Bei diesem Resist werden die nicht belichteten monomeren Resiststellen von wäßrigalkalischer 

Lösung abgewaschen. Die belichteten Stellen polymerisieren und verbleiben als 

Schutzschicht vor weiteren Bearbeitungsgängen auf dem Werkstück. 

Negativresist Positivresist 

UV-Strahlung 

Film 

Latentes Bild im 

Resist 

Basismaterial mit 

Cu-Kaschierung 

Entwickelter 

Resist, der 

lösliche Bereich 

ist entfernt 

Bild 3.1: Schematische Darstellung der negativen und positiven Resistfunktion 

3.2.2 Positiv arbeitender Resist 

Bei diesem Typ zerfällt der belichtete Resist unter UV-Licht in Bestandteile, die in wäßrigalkalischer 

Lösung abwaschbar sind. Im Gegensatz zum negativ arbeitenden Resist verbleiben 

hier die nicht belichteten Stellen als Schutzschicht auf dem Werkstück. 

Die größere praktische Bedeutung haben negativ arbeitende Trockenfilmresiste. Negativ arbeitende 

Flüssigresiste gewinnen aber zunehmend an Bedeutung, vor allem im Bereich der 

Ätzanwendungen (z.B. Innenlagenfertigung). Der Vorteil der Flüssigresiste liegt größtenteils 

im Kostenbereich, da weniger Material verbraucht wird. Typische Materialstärken betragen 

bei Flüssigresisten 4 µm - 12 µm, bei Festresisten in der Ätzanwendung 38 µm (1,5 mil). Es 

werden aber auch 25 µm (1 mil) Festresiste angeboten, die bisher keine weitverbreitete Anwendung 

finden. Für Galvano- / Tenting-Anwendungen werden Resiststärken von 50 µm 

und 75 µm eingesetzt.





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Aufgrund seiner geringen Schichtstärke ist der Flüssigresist sehr empfindlich gegen mechanische 

Beanspruchung, z.B. Gefahr von Kratzern, die zu Ausschuß führen. Ein weiterer 

Nachteil von Flüssigresisten liegt bei den relativ hohen Neuinvestitionen für die Beschichtungsanlage 

und die anschließende Trocknung des Resists. Aus diesem Grund werden 

Flüssigresiste fast ausschließlich in großvolumigen und vollautomatischen Fertigungslinien 

eingesetzt. 

Grundsätzlich wären positiv arbeitende Fotoresiste für die Leiterplattenfertigung von Vorteil. 

Einer weiten Verbreitung standen bislang aber deutlich höhere Materialkosten und technische 

Einschränkungen entgegen. 

4 Laminieren mit Trockenfilmresisten 

4.1 Trockenfilmresist (Festresist) 

4.1.1 Aufbau von Festresisten 

Der Festresist besteht aus einer etwa 25 µm dicken Trägerfolie aus Polyester (Bild 4.1). Auf 

diese Trägerfolie wird beim Hersteller der fotoempfindliche Resist per Rolle im Reinraum der 

Reinraumklasse 10 aufgegossen, getrocknet und mit einer ca. 25 µm starken Polyethylenfolie 

abgedeckt. Anschließend wird das Material aufgerollt. Die Produktionsbreite der Rollen 

kann bis zu 1,65 m, die Länge der Masterrolle bis 1500 m betragen. Bei dem späteren notwendigen 

Schneidvorgang wird die Ware umgespult und auf die gewünschten Längen und 

Breiten der Kunden konfektioniert. 

Typische Rollenlängen für den Kunden sind 100 m oder 300 m. Die Breiten variieren i.a. 

zwischen 200 mm und 610 mm. Die Resiste werden in verschiedenen Dicken von ca. 25 µm 

und 38 µm für Ätzware und von ca. 38 µm und 50 µm für Galvanoware angeboten. Für Sonderanwendungen 

stehen auch Resiste mit einer Schichtstärke von 75 µm bis 120 µm zur 

Verfügung. 

Trockenresist als 

Folie auf Rollen 

Polyolefinfolie als 

Schutzschicht 

Lichtempfindlicher 

Polyesterträgerfolie (Mylar ®) Trockenresist 

Bild 4.1: Prinzipieller Aufbau von Festresisten (Werksbild DuPont, Mylar® ist 

ein eingetragenes Warenzeichen von DuPont)





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Um eine gute, d.h. fehlerfreie Lamination zu erreichen, sind zwei Eigenschaften der Resiste 

sehr wesentlich: 

• Fließverhalten des Resists 

• Klebefähigkeit des Resists 

An die Polyesterfolie sind drei Bedingungen zu stellen: 

• Hohe UV-Transparenz 

• Optische Homogenität 

• Dimensionsstabilität bei Wärmefluß 

4.1.2 Resistkomponenten 

Trockenfilmresiste bestehen alle aus folgenden Funktionseinheiten: 

• Multifunktionale Filmbinder, die aus Acrylaten oder Styrolderivaten bestehen können 

und mit Acrylsäuren oder Maleinsäureanhydriden vermengt sind, um die Mischung im 

alkalischen Medium lösen zu können. 

• Multifunktionale Monomere, die durch den Belichtungsvorgang zu Polymeren verkettet 

werden. 

• Fotoinitiatoren, die bei UV-Bestrahlung Radikale bilden und somit den Polymerisationsvorgang 

zum Ablauf bringen. 

• Sonstige Komponenten, wie Stabilisatoren, Haftvermittler, Füllstoffe, usw.. 

Fotoresiste sind somit komplexe Gemische aus vielen aufeinander abgestimmten chemischen 

Substanzen. 

Alle oben aufgeführten Komponenten dürfen im Resist weder alleine noch in Kombination 

wasserlöslich sein, da sich der Resist andernfalls während des Ätzens oder Galvanisierens 

auflösen würde. 

4.1.2.1 Multifunktionale Filmbinder 

Die sogenannten Binder eines Fotoresists enthalten organische Säuregruppen, die mit freien 

Alkaliionen ein Salz bilden können. Diese Reaktion setzt den Resist in eine wasserlösliche 

Verbindung um, vorausgesetzt, die Anzahl der reagierten Gruppen ist groß genug, die hydrophoben 

Kräfte innerhalb der Polymerkette zu überwinden. Keine der anderen Resistkomponenten 

kann in alkalischer Lösung dissoziieren und sind daher auch nicht in der Lage, 

wasserlöslich zu werden.





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Beim belichteten Resist reicht diese Reaktion der OH-Ionen mit den Säuregruppen in dem 

dreidimensionalen polymerisierten Macromolekül nicht mehr aus, das Molekül zu lösen. 

Durch erhöhte OH-Ionenkonzentration müssen zusätzlich die Kohäsions- und Adhäsionskräfte 

gelöst werden, die die Resistmatrix zusammenhalten und an die Kupferoberfläche 

binden. Es müssen deshalb zum Strippen alkalische Lösungen mit einem pH-Wert >13 und 

hohe Temperaturen von ca. 50°C eingesetzt werden. 

Beim Einwickeln und beim Strippen laufen folgende chemische Reaktionen ab: 

Soda dissoziiert in Wasser nach folgender Reaktion: 

Na2CO3 + H2O 2 Na + + OH - - 

+ HCO3 

Entsprechend dissoziert Natriumhydroxid (Basis eines Strippers): 

NaOH + H2O Na + + OH - + H2O 

Der saure Polymerbinder reagiert nun mit den freien Hydroxigruppen: 

R1R2R3COOH + OH - 

R1R2R3COO - + H2O 

In Wasser und bei In Wasser und bei 

pH < 7 unlöslich pH > 7 löslich 

R1R2R3 können entweder Styrole, Ethylacrylate, Methyl-Methacrylate oder jede andere 

Kombination von unterschiedlichen Acrylsäuremonomeren sein. 

4.1.2.2 Multifunktionale Monomere 

Das Grundprinzip der fotochemischen Reaktion bei Negativresisten ist die Vergrößerung des 

Molekulargewichtes durch Polymerisation oder Vernetzung unter Bildung dreidimensionaler 

Netzwerke. 

Das eingestrahlte Licht wird in einem bestimmten Spektralbereich (300 nm - 500 nm) von 

diesen Monomeren absorbiert. Dabei werden die Moleküle in einen höheren Energiezustand 

versetzt und damit zu Schwingungen angeregt, die die Bindungsabstände und Bindungswinkel 

ändern. Darüber hinaus kann im Molekül sich auch die Elektronendichteverteilung 

ändern. Dabei werden die Bindungen entweder gelockert oder unter Bildung von Radikalen 

getrennt, so daß sich die Moleküle zersetzen. Diese Radikale sind extrem reaktive Spezies, 

die mit den unterschiedlichsten funktionellen Gruppen reagieren. 

Die Entstehung von Radikalen, die sich bei der Bestrahlung mit UV-Licht bilden, und deren 

weitere Reaktionen werden an den folgenden Beispielen deutlich: 

R - N3 

h ν • 

R - N• + N2





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Bei Bestrahlung spaltet die Azidgruppe (-N3) Stickstoff ab, wobei das sehr reaktive Radikal 

Nitren entsteht, das sowohl mit sich selbst als auch mit verschiedensten Gruppen reagieren 

kann: 

• • 

R - N• + R - N• R - N = N - R 

• H 

R - N• + H - C - R - N - C - 

• H 

R - N• + H - C - R - N• + • C - 

• 

R - N• + C C R - N 

Die in den Resisten eingesetzten Monomeren enthalten nun eine Vielzahl von reaktiven 

Gruppen, die mit den Radikalen unter den oben angegebenen Mechanismen reagieren können. 

Damit wird erreicht, daß die Polymerisation nicht in eindimensionaler, sondern sofort in 

dreidimensionaler Richtung erfolgt. 

• 

R - N• + O2 R - N = O + andere Produkte 

Ein Problem stellt der Luftsauerstoff dar, der ebenfalls mit den Radikalen reagiert und somit 

die Vernetzungsreaktionen stört. Dem Resist werden deshalb Verbindungen zugegeben, die 

bevorzugt mit Sauerstoff reagieren, um die Konzentration an Sauerstoff im Resist niedrig zu 

halten. 

Es ist deshalb auch wichtig, die laminierten Zuschnitte nicht allzu lange vor dem Belichten 

stehen zu lassen, damit nicht zuviel Luftsauerstoff in den mit Polyesterfolie geschützten Resist 

diffundieren kann.


4.1.2.3 Fotoinitiatoren 




Die Geschwindigkeit der Fotoreaktion ist von zwei Faktoren abhängig: 

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1. Von der von dem Resist absorbierten Lichtmenge, die in der Materie entsprechend dem 

Lambert-Beer`schen Gesetz exponentiell abnimmt. 

2. Von der fotochemischen Quantenausbeute. Diese ist ein Maß für das Verhältnis der fotochemischen 

Prozessen zu den anderen Konkurrenzprozessen wie Fluoreszenz und 

strahlungsloser Desaktivierung. 

Um den Wirkungsgrad der Fotoreaktion zu verbessern, müssen die Absorptionsspektren der 

Monomeren der Intensitätsverteilung der Lichtquelle angepaßt sein. Dies ist aber nicht immer 

möglich. Deshalb werden dem Resist chemische Substanzen, sog. Initiatoren, beigefügt, 

deren Absorptionsspektren denen der Lichtquellen eher entsprechen. Bei Lichtabsorption 

werden diese Moleküle angeregt, die dann in der Lage sind, diese Energie mit hoher 

Ausbeute auf die Monomere zu übertragen, so daß die Radikalbildung einsetzen und die 

Kettenreaktion starten kann. 

4.1.3 Lagerung von Festresisten 

Trockenfilme sind wie allgemein alle fotografischen Materialien temperatur- und in begrenztem 

Maße luftfeuchteempfindlich. Eine Empfindlichkeit gegen UV-Licht und damit auch gegen 

Tageslicht ist selbstverständlich. Die Rollen sollten deshalb in Orginalverpackungen 

gelagert und nur im Gelblichtbereich ausgepackt werden. 

Optimalerweise sollte die Ware im klimatisierten Bereich mit Temperaturen zwischen 16°C 

und 20°C gelagert werden. 

Bei längerer Lagerung über 20°C tritt verstärkter Resistfluß auf, was zum Verkleben an den 

Rollenkanten führen kann und dadurch Probleme beim Laminieren verursacht. Weiterhin 

kann erhöhte Temperatur zu Vorpolymerisation und damit zur Beeinträchtigung von wichtigen 

Resisteigenschaften führen, z.B. verminderte Haftfestigkeit oder verlängerte Belichtungszeiten. 

Die Entnahme aus dem Lager sollte strickt nach dem Herstelldatum erfolgen, um eine Überalterung 

des Resists zu vermeiden (ca. 9 - 12 Monate). 

Vor dem Auspacken der Ware aus dem schwarzen Polybeutel im Laminierraum muß beachtet 

werden, daß der Temperaturunterschied zwischen Laminierraum und Ware nicht zu 

groß ist, um Kondensation am Resist zu vermeiden. 

4.2 Aufbau von Laminatoren 

Im Fotobereich versteht man unter dem Laminieren das ein- und zweiseitige Beschichten 

von kupferkaschierten Zuschnitten oder Nutzen mit Trockenfilmresist unter Druck und Wär-





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me. Dieser Prozeß wird entweder auf manuellen Hot-Roll-Laminatoren oder auf automatischen 

Cut-Sheet-Laminatoren durchgeführt. 

4.2.1 Prinzip des Laminators 

Der Fotoresist ist bekanntlich zwischen einer Polyolefinfolie und einer Polyesterfolie geschützt 

und wird auf Rollen geliefert. Im Laminator sind die Rollen auf Schnellspannvorrichtungen 

eingespannt. Kurz vor dem Beschichten der Zuschnitte wird die untere Polyolefinfolie 

abgezogen und auf Rollen aufgewickelt. Die Zuschnitte laufen auf einem angetriebenen 

Einlauftisch ein, werden zentriert und auf einer Vorheizstrecke auf etwa 80°C vorgewärmt. 

Der freiliegende Resist wird nun von Laminierwalzen auf den Zuschnitten angeheftet und erhitzt. 

Der Resist verflüssigt sich und wird gleichzeitig in die gereinigte Kupferoberfläche und 

die vorgegebene Gewebestruktur eingedrückt. Mit einem Messer wird der auflaminierte Resist 

auf die Zuschnittslänge geschnitten. Die zweite Folie (Polyester- oder Mylar®folie) verbleibt 

noch auf dem Resist und wird erst nach dem Belichten abgezogen. Der Transport erfolgt 

durch die Laminierwalzen. Ober- und Unterseite des Zuschnitts werden gleichzeitig beschichtet. 

Der Auslauf ist ebenfalls angetrieben. 

Die beheizbaren Laminierwalzen sind silikonbeschichtet (2,5 mm oder 4 mm Dicke) und weisen 

eine Härte von 65 - 70 Shore auf. Die Temperatur wird thermostatisch geregelt. Der Anpressdruck 

ist pneumatisch verstellbar, der Spalt zwischen den Walzen läßt sich variabel 

einstellen. Somit sind Basismaterialien unterschiedlichster Dicken problemlos zu bearbeiten. 

Je nach Anwendung sind manuelle oder automatische Laminatoren sinnvoll. 

4.2.2 Hot-Roll-Laminatoren 

Der Einsatz dieser manuell zu bedienenden Laminatoren (Bild 4.2) ist sehr personalintensiv. 

Von Vorteil ist, daß sie sowohl für sehr dünne (





Bild 4.2: Hot-Roll-Laminator (Werksbild Morton) 

4.2.3 Cut-Sheet-Laminatoren 

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Cut-Sheet-Laminatoren (Bild 4.3) sind Systeme, bei denen das Schneiden des Resists automatisch 

auf vorgegebene Längen und Breiten erfolgt. 

Bild 4.3: Cut-Sheet-Laminator (Werksbild Morton)





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Seite 17 

Im Gegensatz zu handlaminierten Nutzen sind diese nicht bis zum Rand mit Resist beschichtet, 

sondern je nach Vorgabe nur bis z.B. 5 mm zum Zuschnittsrand. Die Wärmeübertragung 

auf den Resist ist anders gelöst. Der freiliegende Resist wird mit speziellen Anheftschuhen 

am vorderen Zuschnittsrand angeheftet und dann auflaminiert. Da die Temperatur 

auf den Resist nur in dem kurzen Druckbereich zwischen Laminatorwalze und Resist übertragen 

wird, müssen die Nutzen deshalb zwingend über eine längere Vorwärmstrecke gefahren 

werden. 

Die Betreibung der Automaten ist nicht personalintensiv, da normalerweise durch Einsatz 

von Staplern das Einlegen, Laminieren, Schneiden und Abstapeln vollautomatisch erfolgt. 

Manuell muß nur auf die benötigte Resistbreite umgerüstet werden. Da der Resist bei optimaler 

Rollenbreite automatisch auf die gewünschte Länge zugeschnitten wird, fällt nur beim 

Rüsten Resistabfall an. Cut-Sheet-Laminatoren arbeiten sehr wirtschaftlich. Sie werden 

meist direkt mit der Vorreinigungsanlage verknüpft. Auch ist der Einsatz eines Mylarremovers 

vor dem Entwickeln problemlos gegeben. 

4.3 Laminierparameter 

Durch die Wärme und den Laminierdruck wird die Haftung mit der Kupferoberfläche erzielt. 

Diese beiden Parameter sowie die Laminiergeschwindigkeit sind entscheidend für den Laminierprozeß. 

Sie müssen deshalb exakt auf die Gegebenheiten vor Ort eingestellt werden. 

Sie sind von der Art und Dicke des Nutzens, den Anforderungen des Leiterbildes, vom Resisttyp 

und dessen Dicke und vom Laminatortyp abhängig. 

So erfordern z.B. dünne Innenlagen in Feinstleitertechnik (Leiterbreite: < 120 µm) einen höheren 

Anpreßdruck der Laminierwalzen und eine geringere Laminiergeschwindigkeit im Vergleich 

zu durchkontaktierter Ware. 

In der folgenden Tabelle sind Richtwerte für die Prozeßparameter angegeben: 

Tabelle 4.1: Prozeßparameter für Laminatoren 

Prozeßparameter Manueller 

Hot-Roll-Laminator 

Automatischer 

Cut-Sheet-Laminator 

Laminiertemperatur 80 - 90 °C 100 - 120 °C 

Laminierdruck 1 - 3 bar 2,5 - 5,5 bar 

Geschwindigkeit 0,8 - 1,5 m/min 1,0 - 3,5 m/min 

Auslauftemperatur 50 - 60 °C 50 - 60 °C 

Zuschnittsbreite 150 mm / 610 mm 200 mm / 650 mm 

Zuschnittslänge 200 mm / 1200 mm 200 mm / 762 mm


4.3.1 Laminiergeschwindigkeit 




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Die Laminiergeschwindigkeit muß so gewählt werden, daß der aufgepreßte Resist eine innige 

Verbindung mit der Zuschnittoberfläche eingehen kann, ohne Lufteinschlüße aufgrund 

von Welligkeit und/oder Oberflächenrauhigkeit. Bei niedriger Geschwindigkeit wird der Resist 

wesentlich wirksamer gegen die Oberfläche gepreßt. Zu berücksichtigen dabei ist, daß 

zwar der Resist sehr weich ist, die Polyesterfolie dagegen relativ starr ist und beim Erkalten 

den Resist wieder von der Oberfläche „abziehen“ kann. 

Für den Plattendurchsatz ist nicht nur die Vorschubgeschwindigkeit, sondern auch die 

Summe der Zeiten für Ausrichten, Anheften und Plattenabstand maßgeblich. Bild 4.4 zeigt 

den Plattendurchsatz pro Stunde für vier verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten bei gegebener 

Plattenlänge und verschiedenem Abstand (zwischen 50 mm und 200 mm). 

Plattenanzahl / h 

500 

450 

400 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

100 

200 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300 

400 

Plattenlänge [ mm ] 

 

 

 

 

500 

600 

700 

800 

1,00 

2,00 

3,00 

3,50 

VS [ m / min ] 

Bild 4.4: Plattendurchsatz bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten (VS) 

mit einem Cut-Sheet-Laminator (Werksbild Gebr. Schmid) 

4.3.2 Laminierdruck 

Wird mit Drücken bis 2 bar laminiert, reichen Walzen mit Aluminiumkernen aus. Wird mit 

höheren Drucken von 3 bar - 5 bar laminiert, müssen Laminierwalzen mit Stahlkern eingesetzt 

werden. Es muß dabei aber beachtet werden, daß sich wegen des hohen Druckes die 

Laminierwalzen durchbiegen können. Die Folge ist im äußeren Bereich des Zuschnitts ein 

ausreichender Druck, im Inneren aber entsteht eine Zone mit geringem oder gar keinem 

Druck. Hier treten dann Unterätzungen und Untergalvanisierung auf. Je nach Struktur der 

Zuschnittsoberflächen empfehlen sich Walzen mit 2,5 mm oder 4 mm Gummierung. Je nach 

Anforderung empfiehlt sich häufig, die Shorehärte der Gummierung zu variieren. Auch ist die





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3711, 

Blatt 5.4 

Seite 19 

Gummierung regelmäßig zu erneuern. Durch die dauerhafte Temperaturbelastung verspröden 

die Beschichtungen, Beschädigungen entstehen und damit resultieren Laminierfehler. 

Wichtig ist auch zu wissen, daß die Druckanzeigen nicht den wirksam werdenden Druck 

wiedergeben, sondern nur den Druck im Zylinder des pneumatischen Systems. Empfohlene 

Laminierdrucke sollten deshalb nicht einfach übertragen bzw. übernommen werden. 

4.3.3 Laminiertemperatur 

Bei der optimalen Temperatur fließt der Resist in die Unebenheiten der Zuschnittoberfläche 

ohne daß sich Luftbläschen bilden und man erhält eine gute Haftung zwischen Kupfer und 

Resist. Ist sie aber zu niedrig, so ist das Fließverhalten nicht ausreichend. Ist die Temperatur 

aber zu hoch, tritt im Resist eine zusätzliche thermische Polymerisation auf. Dieser läßt sich 

sehr schlecht entwickeln und strippen. Die Resistkanten weisen meist einen starken Fuß auf 

und man findet häufig Resistrückstände über den ganzen Zuschnitt verteilt. 

4.3.4 Vorheizen der Zuschnitte 

Das Vorheizen der Zuschnitte muß mit der Temperatur der Laminierwalzen optimiert werden. 

Von Vorteil ist, daß mit niedrigeren Laminiertemperaturen gearbeitet werden kann, um 

das gleiche Laminierergebnis zu erzielen und die Überhitzung des Resists kann vermieden 

werden. 

4.3.5 Haltezeit 

Die Haltezeiten zwischen Vorreinigung und Laminieren sowie vor und nach dem Belichten 

sind streng einzuhalten, da sonst Probleme bei den darauf folgenden Arbeitsschritten zu erwarten 

sind. 

Haltezeiten vor der Beschichtung mit Resist führen zur Oxidation des Kupfers. Dadurch wird 

die Haftfestigkeit des Resists negativ beeinflußt, was zu Unterätzungen und Unterwanderungen 

führen kann. 

Zu lange Haltezeiten nach dem Laminieren führen bei nicht belichteten Resisten zu verstärkter 

Haftfestigkeit, da sich eine starke Bindung zwischen dem Kupfer und den Resistkomponenten 

ausbildet. Innenlagen und Außenlagen lassen sich nicht rückstandsfrei 

entwickeln und strippen. Bei Innenlagen führt dies zu einem verzögerten Ätzangriff und bei 

Außenlagen zu nicht vollständig aufgebauten Leiter und verminderter Haftfestigkeit des aufgalvanisierten 

Kupfers. 

Beim belichteten Resist tritt diese Reaktion nicht auf, wohl aber findet eine Migration von 

polymerisierten / unpolymerisierten Resist bei längerer Haltezeit statt, was zur Folge hat, 

daß sich die Konturschärfe und die Auflösung vermindert wird.





4.4 Was beim Laminieren generell zu berücksichtigen ist 

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Seite 20 

Beim Laminieren führen Staub und sonstige Partikel immer zu Nacharbeit und Ausschuß. 

Bei entsprechender Partikelgröße können sie beim Laminieren den Resist beschädigen oder 

zwischen Zuschnittsoberfläche und Resist eingeschlossen werden. Die Folge sind Einschnürungen, 

Unterbrechungen, Unterätzungen und Untergalvanisierung. Deshalb sollte das 

Laminieren am besten direkt nach der Vorreinigung erfolgen. Dadurch wird verhindert, daß 

die Kupferoberfläche erneut oxidiert und sich Staub und sonstige Schwebstoffe der Umgebung 

auf den gereinigten Oberflächen absetzen können. Darüber hinaus kommt es beim 

Abziehen der Polyolefinfolie zu statischer Aufladung. Auch muß sichergestellt werden, daß 

sich keine Glasfaserpartikel auf den Oberflächen befinden. Dieses Problem tritt immer dann 

auf, wenn die Zuschnitte nicht optimal zugeschnitten und nicht kantenbesäumt sind. Deshalb 

sollten die Laminatoren zusätzlich mit Reinigungs- und Antistatiksystemen ausgestattet sein. 

Resist- und Folienpartikel vom Schneiden müssen verhindert werden durch Einsatz scharfer 

Messer und optimaler Reinigungsmethoden vor dem Belichten. 

Beim Laminieren muß die Oberfläche des Zuschnitts vollständig mit Resist bedeckt sein, 

d.h. unter dem Resist dürfen keinerlei Luftblasen zurückbleiben. Luftblasen bilden sich bevorzugt 

in den Tälern der Gewebestruktur, bei Kratzern, punktförmigen Fehlstellen und Rauhigkeiten. 

Die Welligkeit des Basismaterials ist abhängig von der Art des Basismaterials, 

Dicke der Glasfasern und der Webstruktur sowie des Harzgehaltes. 

Scharfkantige Zuschnitte beschädigen sehr leicht die Laminierwalzen, es entstehen Kerben, 

Löcher, manchmal auch Rillen in der Gummibeschichtung. Dadurch wird an diesen Stellen 

beim Laminieren kein oder nur unzureichender Druck aufgebaut, es entsteht keine oder nur 

sehr schlechte Resisthaftung. Teilweise entstehen auch kleine Bläschen, die zu Unterätzung 

und Untergalvanisierung führen. 

Resistrückstände auf den Walzen führen zu Eindrücken. Die Walzen sollten deshalb täglich 

kontrolliert und mit Alkohol gereinigt werden. Es ist selbstverständlich, daß dabei nur fusselfreie 

Handschuhe und Reinigungstücher verwendet werden. Alle zur Reinigung verwendeten 

Lösemittel sollten grundsätzlich auf Verträglichkeit mit der Gummierung der Laminierwalzen 

überprüft werden. 

Die Zuschnitte müssen optimal getrocknet und frei von Wasserflecken sein, um unterschiedliche 

Haftung des Resists auf der Kupferoberfläche zu vermeiden. 

Zwar sind die Zuschnitte durch die Polyesterfolie geschützt. Doch sollten sie bis zum Belichten 

in Schräggestellen abgestellt werden, damit keine beim Schneiden abgefallenen Resistpartikel 

in die Beschichtung eindrücken und Druckstellen auf dem Resist entstehen. Dies 

führt unweigerlich zu Pinholes. Auch sollten die Zuschnitte keiner allzu hohen Druckbelastung 

ausgesetzt sein, um ein Einfließen des Resists in mit Resist überspannten Bohrungen 

(Tenting) und damit eine Verjüngung des Resists am Locheingang zu vermeiden. 

Die Haltezeit zwischen Laminieren und Belichten sollte beachtet werden, damit die Zuschnitte 

vor dem Belichten sicher auf Raumtemperatur abgekühlt sind. Warme, mit Resist 

beschichtete Zuschnitte dürfen nicht im Stapel, sondern nur vereinzelt abgekühlt werden. Es 

empfiehlt sich der Einsatz von Igelstapler oder von Schlitzbrettern.





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Blatt 5.4 

Seite 21 

Da das Laminieren unter Temperatur und Druck erfolgt, treten Dämpfe auf, die Haut, Augen 

und Atemwege reizen können. Es muß deshalb ein funktionierendes Absaugsystem (300 

m 3 /Std - 500 m 3 /Std) installiert sein. Es empfiehlt sich, die Sicherheits- und Verarbeitungshinweise 

der Resisthersteller zu beachten. 

Laminatoren sind in klimatisierten Gelblichträumen bei einer Raumtemperatur von 20°C - 

22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55% ± 10% zu betreiben. Der Raum und die 

Maschine sind täglich feucht zu reinigen. Die Reinraumklasse sollte Klasse 10000 entsprechen, 

wenn der gesamte Fotobereich in einem Reinraum zusammengefaßt ist. Heute empfiehlt 

sich aus Kostengründen jedes einzelne Gerät zu kapseln, um darin eine Reinraumklasse 

von 1000 zu erreichen. 

5 Beschichten mit Flüssigresisten 

5.1 Allgemein 

Flüssige Fotoresiste sind seit Jahrzehnten in einer Vielzahl verschiedener Formulierungen 

für unterschiedlichste Anwendungen (Halbleiter - Formätzteile - Display Fertigungen) im Einsatz. 

Flüssige Fotoresiste dominieren heute in der Leiterplattenfertigung bei der Erstellung von 

Lötstoppmasken und werden seit einiger Zeit wiederentdeckt für die Leiterbilderzeugung 

(Primärresiste) als Alternative zu Trockenfilmresiste. 

Zur prinzipiellen Auswahl stehen positiv und negativ arbeitende Resistsysteme, die entweder 

in organischen Lösungsmitteln oder in Wasser (Waterborn Resists) gelöst sind (Bild 5.1). 

Bild 5.1: Technologiematrix





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Blatt 5.4 

Seite 22 

Als Auftragsverfahren haben sich Schleudern (Halbleiterfertigung), Sprühen (airless, elektrostatisch), 

Tauchen (dip-coating) sowie Roller- und Curtain-Coating-Verfahren (Leiterplatteninnenlagen) 

etabliert. 

Siebverdrucken und elektrophoretisches Abscheiden von Primärfotoresisten sind neue Entwicklungen 

und decken gleichermaßen Forderungen nach niedrigeren Beschichtungskosten 

für Kleinanwender, als auch Forderungen nach hochauflösenden Fertigungsverfahren für 

Feinleiteraußenlagen ab. 

Grundsätzlich verlagert sich bei Einsatz von flüssigen Fotoresisten die Verantwortung für die 

Gleichförmigkeit und Qualität der Fotoresistschicht auf den Leiterplattenhersteller. Trockenfilmresiste 

werden dagegen als vorgeformte Resistschichten zugekauft - ihre Anwendung ist 

leicht, praktisch und zuverlässig. 

Die Einführung von Flüssigresisten erfordert nicht nur neue Investitionen für das Beschichten 

und Trocknen, sondern verlagert auch die Zuständigkeiten für Verarbeitungseinstellungen 

des Resists, Qualitätssicherungen in erhöhtem Maßstab in die Leiterplattenfertigung - 

die Kontrolle für den gesamten Fertigungsprozeß liegt beim Leiterplattenhersteller. Als Ergebnis 

werden höhere Ausbeuten und niedrigere Materialkosten erwartet. 

5.2 Flüssig- / Trockenfilmresiste im Vergleich 

Flüssig aufgetragene Fotoresiste haben nach der Trocknung Schichtdicken von 4µm bis 12 

µm, je nach Resistformulierung und Auftragsverfahren - Trockenfilmresiste haben vorgefertigte 

Schichtdicken von 12 µm bis 75 µm - und Spezialresiste können auch noch dicker sein. 

Die flüssigen Resiste haften ausgezeichnet auf dem Trägermaterial und füllen zuverlässig 

Oberflächendefekte aus - sie haben gegen mechanische Beschädigungen bei der Weiterverarbeitung, 

anders als Trockenfilmresiste, keine Schutzschicht. 

Auflösungsvermögen und Wiedergabegenauigkeit übersteigen für die Vielzahl der Anwendungen 

heutige und zukünftige Anforderungen für Leiterplattenanwendungen ohne in prinzipiell 

neue Verarbeitungsanlagen investieren zu müssen (Bild 5.2). 

Die Empfindlichkeit der ungeschützten dünnen Fotoresistschichten erfordert Sorgfalt beim 

Transport / Handling, um zuverlässig mechanische Beschädigungen und damit Nacharbeit 

und/oder Ausschuß auszuschließen. 

Bei der Planung von Fertigungsabläufen, sowie bei der konstruktiven Ausführung von Verarbeitungs- 

und Handlingsmaschinen wird hier Detailverständnis erforderlich, häufig auch ein 

rigoroses Umdenken, um festzulegen an welcher Stelle welche qualitätssichernden Maßnahmen 

sinnvoll eingesetzt werden sollen. 

Die limitierte Dicke der erzielbaren Schichten schließt Anwendungen im "Pattern Plating"- 

Bereich wegen überwachsender Metallabscheidungen und den damit verbundenen unkontrollierten 

Ungenauigkeiten grundsätzlich aus.





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Seite 23 

Zuverlässiges Beschichten von Bohrungen / Sacklöcher wird nur bei elektrophoretisch abgeschiedenen 

Resisten gewährleistet - damit ist der Hauptanwendungsbereich für flüssige Fotoresiste 

auf Ätzanwendungen im Innenlagenbereich festgelegt und dort besonders für 

großvolumige und automatische Fertigungen attraktiv. 

Flüssigresiste für Ätzanwendungen 

Trockenfilm 

Nass-Lamination 

Spezial-Trockenfilme, sehr dünn + ohne Schutzhülle 

Direktbelichtung 

Elektrophoretisch abgeschiedene Flüssigresiste 

300 200 150 100 75 50 25 

Leiterbreiten in µm 

Bild 5.2: Praktische Anwendungsbereiche für verschiedene Fotoresiste 

Eine Ausnahme bilden elektrophoretisch abgeschiedene Fotoresiste mit besonders vorteilhaften 

Eigenschaften für die Feinleiterherstellung bei Außenlagen - hierauf wird speziell eingegangen. 

Flüssige Fotoresiste benötigen keine Haltezeiten zwischen Belichten und Entwickeln und 

kommen damit Forderungen nach kontinuierlichen Abläufen ohne Zwischenpufferung nach; 

Schutzfolien, wie bei Trockenfilmresisten, müssen nicht entfernt werden - dies erspart Platz 

und Investitionen und verkürzt den Fertigungsdurchlauf. 

Die dünnen Schichten flüssiger Fotoresiste reduzieren die Kosten für Entwickeln und Strippen 

und fördern durch leichteren Stoffaustausch der Entwicklungs- und Ätzlösungen die 

Gleichförmigkeit des Ergebnisses - insbesondere wichtig für große Produktionsformate mit 

Feinleiterstrukturen und/oder hohen Packungsdichten. 

Die Produktionsverkettung eines gesamten Fertigungsabschnittes erfordert zwingend, daß 

die einzelnen Verfahrensschritte aufeinander unter Gesichtspunkten wie Durchlaufkapazität, 

Robustheit des Gesamtverfahrens (Verarbeitungstoleranz) und Verträglichkeit sorgfältig abgestimmt 

sind. Prozeßverfügbarkeit, sowie die Ausbeute (First pass yield) sind entscheidende 

Kriterien zur Kontrolle von Kosten und Qualität. 

Planung und Vorversuche unter Einbeziehung aller Beteiligten, Lieferanten der Chemie, der 

Anlagentechnik, das spätere Bedienpersonal des Betreibers etc. sind Grundvoraussetzung





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Seite 24 

für eine eindeutige Charakterisierung der Prozeßschritte und der Optimierung des Gesamtergebnisses. 

Diese Arbeiten sind zeit- und kostenaufwendig, zahlen sich aber längerfristig 

über niedrige Stückkosten aus. 

Ein solch komplexer Fertigungsablauf schließt kurzfristige Änderungen oder den Austausch 

der eingesetzten Chemie aus. 

5.3 Verarbeiten von Flüssigresisten 

Eine Vorreinigen ist erforderlich, um gleichförmige Ausgangsbedingungen für das Gesamtverfahren 

zu schaffen. Mit dem Trend zu dünnen Substraten und der Wichtigkeit den Vorreinigungsprozeß 

in engen Grenzen zu kontrollieren, bieten sich chemische Verfahren zunehmend 

an. Die zu beschichtenden Oberflächen müssen auch bei maximaler Liniengeschwindigkeit 

zuverlässig trocken und oxidfrei sein - ein Einschleppen fester Verunreinigungen muß 

ausgeschlossen bleiben. 

Kupferfolien mit speziellem Treatment können bei entsprechender Resistauswahl und Optimierung 

des Fertigungsprozesses auch "ungereinigt" verarbeitet werden. 

Bild 5.3: Gesamtansicht einer Roller - Coating - Anlage (Werksbild Ciba Geigy)





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Seite 25 

Das Beschichten und das Trocknen sollte als eine integrale Prozeßeinheit (Bild 5.3) und 

somit auch als eine integrale Anlage betrachtet werden. Eine allseitige Kapselung dieser 

Anlage schafft gleichzeitig die Voraussetzungen für eine klimatisierte und staubfreie Zone 

mit hohem Luftwechsel während der Beschichtung / Trocknung, ohne die viel größeren 

Luftmengen des gesamten Raumes filtern und klimatisieren zu müssen. Die Luftführung bei 

der Trocknung kann darüber hinaus gezielt reguliert werden. 

Als Ergebnis sollen gleichmäßige Resistschichtdicken, klebfrei und ohne Fremdkörpereinschlüsse 

zur Verfügung stehen. 

Kontinuierliches Filtrieren des Resists, automatisches Nachdosieren sowie eine Viskositätskontrolle 

sind Grundvoraussetzungen für eine kontinuierlich automatische Linienfertigung. 

"On Line" Dokumentation und Auswertung der Fertigungsparameter sind die Basis für weitere 

Prozeßoptimierungen und die Grundlage für systematisches Trouble Shooting. 

Für das Belichten gilt, daß die spektrale Empfindlichkeiten von flüssigen Fotoresisten denen 

von Trockenfilmresisten vergleichbar sind; die Empfindlichkeit ist für eine wirtschaftlich automatische 

Belichtung ausreichend. Wechselnde Losgrößen und damit verbundene Rüstzeiten 

können den Belichtungsschritt häufig zum Engpaß des gesamten Fertigungsablaufs 

werden lassen. 

Der Paralleleinsatz zweier Belichtungsautomaten ist zwar kapitalintensiv, aber häufig zwingend, 

um die geplanten Durchlaufkapazitäten auch unter widrigsten Umständen aufrecht zu 

erhalten. 

Bei der Auswahl der Automaten ist auf Zuverlässigkeit, Wiederholgenauigkeit der Registriermechanik, 

gleichmäßige Leuchtdichte über die gesamte Formatgröße, sowie auf kurzes, 

einfaches Umrüsten zu achten. Streulichtquellen sind für flüssige Resists vorteilhafter 

als hochkollimiertes Licht - da so der Einfluß von Staubpartikel bei hochauflösenden Resistschichten 

merklich reduziert werden kann (Bild 5.4). 

Streulicht Paralleles Licht 

Schmutzpartikel 

Film 

Resist 

Kupfer 

Basismaterial 

Bild 5.4: Belichten von flüssigen Ätzresisten 

Die Klebfreiheit der Resistschichten ist Voraussetzung, um große Serien ohne Verunreinigung 

der Fotovorlagen, d.h. ohne aufwendige Reinigungsschritte zu fertigen.





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Blatt 5.4 

Seite 26 

Kontinuierlich arbeitende Fertigungslinien benötigen Pufferstationen, um bei Störungen einzelne 

Fertigungsabschnitte auszugliedern und zwischenzulagern. Diese Ein- und Ausstapelvorrichtungen 

müssen so angeordnet werden, daß Stillstände in kritischen Fertigungsstufen 

(Entwickeln/Ätzen) ausgeschlossen werden und andererseits genügend Speicherplätze vorhanden 

sind, um bei Formatwechseln, Umrüsten der Fotowerkezeuge etc., Engpässe zu 

vermeiden und die Linie kontinuierlich weiterarbeiten zu lassen. 

Mechanische Beschädigungen der Resistschichten müssen zuverlässig ausgeschlossen 

werden - Transportvorrichtungen, Stapel- und Puffergeräte, sowie die Belichtungsautomaten 

sollen besonders hierauf kritisch überprüft werden. 

Flüssige Resiste sind bis pH 8 in Ätzmedien beständig - werden stärker alkalische Ätzmittel 

eingesetzt, sind Vorversuche zur Ermittlung der Verarbeitungstoleranzen unter geplanten 

Produktionsbedingungen erforderlich, einschließlich einer Zwischentrocknung, um ein 

"Nachätzen" zu simulieren. 

Während der Verarbeitung versprödende Resiste können beim Ätzen dickerer Kupferschichten 

vorzeitig partiell abbrechen und somit zu einer Teilunterätzung der Leiterzüge führen 

- um solche Einbrüche zu vermeiden sind als Grundlage jeglicher Planung praktische 

Versuche durchzuführen. 

5.4 Positiv / negativ arbeitende Fotoresiste 

Negativ arbeitende Fotoresiste werden heute in der Regel für die Leiterbild- und Lötstoppmaskenerstellung 

eingesetzt; die belichteten Resistflächen reagieren unter Lichteinfluß und 

werden gegen Entwicklerlösungen - häufig wäßrige Natriumkarbonatlösungen - unlöslich. 

Staub und Beschädigungen der Fotovorlagen (Negative) führen im Bereich des Leiterbildes 

zu Ausätzungen bis hin zu Unterbrechungen. 

Bei positiv arbeitenden Resisten werden die belichteten Resistflächen in wäßrigen, schwach 

alkalischen Lösungen löslich (0,8% - 1,2%-ige Natriumhydroxidlösungen). Belichtet wird mit 

"positiv" Fotovorlagen, die zu übertragenden Leiterzüge sind nicht transparent gegen UV- 

Licht. 

Größere Staubpartikel können zu Kurzschlüssen zwischen Leiterzügen führen - kleinere 

Partikel werden durch Unterätzung häufig eliminiert. 

Im Vergleich zu negativ arbeitenden Fotoresisten sind Positivresiste zuverlässig klebfrei an 

der Oberfläche, haben aber eine reduzierte Fotoempfindlichkeit. 

Eine Umstellung der Druckwerkzeugarchive spielt heute bei der Umstellung auf positiv arbeitende 

Fotoresiste kaum noch eine Rolle, da die Vorlagen digitalisiert zur Verfügung stehen 

und sich damit ohne Mehraufwand sowohl als Negative, als auch als Positive erstellen 

lassen.





5.5 Elektrophoretisch abgeschiedene Fotoresiste 

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3711, 

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Seite 27 

Das elektrophoretische (ED = Electro Deposited) Abscheiden organischer Schichten ist nicht 

neu - photoreaktive ED-Schichten wurden aber erst in der letzten Dekade entwickelt und 

werden heute zunehmend für die Herstellung von Feinleiteraußenlagen eingesetzt. 

Die Fotoresistschichten, im Verarbeitungszustand 4 bis 8 µm dick, werden aus wäßrigen, 

leicht alkalischen Lösungen, unter Gleichstrom bei verhältnismäßig hohen Stromspannungen 

(150 V-250 V) und kurzen Expositionszeiten (1 min bis 3 min) abgeschieden (Bild 5.5). 

Je nach chemischer Zusammensetzung wird anodisch oder kathodisch gearbeitet - positiv 

und negativ arbeitende Resiste sind so abscheidbar, wobei sich die positiv arbeitenden Resistschichten 

eindeutig bei der Außenlagenherstellung heute durchgesetzt haben. 

Bild 5.5: Mechanismus der ED-Resistabscheidung 

Für die Serienfertigung stehen zur Beschichtung Vollautomaten, analog zu vertikal arbeitenden 

Galvanikanlagen zur Verfügung. Vorreinigung, Spülvorgänge, sowie ein abschließender 

Trocknungsprozeß sind in den Verfahrensablauf integriert; die Anzahl der ED Abscheidungszellen 

bestimmt die Kapazität einer solchen Anlage. 

Die Ergänzung verbrauchter Wirksubstanzen ist automatisiert - in Spülstufen verschleppte 

Wertstoffe werden über Diaphragmen zur Wiederverwendung zurückgewonnen. Der Leiter-





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3711, 

Blatt 5.4 

Seite 28 

plattentransport erfolgt über Einzelwarenträger - hierdurch können nicht nur ultradünne Substrate 

ohne Beschädigungen beschichtet, sondern auch schnell wechselnde Formate ohne 

Wartezeiten bearbeitet werden. 

Nach dem Trocknen sind die abgeschiedenen positiv arbeitenden Resistschichten klebfrei 

und mechanisch belastbar - das Weiterverarbeiten erfolgt in etablierten konventionellen Prozessen. 

Bohrungen, auch kleinster Durchmesser, sowie Sacklöcher werden zuverlässig beschichtet. 

Zu beachten ist, daß sog. NDK-Bohrungen (Nichtdurchkontaktierte Bohrungen) belichtet 

werden müssen, da sie nicht aufgalvanisiert werden dürfen. Dies gelingt entweder durch das 

Belichten im Loch mit bestimmten Streulichtquellen oder die Bohrungen müssen nach dem 

Galvanisieren eingebracht werden (Registrierproblematik!). 

Mit positiv arbeitenden ED-Resisten sind auch lötaugenfreie (landless) Leiterbilder herzustellen 

(Bild 5.6). Hierdurch steht mehr Platz für Leiterzüge zur Verfügung, ohne das eine 

Miniaturisierung erfolgen muß, oder der gewonnene Platz kann zur Baugruppenminiaturisierung 

eingesetzt werden. 

Heute In Zukunft 

Packungsdichte 100 

% 

65 % 40 % 30 % 

Lagenzahl 4 4 6 6 

Bohrung in mm (Vias) 0,3 0,3 0,3 0,15 

Linienbreite in µm 120 100 100 80 

Linienabstand in µm 200 150 120 100 

Anzahl Leiterzüge zwischen 

Pads 

3 5 5 5 

Bild 5.6: Einfluß von lötaugenfreiem („landless“) Design auf Packungsdichte 

und Leiterbreite 

ED-Prozesse können in bestehende Produktionsverfahren integriert werden, so daß eine 

schrittweise Umstellung der Fertigung auf Anforderungen durch neue Technologien erfolgen 

kann.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 29 

Grundvoraussetzung bleibt jedoch, daß "Panel-Plating"-Verfahren genutzt werden, da im Direktverfahren 

"Nur-Kupfer"-Leiterplatten - analog der Tenting-Technik - im Ätzverfahren hergestellt 

werden können. 

5.6 Siebverdruckbare Fotoresiste 

Hochviskos eingestellte, negativ arbeitende Fotoresiste werden über ganzflächig offene Siebe 

ohne Schablone primär zur Innenlagenbeschichtung verdruckt. Je nach Einstellung können 

Schichtdicken von 8 µm -20 µm erzielt werden. Die Verarbeitung erfolgt in konventionellen 

Prozessen - Neuinvestitionen sind nicht erforderlich. 

Doppelseitig druckende Siebdruckmaschinen bieten hierbei besondere Vorteile. Die Beschichtung 

erfolgt beidseitig mit hoher Produktivität im staubarmen, kontrolliertem Druckraum. 

Gleiche Maschinen wie für den Lötstopplackdruck können benutzt werden und damit 

häufig optimal ausgelastet werden. Die Materialkosten sind im Vergleich zu Trockenfilmresisten 

attraktiv niedrig - das Auflösungsvermögen dieser Schichten, auch unter durchschnittlichen 

Verarbeitungsbedingungen, gut bis sehr gut. Das Verfahren ist besonders geeignet für 

kleinere und mittelgroße Unternehmen. 

5.7 Ökologie - Ökonomie 

Geringere Schichtdicken bei flüssigen Fotoresisten reduzieren den Materialeinsatz und somit 

direkt proportional den Verbrauch an Verarbeitungschemikalien beim Entwickeln und Strippen. 

Aufwendige Verpackungen wie bei Trockenfilmresisten, obwohl teilweise recyclebar, 

entfallen. 

Die Toxikologie der pro Mengeneinheit anfallenden Restwertstoffe ist bei allen Fotoresisten 

in etwa vergleichbar - nur über die geringeren Verbrauchsvolumina ergibt sich in der Summe 

für den Anwender von flüssigen Resisten ein Vorteil. 

Beide Resisttypen - Trockenfilm- und flüssige Fotoresiste - werden in der Ausgangsformulierung 

mittels Lösungsmitteln verarbeitet; Trockenfilmresiste werden zentral vorgefertigt, die 

anfallenden Lösungsmittelemissionen werden kontrolliert rückgewonnen, wiederverwendet 

und entsorgt. 

Bei Verarbeitung flüssiger Fotoresiste fallen diese Emissionen bei allen nicht "waterborne" 

Formulierungen bei dem Betreiber der individuellen Beschichtungsanlagen an. Typisch werden 

hierbei Resistformulierungen mit Lösungsmittelanteilen von 55 - 75 % verarbeitet (Festkörpergehalte 

25 - 45 %), die recycled und entsorgt werden müssen. 

Die anfallenden maximalen Gesamtemissionen erfordern auch bei strengsten Auflagen bei 

großvolumigen Verbräuchen keine besonderen Entsorgungsvorrichtungen, da die Resistdikken 

in der Anwendung relativ gering sind. 

Grundsätzlich können diese Lösungsmittelemissionen durch thermische Nachverbrennung 

und/oder absorptive Rückgewinnung deutlich reduziert werden - längerfristig bieten Resistformulierungen 

auf der Basis wäßriger Lösemittel (waterborne) jedoch die besten Chancen, 

die Gesamtökobilanz weiter zu verbessern.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 30 

Unter arbeitsplatzhygienischen Gesichtspunkten ist zu beachten, daß sowohl bei der Verarbeitung 

von Trockenfilm-, als auch bei flüssigen Fotoresisten kleine Mengen an Kondensaten 

beim Laminieren bzw. Trocknen anfallen, die regelmäßig entsorgt werden müssen. Direkter 

Hautkontakt kann zu Hautreizungen/Allergien führen. 

Eine Sonderstellung bei dieser Betrachtung nehmen flüssige Resiste mit 100 %-igen Festkörperanteil 

ein. 

Hierbei werden UV-reaktive Formulierungen ohne Lösemittelanteile flüssig beschichtet und 

wäßrig-alkalisch beim Entwickeln und Strippen weiterverarbeitet. 

Ohne Vortrocknung wird die noch feuchte Beschichtung im "Off Contact" Verfahren belichtet 

und die unbelichteten Anteile danach ausgewaschen, entwickelt. Beschichtet und verarbeitet 

wird einseitig; nach dem ersten Entwicklungsschritt wird die zweite Seite beschichtet, belichtet 

und entwickelt. 

Diese Resistformulierungen sind negativ arbeitend, die Anlagen werden vollautomatisch betrieben 

und haben sich in Fertigungen bis zu Leiterbreiten / Abständen von minimal 150 µm 

bewährt. Für Leitergeometrien darunter sind solche Technologien nicht geeignet, da das 

„Off-Contact"-Belichten die großflächige Reproduktion nicht präzise zuläßt. Der Investitionsbedarf, 

namentlich für den Belichtungsteil, ist kapitalintensiv, ökologisch betrachtet ist dieses 

Verfahren jedoch sehr attraktiv, die beste Lösung. 

Ökonomisch kann eine Bewertung der Systeme nur unter Berücksichtigung der Gesamtkosten 

eines Prozesses, einschließlich benötigter Investitionen, variablen Kosten und den erzielten 

Ausbeuten erfolgen. Eine isolierte Materialkostenbetrachtung ist definitiv die falsche 

Basis für eine Entscheidung Trockenfilm- / Flüssigresist.





Bild 5.7: Schematische Darstellung einer Beschichtungsanlage für Flüssigresist 

mit Roller Coater (Werksbild Bürkle) 

6 Belichten 

VDE/VDI 

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Seite 31 

Nachdem der Produktionszuschnitt mit einer lichtempfindlichen Schicht (flüssiger oder fester 

Fotoresist) beschichtet worden ist, wird das Bild der zukünftigen Leiterplatte durch einen Belichtungsprozeß 

von einem „Negativ" auf den Produktionszuschnitt zur Weiterverarbeitung 

übertragen (bei positiv arbeitenden Resisten werden „Positive“ verwendet. 

Das "Negativ" besteht aus einem Silberhalogenid- oder einem Diazofilm. Ursprünglich wurde 

es dem Leiterplattenhersteller direkt zur Verfügung gestellt, heute werden dagegen fast ausschließlich 

digitale Daten übermittelt mit denen der Leiterplattenhersteller die Filme selbst 

plottet. 

6.1 Ablauf des Belichtungsvorgangs 

Die zur Bildübertragung verwendeten negativ arbeitenden Fotoresiste haben sogenannte 

Fotoinitiatoren, die bei Bestrahlung mit UV-Licht aktiviert werden und an der belichteten 

Stelle einen Polymerisationsvorgang initiieren. Beim anschließenden Entwicklungsvorgang 

werden die an den nicht belichteten Stellen verbleibenden Monomere in der Entwicklerlösung 

entfernt und die durch den Belichtungsvorgang polymerisierten Stellen verbleiben. 

Um eine optimale Polymerisation zu erzielen, muß darauf geachtet werden, daß der Wellenlängenbereich 

des verwendeten Lichts den Empfindlichkeitsbereich des Resists überdeckt 

(Charakteristik der Lampe, Alterung). 

Belichtung und Entwicklung sollte man nicht als getrennte, sondern als zwei sich gegenseitig 

beeinflussende Prozesse sehen, die zur Erzielung optimaler Eigenschaften aufeinander ab-





VDE/VDI 

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gestimmt werden müssen. Grundsätzlich kann man zwar sagen, daß kurze Belichtungszeiten 

auch kurze Entwicklungszeiten benötigen, es bedarf aber immer auf die praktische Anwendung 

abgestimmter Versuche, um die gewünschten Ergebnisse in optimaler Weise zu 

erzielen. 

Man sollte sich nicht einzig auf die in der Industrie gängige Methode der Graukeilauswertung 

verlassen, sondern auch Schliffbilder, Testvorlagen, Aufnahmen von Rasterelektronenmikroskopen 

etc. mit in die Bewertung einbeziehen. 

Temperaturschwankungen im Entwickler können z.B. große Unterschiede im Ergebnis hervorrufen. 

Um besonders feine Auflösungen zu erzielen, sollte man auf jeden Fall mit sehr 

kurzen Belichtungs- und Entwicklungszeiten experimentieren und die Temperatur der Entwicklungslösung 

eventuell auch unter die empfohlene Mindesttemperatur des Resistherstellers 

bringen. Man wird auch beachten müssen, daß die Resiste unterschiedlicher Hersteller 

sehr verschiedene Ergebnisse bezüglich Feinstrukturauflösung zeigen können. 

Generell gilt für höchstmögliche Auflösung: Kurze Belichtungszeiten, mit Hochleistungsbelichtern 

ohne Haltezeit belichten. 

6.2 Optik 

6.2.1 Deklination 

Zur Klärung des Begriffs Deklination, stellen wir uns zunächst eine streng punktförmige 

Lichtquelle vor (z.B. ein Fixstern), die radial in alle Richtungen strahlt. In den uns interessierenden 

Teil des Lichtwegs schieben wir eine Blende mit streng punktförmiger Öffnung und 

betrachten auf einer parallel darunterliegenden Bildebene das Auftreffen der Lichtstrahlen. In 

Bild 6.1a sind Lochblende und Lichtquelle derart angeordnet, daß der "einzige" Strahl durch 

die Lochblende genau senkrecht auf die Belichtungsebene auftrifft. In Bild 6.1b sind Lochblende 

und Lichtquelle gegeneinander verschoben; der Lichtstrahl durch die Lochblende trifft 

nicht mehr senkrecht auf die Bildebene. Der Winkel, dessen einer Schenkel das Lot von der 

Lichtquelle auf die Belichtungsebene und dessen anderer Schenkel der Lichtstrahl bildet, 

wird als Deklination definiert (Winkel in Bild 6.1b). Die Deklination läßt sich somit als Abweichung 

des Lichtstrahls vom senkrechten Einfall auf die Belichtungsebene verstehen. Im Gegensatz 

zu Bild 6.1b ist in Bild 6.1a diese Abweichung null und somit ist auch der Deklinationswinkel 

null.





Belichtungsebene 

Bild 6.1a: Deklination Bild 6.1b: Deklination 

6.2.2 Kollimation 

a 

VDE/VDI 

3711, 

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Lot auf die 

Belichtungsebene 

Zum Verständnis der Kollimation betrachten wir zunächst zwei punktförmige Lichtquellen L1 

und L2, in deren Lichtwege wir analog zu Bild 6.1 wieder eine Lochblende mit punktförmiger 

Öffnung schieben und auf einer parallel darunterliegenden Bild-ebene das Auftreffen der 

Lichtstrahlen betrachten. 

Bild 6.2: Kollimation 

L1 L3 L2 

a1 a2 

b2 b1 

B C A 

L1 erzeugt einen Lichtpunkt in A und L2 einen Lichtpunkt in B. Beide Lichtstrahlen haben einen 

starken Deklinationswinkel a1 und a2 und kreuzen sich notwendigerweise in der punktförmigen 

Öffnung der Blende. Eine mögliche Lichtquelle L3, deren Lot auf die Bildebene genau 

durch die Lochblende verliefe, hätte nach unserer Definition im vorhergehenden Teil den 

Deklinationswinkel Null und würde bei C einen Lichtpunkt erzeugen. 

Stellen wir uns jetzt vor, daß zwischen L1 und L2 beliebig viele punktförmige Lichtquellen angeordnet 

wären, z.B. ein glühender Draht, den wir als lineare Lichtquelle L1 / L2 bezeichnen 

wollen, so würden diese zwischen A und B beliebig viele Lichtpunkte und somit eine Lichtstrecke 

erzeugen. Die Lichtstrecke AB ist also ein Maß für die Ausdehnung der Lichtquelle. 

Zur Bestimmung des Kollimationshalbwinkels einer nichtpunktförmigen, d.h. flächenförmigen 

Lichtquelle sucht man zunächst jenen Punkt der Lichtquelle, dessen Lot auf die Bildebene 

durch die punktförmige Öffnung der Blende geht; in Bild 6.3 ist es L3. Das Lot ist der eine 

Schenkel des Halbwinkels; der andere Schenkel wird durch die Strecke bestimmt, die durch





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

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eben diesen Punkt L3 und einen der beiden äußersten Bildpunkte A oder B geht. Die "Halb"- 

Winkel sind in Bild 6.2 mit ß1 und ß2 bezeichnet. 

Der Kollimationswinkel ist also ein Maß für die Ausdehnung der Lichtquelle. Zur besseren 

Verdeutlichung kann man sich die Kollimation auch folgendermaßen erklären: Die lineare 

Lichtquelle L1 / L2 erzeugt in der Bildebene die Lichtstrecke AB. Ausgehend von der beobachteten 

Lichtstrecke AB fragen wir uns nun, welche Streuung müßte eine punktförmige 

Lichtquelle (in unserem Fall L3 ) aufweisen, um diese Strecke zu produzieren. Die Antwort 

hierzu ist einfach und wird durch den Winkel gegeben, der durch die Verbindung L3 / A und 

L3 / B gebildet wird. 

In Bild 6.2 ist die Öffnung der Lochblende nicht mittig zu L1 und L2 gezeichnet, um zu zeigen, 

daß die beiden "Halb"-Winkel nur bei symmetrischer Zuordnung der Lochblende zur flächigen 

Lichtquelle gleich groß sind. Die Lochblende ist in der praktischen Anwendung eines 

Belichtungsgeräts mit kollimierten Licht im allgemeinen der Querschnitt des Linsensystems 

senkrecht zum Zentralstrahl. Es kann also auch in der Praxis gut möglich sein, daß beide 

Winkel nicht gleich groß sind. Bei flächiger Lichtquelle würde sich ein unsymmetrisches 

Winkelfeld ergeben. 

6.2.3 Paralleles Licht 

Nach den Ausführungen in Punkt 6.2.1 und 6.2.2 wird deutlich, daß es kaum paralleles Licht 

im mathematischen Sinn geben kann. Eine punktförmige Lichtquelle strahlt radial in alle 

Richtungen, die Lichtstrahlen kreuzen sich dabei nicht. Von einer leuchtenden Fläche breitet 

sich Licht in alle Richtungen des Halbraums aus; allerdings kreuzen sich die Lichtstrahlen 

(Bild 6.3). 

Bild 6.3: Punktförmige Lichtquelle und leuchtende Fläche 

Zur Erzielung von quasi parallelem Licht, das bedeutet ein sehr kleiner Kollimationswinkel, 

bedarf es enormer Anstrengungen in der Optik. In der Technik werden meistens Kombinationen 

aus Linsensystemen und Hohlspiegeln benutzt, um annähernd paralleles Licht herzustellen. 

Bild 6.4 zeigt z.B. ein Linsensystem (Integrator) aus 3 x 3 Stäben, wie es von der Firma 

ORC, USA, verwendet wird. Interessant ist auch der eingezeichnete Beamsplitter, ein halbdurchlässiger 

Spiegel, der im Idealfall den Lichtstrom zu 50 % durchläßt und zu 50 % reflektiert, 

um hierdurch mit nur einer Lichtquelle und einem Linsensystem eine gleichzeitige beidseitige 

Belichtung des Zuschnitts zu ermöglichen.





Bild 6.4: Linsensystem (Werksbild ORC (USA)) 

6.2.4 Ausleuchtung 

VDE/VDI 

3711, 

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Neben der Parallelität spielt der Begriff der Ausleuchtung eine entscheidende Rolle. Um 

möglichst große Zuschnitte belichten zu können, liegen die Belichtungsflächen der Belichtungsgeräte 

meistens in der Größenordnung 700 x 700 mm². Hierbei ist es eigentlich selbstverständlich, 

daß an den 4 Eckpunkten dieser Fläche genausoviel Licht pro Zeiteinheit auftrifft 

wie in der Mitte. Die Begründung ist sehr einfach: Unterscheiden sich die Lichtwerte 

sehr stark von einander, so kommt es gebietsweise zu Über- oder Unterbelichtung, je nach 

Einstellung der Belichtungszeit. Die Lichtverteilung kann mit handelsüblichen Meßgeräten 

bestimmt werden. Die Schwankungsbreite innerhalb der Belichtungsfläche sollte bei guten 

Geräten um weniger als ± 10 % variieren. 

6.3 Abbildungsfehler 

Schlechte Deklination oder schlechte Kollimation ergeben beim Fotoprozeß identische Fehlerbilder. 

In beiden Fällen wird die Flanke des Fotoresists am Übergang zwischen belichteter 

und unbelichteter Fläche mit einem sogenannten "Undercut" belegt. Bild 6.5 zeigt zunächst 

in idealisierter Weise den Belichtungsvorgang und das Ergebnis nach dem Entwickeln: 

Die Flanken des Resists stehen senkrecht zur Oberfläche des Basismaterials und die geschwärzte 

Stelle des Films wird exakt auf den Fotoresist übertragen.


Beim Belichten 

Nach dem Entwickeln 




Paralleles Licht 

Filmvorlage 

Fotoresist 

Basismaterial 

Entwickelter Fotoresist 

Basismaterial 

Bild 6.5: Ergebnisse beim Belichtungsvorgang mit parallelem Licht 

VDE/VDI 

3711, 

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Bei schrägem Lichteinfall, bedingt durch schlechte Deklination oder Kollimation ergeben sich 

schräge Flanken und Abbildungsfehler, wie es die Bild 6.6 und Bild 6.7 verdeutlichen. 

Die Flanken des Resists stehen nicht mehr senkrecht zur Oberfläche, auf der linken Seite 

zeigt der Fotoresist nach dem Entwickeln einen deutlichen Undercut, rechts dagegen einen 

Fuß. Weiterhin sieht man, daß die Position der freien Stelle im Basismaterial bezogen auf 

die Schwärzung im Film deutlich nach links verschoben ist. Die Deklination bewirkt also eine 

Verbreiterung und eine Verschiebung des Abbilds. Die hier schematisch dargestellte Problematik 

trifft man in dieser Kraßheit zwar i.a. in der Produktion nicht an, verdeutlicht aber 

sehr stark, welche Probleme ein großer Deklinationswinkel mit sich bringt. 

Dünne Resiste ohne Schutzfolie bilden die Fotovorlage präziser ab als dicke Resiste mit 

Schutzfolie, gleichzeitig sind dünne Resiste jedoch anfälliger gegen Staub, Beschädigungen 

und qualitativ nicht optimalen Fotovorlagen. Matte Metalloberflächen sind besser geeignet 

als glänzende Oberflächen.







Lichtquelle 

Filmvorlage 

Fotoresist 

Basismaterial 


Basismaterial 

Bild 6.6: Ergebnisse beim Belichtungsvorgang mit schlecht dekliniertem Licht 



Lichtquelle mit Hohlspiegel 

Filmvorlage 

Fotoresist 

Basismaterial 


Basismaterial 

Bild 6.7: Ergebnisse beim Belichtungsvorgang mit schlecht kollimiertem Licht 

VDE/VDI 

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Ein großer Kollimationswinkel bringt ähnliche Ergebnisse: 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 38 

Hierbei kann sich eine Unterstrahlung auf beiden Seiten der geschwärzten Fläche des Films 

zeigen, so daß nach dem Entwickeln auch auf beiden Seiten ein deutlicher Undercut auftritt. 

In der Praxis kann der Undercut durchaus 5 bis 10 µm betragen und dadurch die Geometrie 

schmaler Leiter wesentlich beeinflussen. Aus den Bildern wird auch ersichtlich, daß die Dikke 

des Fotoresists den Undercut entscheidend beeinflußt. Je feiner die aufzulösenden 

Strukturen sein sollen, um so notwendiger ist es, die Parallelität des Lichts zu verbessern 

oder aber die Schichtstärke des Resists zu reduzieren. Hierbei sind Flüssigresiste den 

Festresisten überlegen (Bild 6.8) 

UV-Licht 

Leiterbreite/-abstand 

100µm 100µm 

100µm 

Trockenfilm 

A B 

Film 

Kupfer 

Trockenfilm 

 

 

 

Flüssigresist 

Bild 6.8: Einfluß der Resistdicke und Lichtqualität auf die Auflösung (Werksbild 

Multiline) 

Deutlicher werden die Fehler von schlecht dekliniertem und kollimiertem Licht ausgeprägt, 

wenn anstelle des hier dargestellten „harten Kontakts", d.h. zwischen Film und Fotoresist ist 

der Abstand null, im sogenannten „Off-Contact“-Verfahren gearbeitet wird. Hierbei ist der 

Abstand zwischen Film und Fotoresist in der Größenordnung von 0,1 mm. 

6.4 Belichtungsgeräte 

Bei den Belichtungsgeräten gibt es grundsätzliche Unterschiede zu beachten: 

1) Stehende Lichtquelle / bewegte Lichtquelle 

2) Streulicht / kollimiertes Licht 

3) Manuelle Beladung / automatische Beladung 

4) Registrierung von Film zu Produktionszuschnitt über Stifte / Registrierung von 

Film zum Produktionszuschnitt über automatisch optische Kamerasysteme. 

zu 1) Das System der bewegten Lichtquelle, bei der ein sehr stark rechteckiges, verspiegeltes 

Lampengehäuse mit den eingebauten Lampen über den Produktionszuschnitt fährt, 

ist heute kaum noch in der Anwendung, allenfalls zur Belichtung übergroßer Zuschnitte.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

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Feststehende Lichtquellen mit einfachen oder optisch anspruchsvollen Reflektoren sind der 

Standard. 

zu 2) Die Belichtung mit Streulicht ist am weitesten verbreitet, doch gewinnt kollimiertes 

Licht, trotz der aufwendigeren optischen Vorrichtungen zunehmend an Bedeutung, um 

Strukturen unter 100 µm sauber aufzulösen. Bild 6.9 zeigt ein doppelseitiges manuelles Belichtungsgerät 

mit wenig kollimiertem Licht, Bild 6.10 ein Gerät mit hoch kollimiertem Licht. 

Bild 6.9: Belichtungsgerät mit wenig kollimiertem Licht (Werksbild DuPont) 

Bild 6.10: Belichtungsgerät mit hochkollimiertem Licht (Werksbild ORC (USA)) 

zu 3) Obwohl im Zuge der Automatisierung die Zahl der Geräte mit automatischer Beladung 

sehr stark zunimmt, dürften Geräte mit manueller Beladung sowohl von der Anzahl als auch 

in Bezug zum produzierten Durchsatz weit in der Überzahl liegen. Dies liegt einerseits an 

den sehr unterschiedlichen Anschaffungskosten und andererseits an der Tatsache, daß der 

Durchsatz eines automatischen Belichtungsgeräts schwerlich mehr als den doppelten Wert 

der manuellen Belichtung erreicht. Bei etwas aufwendigeren und dadurch auch teureren Belichtungsrahmen/Systemen 

ist es durchaus möglich, daß die manuelle Beladung bei mindestens 

vergleichbarer optischer Genauigkeit genauso schnell oder sogar schneller ist als die 

automatische Beladung. Weiterhin sind im allgemeinen die Rüstzeiten bei Automaten sehr 

viel aufwendiger als bei Belichtungsrahmen; hierdurch ergibt sich auch das Problem der 

Losgrößenoptimierung.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 40 

zu 4) Die Registrierung von Film zum Produktionszuschnitt über Stifte ist der übliche und 

schnellere Weg, höhere Genauigkeit allerdings zu Lasten der Produktionsgeschwindigkeit 

bringt dagegen die Registrierung mit Hilfe von automatischen Kamerasystemen. Weiterhin 

sind Belichtungsgeräte mit automatischer Registrierung wesentlich teuerer als jene mit Pinregistrierung. 

Beim Vergleich von Belichtungsgeräten untereinander sind für den Praktiker die geschwindigkeitsbestimmenden 

Schritte von großer Bedeutung, um die effektiven Durchsatzzahlen 

überschlagen zu können. Während oftmals nur von z.B. 8 Sekunden Belichtungszeit gesprochen 

wird, kann der gesamte Belichtungsvorgang durchaus 30 oder 45 Sekunden betragen. 

Folgende Schritte sind bei Berechnung der theoretischen Durchsatzkapazität zu beachten: 

a) Einrichten des Belichtungsgeräts 

Je nach Belichtungsgerät kann man Zeiten zwischen ca. 3 Minuten und ca. 15 

Minuten, bei älteren Automaten eventuell auch noch längere Zeiten erwarten. 

b) Transport des Zuschnitts in das Belichtungsgerät 

Bei manuell zu bedienenden Geräten gibt es kaum große Unterschiede, 

Automaten können sich dagegen stark unterscheiden; Zeiten zwischen 10 und 20 

Sekunden sind aber Standard. 

c) Registrierung des Zuschnitts zum Film 

Bei einer Registrierung über Aufnahmestifte erfolgt der Vorgang so gut wie 

zeitlos; er ist vom Vorgang des Transports in das Belichtungsgerät nicht zu 

trennen. Bei optischer Registrierung über Kameras werden oftmals Zeiten von 10 

Sekunden benötigt, bei einem Abglich über 4 anstatt der meistens benutzten 2 

Punkte entstehen wesentlich höhere Zeiten. 

d) Vakuum ziehen 

e) Belichtung 

Zur genauen Bildübertragung wird standardmäßig Vakuum zwischen dem 

Zuschnitt und der Fotovorlage gezogen. Je nach Güte der Vakuumpumpen und des 

zu erstellenden Vakuums werden i.a. Zeiten zwischen 5 und 10 

Sekunden benötigt. 

Die Länge der Belichtung hängt von vielen Faktoren ab, von der Stärke, aber auch 

vom Alter des Brenners, von der Empfindlichkeit des Fotoresists, sowie von der 

Temperatur und der chemischen Einstellung des Entwicklers. Norma- lerweise liegen 

die Belichtungszeiten zwischen 6 bis 12 Sekunden. 

f) Transport des Zuschnitts aus dem Belichtungsgerät.





Hierbei betragen die Zeiten i.a. zwischen 3 und 5 Sekunden. 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

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Insgesamt haben Automaten Zykluszeiten von ca. 25 bis 50 Sekunden, so daß mit Durchsätzen 

von ca. 70 bis 150 Zuschnitten pro Stunde gerechnet werden kann. Bei manuellen 

Geräten erzielt man, abhängig vom Registriersystem, ähnliche Werte. 

6.5 Brenner 

Der Brenner im Belichtungsgerät ist von entscheidender Bedeutung für den Belichtungsvorgang. 

Er muß in genügend großer Menge Licht in dem Frequenzbereich zur Verfügung stellen, 

in dem der Fotoresist seine höchste Empfindlichkeit hat. 

Die eingesetzten Brenner sind Gasentladungslampen, die meistens Xenon unter hohem 

Gasdruck enthalten. Der Glaskörper besteht aus reinem Quarzglas, um gegen die hohen 

Temperaturen und die thermischen Schwankungen beständig zu sein. Die Elektroden sind 

aus Wolfram, sie dienen nicht nur zur Stromzuführung des Gleichstromes, sondern auch zur 

Wärmeableitung. Der Abstand der Elektroden, also der von Kathode und Anode, ist relativ 

klein, er liegt je nach Lampenleistung zwischen 30 µm und 10 mm. Aus thermischen Gründen 

wird die Kathode klein und die Anode groß gewählt (Bild 6.11). 

Typische Leistungswerte: 

Leistung: 5000 W 

Gleichspannung: 50 V 

Mittlere Stromstärke: 100 A 

Zündspannung: 30 000 V 

Lichtstrom (Lichtleistung): 

265 000 lm 

Durchschnittliche 

Betriebsdauer: 750 h 

Brennposition:Vertikal 

Bild 6.11: Brenner: Quecksilber-Xenon-Lampe (Werksbild ORC (USA)) 

Nach der Zündung brennt die Lampe durch die Bogenentladung. Während der Anlaufphase 

wärmt sich das Gas auf und der Druck erhöht sich. Die Spannung steigt an und der Strom 

nimmt ab, bis er den Brenner-typischen Strom im heißen Zustand erreicht. Typische Aufwärmzeiten 

liegen zwischen 5 und 15 Minuten.





Bild 6.12: Typisches Brennerspektrum eines reinen Xenon - Brenners mit UV - 

Spektrum eines Photoresists (Werksbild ORC, USA) 

Bild 6.13: Typisches Brennerspektrum eines Quecksilber - Xenon - Brenners 

mit UV - Spektrum eines Photoresists (Werksbild ORC, USA) 

VDE/VDI 

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Die Fotoresiste haben i.a. ihren größten Empfindlichkeitsbereich zwischen etwa 340 bis 410 

nm. Dieser Bereich muß vom Brenner intensiv ausgeleuchtet werden. Bild 6.12 zeigt ein typisches 

Emmissionsspektrum einer reinen Xenon-Lampe und ein Absorptionsspektrum eines 

Resists. Deutlich sichtbar ist, daß die Emmissionmaxima im IR-Bereich und Absorpti-





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onsmaxima im UV-Berich liegen. Weil sie nicht übereinstimmen, wären extrem lange Belichtungszeiten 

erforderlich. 

Wird jedoch Quecksilber zu dem Xenon gegeben, so verändert sich das Emmissionsspektrum 

sehr markant (Bild 6.13), die Maxima werden vom IR-Bereich in den UV- 

Bereich verschoben. Darüber hinaus kann das Quecksilber noch mit z.B. Eisen dotiert werden. 

Die daraus resultierenden Hauptlinien im UV-Bereich von 365 nm, 405 nm und 430 nm 

liegen dann genau in dem Bereich, in dem der Fotoresist besonders empfindlich ist. 

Außer undotierten und Fe-dotierten Brennern kann man z.B. auch Ga-dotierte Brenner beziehen, 

deren Maximum ist leicht nach höheren Wellenlängen verschoben. Es liegt etwa bei 

410 nm. 

Bei unzufriedenen Belichtungsergebnissen sollte man den Resisthersteller nach dem optimalen 

Brennertyp für seinen speziellen Resist fragen. 

Die Lebensdauer der Brenner kann oft einige tausend Stunden betragen. Das An- und Abschalten 

der Lampe wirkt sich jedoch auf die Lebensdauer aus. So verkürzen hohe An- und 

Abschaltraten die Lebensdauer drastisch. Nach längerer Brenndauer scheidet sich Wolfram, 

das von den Elektroden verdunstet, am Glaskörper ab. Hierdurch wird die Lichtdurchlässigkeit 

des Glaskörpers negativ beeinflußt und die Lampentemperatur steigt an. Es ist deshalb 

nicht ratsam zu warten, bis der Brenner nicht mehr zündet, sondern ihn bereits frühzeitig zu 

tauschen, da mit zunehmendem Alter, für das menschliche Auge unbemerkt, die Leistung 

des Brenners nachläßt und dadurch zwingend die Belichtungszeiten länger werden. Ein 

Brenner sollte deshalb spätestens dann ausgewechselt werden, wenn die vom Hersteller 

vorgegebene mittlere Lebensdauer um etwa 25 % überschritten wurde. Der Lichtfluß wird bis 

dahin um etwa 30 - 35 % abgenommen haben, was sich direkt auf die Verlängerung der Belichtungszeit 

auswirkt. Die Leistung eines Brenners kann leicht mit einem Lichtmengenmeßgerät 

überprüft oder aber über Graukeilmessungen ermittelt werden. Die Resisthersteller 

empfehlen mit Lichtintensitäten von mindestens 10 Milliwatt/cm² zu arbeiten. Die Lichtmengenzähler 

zeigen die Lichtmenge in mJ/cm² (Millijoule pro Quadratzentimeter) an. Um auf 

die Leistung zu kommen, muß die angezeigte Lichtmenge durch die Belichtungszeit dividiert 

werden, also: 

gemessene Lichtmenge (mJ/cm²) 

Belichtungszeit (s) 

= Lichtintensität (mW/cm 2 ) 

Vor dem Einsatz neuer Brenner, sowie jeweils nach dem Einschalten, sollen die Brenner einige 

Zeit (ca. 15-30 Minuten) brennen, um die optimale Temperatur zu erhalten. Wichtig ist 

diese Aufwärmphase, damit sicher gestellt ist, daß alles Quecksilber verdampft ist. Beim 

Betrieb werden die Brenner gekühlt. Es ist darauf zu achten, daß die Kühlung ständig arbeitet, 

da sonst der Brenner überhitzt und explodieren kann. Quecksilberdampf-Lampen 

können nur in senkrechter Stellung arbeiten. 

Beim Brennerwechsel muß Schutzkleidung getragen werden: Brille, Handschuhe, Plastikschürze. 

Die Brenner sind grundsätzlich nur mit Handschuhe anzufassen. Auch ist auf die 

Polarität zu achten, da sonst die Lampe schnell zerstört wird. Beim Brennerwechsel muß der





VDE/VDI 

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Blatt 5.4 

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Brenner zum Hohlspiegel häufig neu justiert werden. Optimierte Belichtungszeiten müssen 

regelmäßig überprüft werden. Belichtungsgeräte müssen regelmäßig gereinigt, gewartet und 

kalibriert werden. 

6.6 Registrieren beim Belichten 

Unter Registrieren beim Belichten versteht man die optimale Zuordnung der erzeugten Bilder 

zueinander. Beim Registrieren der Außenlagen bedeutet dies, die Fotovorlage soweit wie 

möglich mit dem Bohrbild des gerade zu belichtenden Nutzens zur Deckung zu bringen. 

Beim Registrieren der Innenlagen ist die Aufgabe, Oberseite und Unterseite zur Deckung zu 

bringen. 

Zur Registrierung stehen mechanische und optische Registriersysteme zur Verfügung. 

Idealerweise sollten sie zum Belichten sowohl von Innenlagen als auch von Außenlagen geeignet 

sein. Da jeder Leiterplattenhersteller „sein“ Registriersystem bevorzugt, haben sich 

einheitliche Systeme nicht durchgesetzt. 

6.6.1 Mechanische Registriersysteme 

Bei der mechanischen Registrierung liegt in dem Belichtungsgerät ein spezielles System 

von Stiften (Pins) vor. So wird entweder ein 2-Stift-System oft mit Varianten, das 4-Langloch- 

System oder das L-Verstiftungssystem eingesetzt. 

Beim Belichten von Innenlagen ist die Registrierung vom Herstellprozeß der mehrlagigen 

Schaltung abhängig. So ist die am besten geeignete Art der Registrierung die sogenannte 

„Post-etch-punch-Technik“ (Stanzen-nach-dem-Ätzen). Um das unterschiedliche Schrumpfbzw. 

Dehnverhalten der Innenlage zu kompensieren, werden die Registrierlöcher für das 

Verpressen der Innenlagen nicht vor dem Belichten gestanzt, sondern erst nach dem Ätzen 

bzw. Schwarzfärben. Bei der Stanze wird ein CCD-Videosystem eingesetzt, um die geätzte 

Innenlage nach ebenfalls zwei oder vier geätzten Zielpunkten mittig für das Registrierlochsystem 

auszurichten. Da die wichtigste Forderung an die Belichtung der Innenlage darin besteht, 

die Ober- und die Unterseite ohne Versatz zu belichten, kann die Belichtung in einer 

Filmtasche (Versatz zwischen 50 µm und 120 µm) oder in einem Glasrahmen (Versatz zwischen 

20 µm und 40 µm) erfolgen. Diese Glasrahmen mit integriertem Vakuum beinhalten 

das Aufnahmesystem für die Filmvorlagen und Aufnahmestifte für die zu belichtenden Nutzen. 

Das Vakuum wird durch das geringe Luftvolumen sehr schnell aufgebaut, das Anpressen 

und das „Reiben“ entfällt, wodurch Unterstrahlung und Verschieben der oberen Filmvorlage 

vermieden werden. Darüber hinaus kann der Durchsatz erheblich gesteigert werden. 

Werden die Innenlagen nach diesem Post-etch-punch-Verfahren hergestellt, müssen sie vor 

dem Belichten weder gestanzt noch gebohrt werden, sie werden einfach, wenn vorhanden, 

an die Stifte angelegt. 

In den meisten Fällen werden zwei, leicht konische Rundstifte benutzt zur Aufnahme der zu 

belichtenden Nutzen und vier Langlochpaßstifte zur Aufnahme der Fotovorlage (Bild 6.14).





Bild 6.14: Pin-Registrierung mit zentrischer Aufnahme des Films über 4 

Langlochpaßstifte und zentrische Aufnahme der Platte über 2 

Rundstifte 

VDE/VDI 

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Film 

Rundstifte 

Zuschnitt 

Langloch- 

-paßstifte 

Die Filmregistrierung wird mit einer Filmstanze erreicht. Diese arbeitet mit CCD- 

Videokameras, die die im Film eingebrachten Zielpunkte aufnimmt, den Film zentrisch positioniert 

und die Lochkonfiguration einstanzt. 

Voraussetzung für dieses gesamte Verfahren ist, daß das System des Belichtungsgerätes, 

bestehend aus Zuschnitt-Aufnahme-Stiften und Film-Aufnahme-Stiften, und das System der 

Filmstanze, bestehend aus Zuschnittsaufnahme und Stanzpositionen, identisch sind. 

Bei dem in Bild 6.14 dargestellten System für die Pin-Registrierung (H. Rutenberg, Galvanotechnik, 

87 (1996) 3452) sind die Verhältnisse nahezu ideal: 

Durch die kreuzförmige Aufnahme der Fotovorlage in 4 Langlöchern über 4 Langlochpaßstifte, 

die kürzer als diese sind, kann der Film nach dem Einbau alle Dimensionsveränderungen 

frei durchführen. Wird die Mitte des Zuschnitts ins Zentrum des Aufnahmekreuzes gelegt, 

so bleibt dieser Zentralpunkt stets ortsfest im Belichtungsgerätes. Alle Dimensionsveränderungen 

des Filmes können sich maximal auf die Hälfte der Zuschnittslänge auswirken. 

Gleiches gilt für die Dimensionsveränderung des Nutzens, wenn die Zuschnittsaufnahme 

ebenfalls zentrisch ist. 

Das Vier-Langloch-System ist ebenfalls weit verbreitet. Der Zentralpunkt der Fotovorlage 

und des Nutzens sind identisch und ortsfest im Belichtungsgerät. Alle Dimensionsveränderungen 

von Film und Nutzen wirken sich maximal auf die Hälfte der Zuschnittslänge aus. 

Dieses System wird vor allem in der Fertigung eingesetzt, die mit einem Standardformat arbeitet. 

Für das Belichten unterschiedlicher Formate ist das System nicht flexibel genug.





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Für das Belichten von Außenlagen wird ebenfalls das L-Registriersystem eingesetzt (P. 

Waldner, Galvanotechnik 85 (1994) 1302). Eine Reihe von quadratischen Stiften wird in L- 

Form im Belichtungsrahmen angeordnet (Bild 6.15). 

Bild 6.15: Belichtungsrahmen mit L-Anordnung (Werksbild Multiline) 

Die Außenlagen mit gebohrten Registrierlöchern werden durch diese Stifte registriert. Die 

Abmessungen der Stifte sind so gewählt, daß die gebohrten Nutzen mit statistischer Sicherheit 

spannungsfrei auf die Stifte passen, unabhängig von der Zuschnittsgröße. Die Filmvorlage 

wird mit rechteckigen Langlöchern über die gleichen Stifte deckungsgleich registriert 

und im Glasrahmen mittels Vakuum festgehalten. 

6.6.2 Optische Registrierung 

Bei der optischen Registrierung sind in der Fotovorlage entweder zwei in der Mitte der kurzen 

Seite oder vier in den jeweiligen Ecken liegende Zielpunkte eingerichtet. Entsprechend 

positionierte Bohrungen sind in den Zuschnitten eingebracht. Das Videosystem vergleicht 

nun die Filmzielpunkte mit den Bohrungen. Dann wird durch Verdrehen und Verschieben in 

beide Richtungen die Fotovorlage auf das Bohrbild eingerichtet. Dies erfolgt für jeden Zuschnitt 

individuell (Bild 6.16 und 6.17). So ist es möglich, sowohl die während des Belichtens 

eintretende Veränderung der Fotovorlage als auch die individuellen Abweichungen der einzelnen 

Zuschnitt zu berücksichtigen. Dem System kann auch ein minimal zu haltender Restring 

eingegeben werden. Wird dieser bei den Zielpunkten unterschritten, wird der Zuschnitt 

unbelichtet aussortiert. 

Optische Registriersysteme sind vor allem in Belichtungsautomaten integriert. Diese belichten 

meist einseitig, um jede Seite optimal zu justieren.





Passmarken im Film, Bohrungen in der Platte 

passend zu den Bohrungen 

Bild 6.16: Optische Registrierung vor der Ausrichtung: Platte ist gegenüber 

Film gedreht und verschoben 

Bild 6.17: Optische Registrierung nach der Ausrichtung: Optimales Ergebnis, 

da der Film in der kurzen Richtung länger ist als die Platte 

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6.6.3 Vergleich der Systeme 




In der folgenden Tabelle 6.1 werden die beiden Registriersysteme verglichen. 

Tabelle 6.1: Systemvergleich Registriersysteme 

Mechanisches System Optisches System 

Produktivität hoch mittel 

Optisches Einrichten Einmal pro Los Jeder Nutzen 

Manuelles Arbeiten möglich möglich 

Automatisation möglich möglich 

Rüstzeit 2-5 min (Filme über Pins) 6 - 10 min 

15-20 min (Filmtasche) 

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Leistung bei 50 Ntz/Los 80 - 100 Ntz/Std 55 - 150 Ntz/Std (150 Ntz ohne 

Filmwechsel) 

Nachkorrektur nicht möglich möglich 

Belichtung meist zweiseitig meist einseitig 

Reproduzierbarkeit gut (Filme über Pins) 

sehr gut 

befriedigend (Filmtasche) 

Beschädigungsgefahr der Filme hoch sehr gering 

Investition niedrig sehr hoch 

Sehr wesentlich sind beim Vergleich der unterschiedlichen Registriersysteme die Einflüsse 

der Einzeltoleranzen auf die Registriergenauigkeit. In Tabelle 6.2 sind sowohl die Einzeleinflüsse 

als auch die Einflußfaktoren aufgeführt (H. Rutenberg, Galvanotechnik 87(1996) 

3452). 

Tabelle 6.2: Toleranzbetrachtung Registriersysteme 

Einzeleinflüsse 

Toleranzen 

Mechanisches Optisches 

System System 

Faktor Wert 

(µm) 

Faktor Wert 

(µm) 

Maximale Positionsungenauigkeit einzelner Bohrungen 1 50 1 50 

Schwankung der Dimensionsveränderung Bohren - Belichten 1 10 1 10 

Schwankung im Durchmesser der Aufnahmelöcher 1/2 20 1/2 -- 

Dimensionsunterschied Bohrbild - Fotovorlage 1/2 30 1/2 30 

Verzerrung Fotovorlage 1 10 1 10 

Veränderung der Fotovorlage beim Belichten 1/2 20 1/2 20 

Registrierungenauigkeit 1 30 1 30 

Einbauungenauigkeit 1 20 1 -- 

Spiel der Aufnahmepins 1/2 20 1/2 -- 

Maximale Abweichung der Bezuglochposition von Nominal 1/2 50 1/4 50 

Berechnete Gesamttoleranz 79 70





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Die Position der gebohrten Löcher weisen maximale Ungenauigkeiten von +/- 50 µm auf. Die 

Positionsgenauigkeit der meisten Löcher ist zwar besser, da die Restringforderung für alle 

Löcher eines Nutzens gilt, ist der Maximalwert der Positionsabweichung aber entscheidend. 

Die Nutzen verändern sich durch die verschiedenen Prozesse zwischen Bohren und Belichten. 

Die Schwankungsbreite dieser Veränderung beträgt ca. +/- 20 ppm, was bei einem Nutzenformat 

von 500 mm etwa +/- 10 µm entspricht. 

Durch die Toleranzen des Bohrens und der Metallisierungsprozesse treten Schwankungen 

im Durchmesser der Löcher von +/- 20 µm auf. Dies ist allerdings für die Registrierung nur 

dann von Bedeutung, wenn durchkontaktierte Nutzen über Stifte registriert werden. 

Durch die Fertigungstoleranzen der als Fotovorlagen benutzten Filme kommt es dazu, daß 

zwischen dem mittleren Bohrbild der Nutzen und der eingesetzten Fotovorlage Dimensionsunterschiede 

in der Größenordnung von 60 ppm auftreten, was bei einem Nutzenformat von 

500 mm etwa 30 µm entspricht. Diese Dimensionsunterschiede können deutlich größer sein, 

wenn beim Bohren die Toleranzen für Schrumpfungs- bzw. Dehnungskorrektur voll ausgenutzt 

werden. 

Zusätzlich können Filme durch Herstellung und Einbau in das Belichtungsgerät leicht verzerrt 

sein, wodurch Positionsabweichungen einzelner Lötaugen von ca. 10 µm auftreten. 

Während des Belichtens verändern sich die Filme. Hier ist mit Veränderungen in der Größenordnung 

von 40 ppm entsprechend 20 µm bei 500 mm zu rechnen. Wird beim Belichten 

mit Vakuumkontakt und Mylarfolie gearbeitet, sind die Veränderungen noch wesentlich größer. 

Die Registriergenauigkeit bei optischer Registrierung läßt sich am entwickelten Bild nachmessen. 

Der Durchschnitt liegt bei 20 µm, die Standardabweichung bei +/- 6 µm. Die maximal 

gemessene Ungenauigkeit liegt bei 32 µm. Die Ungenauigkeit des Einrichtens mit der 

Filmstanze läßt sich ebenfalls nachmessen. Sie liegt bei 26 - 35 µm. 

Bei der Pin-Registrierung muß mit einer zusätzlichen Ungenauigkeit durch den Einbau und 

durch die Abweichung zwischen Belichtungssystem und Filmstanzsystem gerechnet werden. 

Der Wert liegt geschätzt bei 20 µm. 

Für einen reibungslosen Ablauf muß der Durchmesser der Aufnahmepins etwas kleiner sein 

als das kleinste vorkommende Aufnahmeloch. Hier wurde eine Differenz von 20 µm angenommen. 

Die oben angegebene Positionsungenauigkeit der Bohrlöcher gilt auch für die Bezugslöcher, 

d.h. die Löcher, die zum Ausrichten bei der optischen Registrierung oder zur Aufnahme der 

Nutzen bei der Pin-Registrierung dienen. Die maximale Positionsungenauigkeit beim Bohren 

kommt selten vor, wahrscheinlich nicht öfters als einmal innerhalb der Bezugslochgruppe. 

Da zum Ausrichten vier Löcher benutzt werden, zur Nutzenaufnahme im Pin- 

Registriersystem aber nur zwei Löcher, muß von dem maximalen Bohrversatz nur ¼ bzw. ½ 

angesetzt werden.





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Die Gesamttoleranz ergibt sich dann mathematisch aus der Quadratwurzel der Quadratsummen 

der Toleranzen der Einzeleinflüsse (siehe Kapitel 10): 

2 2 2 

F = x1 + x2 + x3 + ... 

Die Berechnung zeigt, daß eine Pinregistrierung eine um etwa 10 µm höhere Toleranz als 

ein optisches System bei gleichen Grundbedingungen zeigt. Dieser Toleranzwert wird auch 

durch die Praxis bestätigt. 

7 Entwickeln 

Bei der Entwicklung werden die nach dem Belichten des negativ arbeitenden Fotoresists unpolymerisiert 

gebliebener Resistflächen rückstandsfrei entfernt, die belichteten polymerisierten 

Stellen verbleiben. Dabei geht man von folgendem Prinzip aus: 

Die Binder eines Fotoresists enthalten typischerweise organische Säuregruppen, die mit 

freien OH-Ionen der Entwicklerlösung reagieren und damit wasserlöslich werden (siehe auch 

Kapitel 4.1.2.1). Diese Reaktion bringt den Binder in eine wasserlösliche Form, vorausgesetzt, 

die Anzahl der reagierenden Säuregruppen ist groß genug, um die hydrophoben 

Kräfte innerhalb der Polymerkette des Binders zu überwinden. Keine der anderen Komponenten 

des Resists reagiert mit den OH-Ionen des Entwicklers und sind daher nicht in der 

Lage, wasserlöslich zu werden. 

Während des Entwickelns wirkt der Binder als oberflächenaktives Agent, das in der Lage ist, 

alle anderen organischen Bestandteile des Resists in wäßriger Lösung zu suspendieren. 

Wenn dies nicht der Fall wäre, dann würde ein Ausfallen verschiedener Resistkomponenten 

auf der Kupferoberfläche des Basismaterials und/oder den Maschinenwänden und Transportsystem 

die Folge sein. Derartige Reaktionen werden häufig beobachtet, wenn Entwicklerlösungen 

mit hohen Resistmengen beladen sind. Die Sodakonzentration soll deshalb 

durch Ergänzungen, die vom Resistdurchsatz abhängig sind, konstant gehalten werden. 

Hierbei hat sich vor allem die Messung der Leitfähigkeit bewährt. Die Steuerung der Zudosierung 

über die Leitfähigkeit (Leitwert) ermöglicht eine Konstanz der Sodakonzentration von 

0,05 Gew.%. 

Anmerkung: Das Belichten und Entwickeln sind als zwei sich gegenseitig beeinflussende 

Prozesse zu sehen. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse müssen daher beide Prozeßschritte 

aufeinander abgestimmt werden. Zur Abstimmung der Prozeßschritte ist der Graukeil das 

geeignetste Hilfsmittel. 

7.1 Entwicklungsverfahren 

Folgende Entwicklungsverfahren werden angewendet: 

• Sprühentwicklung in einer horizontalen Durchlaufmaschine 

• Tanksprühentwicklungsanlagen mit vertikaler Arbeitsweise, keine Transportrollen 

• Tauchentwicklungsanlagen





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Die Sprühentwicklung im Durchlaufverfahren hat sich weitestgehend durchgesetzt. Die 

Gründe dafür liegen in einer optimalen Prozeßsteuerung, sowie guten Leistungs- und Automatisierungsmöglichkeiten. 

Da der Transport aber nicht berührungslos erfolgt, kann es bei 

feinen Leiter zu Beschädigungen des entwickelten Bildes durch die Transportrollen kommen. 

Bei einer weiteren Verringerung der Leiterbreiten wird dieses System an Grenzen stoßen. 

Für den Entwicklungsvorgang werden Maschinen aus PVC mit mehreren Sprühkammern 

eingesetzt, wobei in den letzten Kammern durch eine intensive Wasserspülung die noch anhaftende 

Entwicklerlösung abgewaschen wird (Bild 7.1). 

Einlauf Entwicklung Entwicklung Kaskadenspülung Trockner Auslauf 

mit Frischlösung 

Not- Aus 

Mixer 

PI PI 

Reservetank 

 

 

 

 

Antischaum 

C 

PI PI 

F 

Soda 

Bild 7.1: Alkalisch-arbeitende Entwicklermaschine (Werkbild Gebr. Schmid) 

F 

Not- Aus





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Damit der Entwicklerprozeß optimal ausgeführt werden kann, ist bei der Maschinenausrüstung 

auf folgendes zu achten: 

• Überwachungseinrichtungen für Sprühdruck, Temperatur, durchsatzabhängige Zudosierung 

und Durchlaufgeschwindigkeit. Am besten erfolgt die Parameterüberwachung und 

Parametersteuerung mit einer SPS-Anlage, die auch eine Datenaufzeichnung ermöglicht. 

• Flachstrahldüsen, bei denen Sprühdruck und -verteilung über die ganze Fläche konstant 

ist, die nicht zu Verstopfungen neigen und für Reinigungszwecke leicht ausbaubar sind 

(Bajonettverschlüße). Quer zur Durchlaufrichtung oszillierende Düsenstöcke. 

• Dosiersystem mit Messung der Konzentration für das Entwicklermedium und Antischaum. 

• Kühl- und Heizsystem für das Entwicklermedium. 

• Säurespülung zur optimalen Entfernung des Alkalifilmes nach der letzten Wasserspüle. 

• Transportsystem für dünne Materialien (Innenlagen), Führungsgitter, größerer Transportrollendurchmesser. 

• Trocknungseinrichtung am Auslauf. 

• Be- und Entladeeinrichtung zur Automatisierung und Verhinderung von „mechanischen 

Beschädigungen“ der Platten. 

Die Leistung bzw. die Durchlaufgeschwindigkeit der Anlage sollte so ausgelegt sein, daß der 

Breakpoint (Zeitpunkt der vollständigen Entwicklung) nach ½ bis 2 /3 des gesamten Durchlaufs 

durch die Entwicklerkammer erreicht wird. 

Das einwandfreie Funktionieren der Entwicklermaschine ist stark von der Wartung abhängig. 

Die Maschine sollte wöchentlich einer Komplettreinigung unterzogen werden. Transport- und 

Abquetschwalzen sollten mindestens bei jedem Schichtwechsel gereinigt werden. Die Düsenstöcke 

sind ebenfalls in diesem Rhythmus auf Verstopfungen zu überprüfen. 

7.2 Entwicklungsmedium 

Das Entwicklermedium ist eine Lösung aus Natrium- oder Kaliumkarbonat in Wasser. Die 

Konzentration der Lösung liegt bei ca. 1 Gew.% Na2CO3 oder K2CO3 ohne Berücksichtigung 

des Kristallwassers. Die Konzentration des Entwicklermediums ist täglich zu analysieren, 

dazu geeignet ist das Titrationsverfahren. 

Die Entwicklungstemperatur liegt normalerweise bei 25 - 35 °C. Niedrigere Temperaturen 

vergrößern das Verarbeitungsfenster, führen aber zu niedrigeren Durchlaufgeschwindigkeiten, 

d.h. Kapazitätseinbußen. Höhere Temperaturen und höhere Carbonatkonzentrationen 

führen zum Angriff der polymerisierten Resistoberflächen und wirken sich praktisch auf die 

Auflösung und Flankenstruktur aus. Ungenügend polymerisierte und überentwickelte Resistkomponenten 

haben das Potential zur Verunreinigung galvanischer Bäder. Hieraus resultieren 

verschiedene Abscheidungsprobleme wie matte Oberflächen, nicht oder nur teilweise 

oder schichtförmig aufgebautes Kupfer. 

Die Entwicklungszeit ist stark vom Fotoresist, den Prozeßparametern sowie von der Anlage 

(Düsenstöcke, Art der Düsen) abhängig und beträgt ca. 40 - 90 Sekunden.





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Um die beim Sprühvorgang entstehende Schaumbildung zu vermeiden, wird dem Medium 

ein vom Fotoresisthersteller und vom Hersteller der Entwicklungsmaschine freigegebenes 

Antischaummittel zugegeben. Achtung: Falsches Antischaummittel zerstört die Entwicklermaschine! 

7.3 Beurteilung der Entwicklungsqualität 

Ein wichtiges Beurteilungskriterium für die Entwicklungsqualität ist die Flankengeometrie 

(Bild 7.2). Sie hat großen Einfluß auf den Leiterquerschnitt bzw. -abstand. 

Idealfall überentwickelt unterentwickelt 

(oder unterbelichtet) (oder überbelichtet) 

Bild 7.2: Flankenformen des Resists 

Die Ober- und Unterseite des Zuschnitts darf nicht unterschiedlich entwickelt sein. Es ist 

deshalb darauf zu achten, daß von beiden Seiten Prüfungen durchgeführt werden und eine 

Zuordnung erfolgt. 

Die entwickelten Zuschnitte sind stichprobenmäßig auf Entwicklungsrückstände zu überprüfen. 

Solche Rückstände auf der Oberfläche können bei der Weiterverarbeitung zu Haftproblemen 

führen. Die Ursachen dafür liegen meistens bei zu kurzen Entwicklungszeiten 

(Durchlaufgeschwindigkeit), einer schlechten Spülung, verstopften Düsen oder einer falschen 

Entwicklerkonzentration. Darüber hinaus können sie aber auch aus Problemen beim 

Belichten (Unterstrahlung, mangelhaftes Vakuum) herrühren.





Bild 7.3a: Resiststrukturen bei Feinstleitertechnik (Werksbild DuPont) 

Bild 7.3b: Resiststrukturen bei Feinstleitertechnik (Werksbilder Ciba Geigy) 

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In Bild 7.3a und b sind Resiststrukuren abgebildet, die mit einem Rasterelektronenmikroskop 

aufgenommen wurden. Deutlich erkennbar sind die steilen Resistflanken. 

8 Überprüfen von Belichtungszeiten und Belichtungsgeräten 

Der Polymerisationsgrad von Fotoresisten ist entscheidend für die nutzbaren Resisteigenschaften, 

wie chemische Beständigkeit, Auflösungsvermögen, Wiedergabegenauigkeit, 

Flankenform, etc.. Die Belichtungsintensitäten sind deshalb neben der Auswahl des 

geeignetsten Emissionsspektrums in engen Toleranzen konstant zu halten. Regelmäßige 

Überprüfungen sind deshalb wichtig. 

Zwei Verfahren haben sich in der Praxis etabliert: 

• Grau-/Stufenkeil als Hilfsmittel für die regelmäßige Produktionsüberwachung 

• UV-Energiemesser für Messungen der Lichtmengenverteilung, Lichtintensitäten, spezifische 

Emissionsspektren, periodische Überprüfung der Belichtungsgeräte, Kalibrieren von 

neu installierten Brennern. 

8.1 Grau-/Stufenkeile 

Grau-/Stufenkeile sind Präzisionsmeß-Hilfsmittel, sie werden von einschlägigen Fotoresist- 

Fachfirmen zur Verfügung gestellt. Vergleichbar zu Fotovorlagen sind auf einem Polyesterträger 

Streifen unterschiedlicher, genau definierter Dichte-Abstufung aufgebracht - für unterschiedliche 

Meßbereiche mit unterschiedlicher Abstufung und Dichteausschnitten. 

Diese Werkzeuge sollten nur als Original, niemals als Kopie eingesetzt werden. Der Einsatz 

erfolgt entweder auf separaten Testcoupons, die entsprechend festgelegter Produktionsparameter 

verarbeitet werden, oder auf Randstreifen von Produktionsplatten. Belichtet wird auf 

bzw. unter der Fotovorlage, Haltezeiten vor dem Entwickeln sind strikt einzuhalten, die Entwicklungsparameter 

sind identisch zu den Produktionseinstellungen.


8.1.1 Arbeitsprinzip 




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Die von der Belichtungsquelle emittierten Lichtmengen werden durch unterschiedlich transparenten 

Dichtestufen präzise absorbiert. Die durchtretende Restlichtmenge initiiert eine der 

Lichtmenge anteilige Polymerisation im Fotoresist. Der Resist haftet je nach Polymerisationsgrad 

nach dem Entwickeln unterschiedlich auf dem verwendeten Basismaterial, in der 

Regel Kupfer (Bild 8.1). 

Testcoupon nach Entwickeln: 

ohne Resist angegriffenen vollerhalten 

Bild 8.1: Wirkungsweise des Grau-/Stufenkeils 

Strahlengang 

Grau-/Stufenkeil 

Träger/Polyester 

Rest - Lichtmenge 

Fotoresistschicht 

Kupferoberfläche 

Basislaminat 

Resistschicht 

Kupferoberfläche 

Basislaminat





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Erfaßt wird die Haftung des Fotoresists als Funktion der Polymerisation und seiner mechanischen 

Haftung zum Basismaterial sowie der Einfluß der Haltezeiten etc.. 

Bewertet werden nach einer willkürlichen Festlegung entweder die erste voll erhaltene Graukeilstufe 

oder die erste Stufe mit nicht angegriffener, glänzender Oberfläche. Referenzuntersuchungen 

sind notwendig. 

Fotoresiste mit hohem Kontrast bzw. steiler Gradation zeigen erwartungsgemäß eine geringere 

Anzahl angegriffener Stufen (leichter auszuwerten) im Vergleich zu Re- sisten mit flacher 

Gradation. 

Der lineare Dichte-Absorptionsverlauf des Stufenkeils erlaubt dann Anpassungen der Belichtungszeiten 

nach Tabellen. Er wird damit zu einem idealen Hilfsmittel, um die Verarbeitungsparameter 

der Bildübertragung mittels Fotoresists einfach und zuverlässig zu kontrollieren. 

Beim Vergleich von Datenblattangaben von Fotoresisten ist genau auf die Hinweise zum 

verwendeten Stufenkeil zu achten. Als Standard dient der 21- stufige oder der 41- stufige 

Stouffer-Keil. Je nach Fachfirma werden Stufenkeile mit unterschiedlichen Abstufungen eingesetzt 

(Anhang 10.2). Deshalb ist es wichtig, Messungen mit dem gleichen Stufenkeil 

durchzuführen oder die Dichtewerte sind von einem Graukeil auf den anderen umzurechnen. 

Die Datenblattangaben sollten nur als Referenzwerte verwendet werden und ersetzen keinesfalls 

detaillierte eigene Untersuchungen, die dann spezifische betriebliche Einrichtungen, 

Prozeßabläufe etc. berücksichtigen. 

8.2 UV - Energiemesser 

Diese Energiemesser erfassen über einen definierten spektralen Emissionsbereich die 

Lichtintensität (W/cm 2 ), die Meßbereiche können über zugeschaltete Filter eingeengt werden. 

Damit ist man in der Lage, das Meßgerät auf die relevanten Spektren der Fotoresiste 

zu justieren, die in der Produktion verwendet werden. Dies ist wichtig, wenn z.B. durch Alterung 

des Brenners sich das Emissionsspektrum verändert und damit weniger als zu Beginn 

mit der Empfindlichkeit der zu verarbeitenden Resists übereinstimmt. 

Die Geräte sind tragbar, in ihrer Empfindlichkeit über einen großen Meßbereich zu spreizen 

und haben eine große Wiederholbarkeit. Zusätze erweitern ihre Anwendbarkeit auf Lauflichtund 

Durchlaufbelichtungsgeräte. Angezeigt werden absolute Werte (Intensität, Lichtmenge) 

und sie eignen sich deshalb auch besonders für grundsätzliche Messungen, wie die Lichtmengenverteilung 

bei großformatigen Belichtungsrahmen, Kalibrieren neuer Brenner etc. 

UV-Energiemesser ergänzen Messungen mit dem Grau-/Stufenkeil, sie ersetzen sie aber 

nicht.


9 Fehleranalyse 




Fehlermerkmal Ursache Abhilfe 

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Physikalische Resistdefekte Verpackungsfehler Material erst nach Rücksprache mit 

dem Hersteller verarbeite 

Wickelfehler Rolle an Lieferanten zurückgeben 

Unvollständige Entwicklung 

(Auswaschen) Rückstände 

Unterschiedliche Entwicklung 

von Oberseite zu Unterseite 

Schmutzeinschlüße Reklamation beim Resistlieferanten 

Polyolefinfolie oben Rolle wurde in falscher Richtung 

auf den Laminator gespannt, Rolle 

umdrehen 

Auswaschpunkt nicht bei 50 % 

der Entwicklerstrecke 

Entwicklerlösung wirkt unterschiedlich 

stark / lange auf Oberund 

Unterseite 

Defekte Tents Lochdurchmesser zum Tenten 

zu groß 

Laminierparameter falsch eingestellt 

Entwicklungsparameter überprüfen, 

ebenso Belichtungsparameter 

• Sprühdrucke auf symmetrische 

Entwicklung einstellen (nicht auf 

symmetrische Drucke) 

• Überprüfen auf verstopfte Düsen 

und Zuleitungen; evtl. Filter z.T. 

verstopft 

Ndk-Bohrungen nach dem Ätzen 

einbringen (Toleranz beachten) 

Versuchen, mit niedrigerem Druck 

und niedrigerer Temperatur zu Laminieren. 

Achtung: Dies kann sehr negative 

Effekte auf die Resisthaftung haben 

und zu hohem Ausschuß beim 

Galvanisieren führen 

Belichtungszeit zu hoch Durch hohe Belichtung verhärten 

bzw. verspröden die Resiste im allgemeinen. 

Niedrigere Belichtungen 

wählen. 

Achtung: Auch hier kann es bei zu 

niedrigen Belichtungswerten zu hohem 

Ausschuß in der Galvanik 

kommen (Auslaugen des Resists 

im Galvanikbad). 

Bohrgrat Bohrparameter sowie Ober- und / 

oder Unterlage überprüfen, 

Schleifparameter vor DK-Prozeß 

verbessern 

Resist für Tenting ungeeignet Anderen Resisttyp wählen






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Übergalvanisieren Zu dünne Resiste Dickeren Resist verwenden 

Zu hohe Stromdichten bei vereinzelt 

liegenden Leiter 

Galvanische Unterwanderung Riefen und Kratzer auf der Cu- 

Oberfläche vor dem Laminieren 

des Fotoresists 

Cu-Oberfläche vor dem Resistlaminieren 

verschmutzt oder 

stark oxidiert, dadurch Haftungsprobleme 

zwischen Fotoresist 

und Cu-Oberfläche 

Fotoresist bei zu niedriger Temperatur 

und/oder zu niedrigem 

Druck auflaminiert 

Haftung zwischen Fotoresist und 

Cu-Oberfläche stellenweise nicht 

vorhanden 

• Blendrahmen verwenden 

• Niedrigere Stromdichte und längere 

Verweilzeit einstellen 

• Eventuell die Badparameter 

leicht verändern (Einebner, 

Glanzbildner) 

• Design anpassen nach Absprache 

mit dem Entflechter. Eventuell 

Blindflächen in das Layout 

der Leiterplatte einfügen (rastern) 

• Materialhandhabung überprüfen, 

um Kratzer zu vermeiden 

• Anpreßdruck der Bürstwalzen 

beim Reinigen vor dem Resistlaminieren 

erniedrigen 

• Bürsten eventuell defekt oder 

verschlissen, austauschen 

• Überprüfen des Transportsystems 

der Reinigungsanlage, die 

vor dem Resistlaminieren benutzt 

wird 

• Cu-Oberfläche sorgfältig reinigen 

bzw. entfetten und Vorsorge 

tragen, daß die Cu-Oberfläche 

nicht erneut wieder oxidiert 

• Haltezeit zwischen Vorreinigung 

und Laminieren verkürzen 

Druck und Temperatur am Laminator 

überprüfen und nach Angaben 

des Resistlieferanten neu einstellen 

• Wenn eventuell mechanische 

Beschädigungen vorliegen, muß 

der Transport zwischen dem Entwickeln 

des Resists bis zum Anklemmen 

an den Warenträger des 

Galvanikautomaten überprüft werden 

Eventuell durch Fingerabdrücke vor 

dem Resistlaminieren verursacht; 

Cu-Oberfläche sorgfältig reinigen






Rückstände beim Entwickeln Maschinenbedingungen überprüfen 

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• Regelmäßige Wartung der 

Maschinen 

• Wartungsplan erstellen bzw. 

kontrollieren 

Düsenstöcke verstopft • Reinigen der Düsen 

• Resist gegen UV-Licht schützen 

Falsch oder zu lange zwischen 

Laminieren und Entwickeln gelagert 

Spülwassermenge nicht ausreichend 

• Kürzere Lagerzeiten einhalten 

• Mit Resist beschichtete Leiterplatten 

vor Hitzeeinwirkung 

und UV-Strahlung schützen 

Richtige Spülwassermenge einstellen 

Verunreinigtes Transportsystem Transportrollen reinigen 

Beladungsgrad der Entwicklerlösung 

zu hoch 

• Richtige Konzentration einstellen 

• Entwicklerlösung erneuern 

• Ansatztank überprüfen 

Alkalikonzentration zu gering • Mit konzentrierter Entwicklerlösung 

nachdosieren 

Sprühdruck auf der Platte zu gering 

Entwicklertemperatur nicht richtig 

Abwaschzeit kontrollieren und neu 

einstellen 

Thermostat kontrollieren, Defekt 

beseitigen und richtige Temperatur 

einstellen 

Verunreinigte Tanks Tanks regelmäßig säubern 

Durchlaufgeschwindigkeit zu 

hoch 

Geschwindigkeit reduzieren, Auswaschpunkt 

berücksichtigen





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Rückstände beim Strippen Partikelgröße des Fotoresistrestes 

Richtiges Strippmedium verwenden 

Ungleichmäßiger Galvanoaufbau Badverunreinigungen durch or- • Ausreichende Polymerisation 

ganische Substanzen, die mei- des Resists vornehmen (höhere 

stens aus dem verwendeten Belichtung) 

Fotoresist auslaugen 

• Resist auf Elektrolyt abstimmen, 

ggf. anderen Resisttyp auswählen 

• Chemische Beständigkeit der 

Resiste überprüfen; Auslaugtest 

durchführen 

• Bad mit Aktivkohle reinigen 

• Überprüfung der Entwicklerbedingungen 

• Haltezeit nach Belichten überprüfen 

• Kantenschärfe der Fotovorlage 

überprüfen 

Einschnürungen beim Galvanisieren 

Haftung von Kupfer zu Kupfer Entfetten / Desoxidation in der 

Galvanik nicht mehr aktiv 

Resistrückstände im Leiter • Fotovorlage auf Fehlstellen bzw. 

Kratzer überprüfen 

• Entwicklermaschine der Fotovorlage 

überprüfen 

• Konzentration und Funktionalität 

des Entfetters/Anätzers überprüfen, 

eventuell Neuansatz 

• Spülung überprüfen 

Entwicklungsrückstände • Zu kurz entwickelt, Durchlaufgeschwindigkeit 

überprüfen 

• Schlechte Spülung wegen zu 

niedrigen Wasserdrucks verstopfter 

Düsen, zu hohe Durchlaufgeschwindigkeit 

• Konzentration des Entwicklers 

überprüfen, eventuell Neuansatz 

• Verschleppung des Entwicklers 

(Kammer verunreinigt) 

• Temperatur des Entwicklers 

überprüfen und neu einstellen 

Fingerabdrücke • Handschuhe tragen 

• Zuschnitte nur an den Kanten 

anfassen 

Fotoresist bei falschen Temperaturen 

auflaminiert 

Laminiertemperatur überprüfen 

(meist zu hoch)






Verbreiterungen beim Ätzen Schlechter Kontakt der Fotovorlage 

zum Resist, dadurch Unterstrahlung 

Ungenügender Resistfluß, d.h. 

Riefen werden nicht bis zum 

Grund durch Resist ausgefüllt 

Riefen und Vertiefungen im Basismaterial, 

zerspanende Vorreinigung 

Staub und/oder Haarlinien in der 

Fotovorlage 

Unterbrechungen beim Ätzen Sn oder Sn-Pb-Schichtdicke zu 

gering; wird beim alkalischen 

Resiststrippen zu weit abgetragen. 

Defekte Fotovorlage. 

Mechanische Beschädigungen 

beim Transport 

Ringförmige Durchätzungen 

(Unterbrechungen) im Loch 

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Vakuum zwischen Fotovorlage und 

Resist verbessern 

• Laminiertemperatur und/oder 

Anpreßdruck der Laminierwalzen 

zu niedrig 

• Dickeren Resist verwenden 

• Mylarfolie berücksichtigen 

• Bürstprozeß überprüfen; evtl. 

Walzendruck erniedrigen 

• Handhabung des Basismaterials 

überprüfen (Eingangskontrolle) 

Sauberkeit beim Fotoprozeß, evtl. 

auch bei der Erstellung der Fotovorlage 

erhöhen 

• Stromdichte und/oder Verweilzeit 

im Sn- bzw. Sn-Pb-Bad erhöhen 

• Evtl. versuchen mit höherer 

Durchlaufgeschwindigkeit beim 

Resiststrippen zu arbeiten 

Entwicklerrückstände im Loch Spülung nach dem Entwickeln verbessern; 

bei kleinen Löchern evtl. 

mit leicht erhöhtem Druck spülen 

Luftblasen im Loch • Benetzung in den Löchern verbessern 

und zwar durch Netzmittelzugabe 

in ein Vorreinigungsbad 

der Galvanolinie. 

Achtung: Netzmittel muß mit den 

Galvanobädern in kleinen Mengen 

verträglich sein, da es 

zwangsläufig zu Verschleppungen 

in die Galvanikbäder kommt 

• Während des Galvanisierens 

regelmäßig mit einem Hammer 

an den Warenträger schlagen 

oder besser noch eine Vibrationsvorrichtung 

anbringen, die 

durch mechanische Erschütterungen 

die Luftblasen freisetzt






Ringförmige Durchätzungen 

(Unterbrechungen) im Loch 

Reproduzierfähigkeit der Fotovorlage 

mangelhaft 

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starke Bohrriefen • Bohrprozeß auf Schnittgeschwindigkeit 

bzw. Drehzahl und 

Vorschub überprüfen 

• Bohrer auf Schärfe der Schnittkanten 

und auf Ausbrüche an 

den Schnittkanten kontrollieren 

• Spanabfuhr beim Bohrprozeß 

überprüfen 

• Bei Multilayern (ML) überprüfen, 

ob das Harz beim Verpressen 

völlig ausgehärtet wurde; ML 

evtl. bei geeigneten Temperaturen 

(Tg beachten) im Ofen 

nachtempern 

Qualität der Fotovorlage nicht 

ausreichend 

Haftung von feinen Resistlinien Vorbehandeln, Laminieren und 

Belichten nicht optimal 

Falten im Resist Falscher bzw. unterschiedlicher 

Anpreßdurck der Laminierwalzen 

Resistabhebungen an den Plattenecken 

Neue Filme, Belichtungsparameter 

überprüfen 

Fertigungsparameter mit Hilfe eines 

Finelinetestfilmes überprüfen 

und neu einstellen 

Laminierparameter überprüfen 

Einlauftisch zu hoch Einlauftisch neu justieren 

Resistrollen nicht 

spannt 

fest einge- Einspannvorrichtung überprüfen 

Resistrollen nicht parallel Resistrollen neu justieren 

Zu heiße Laminierwalzen Laminiertemperatur überprüfen 

Keine konstante Abwickelspan- Einstellung überprüfen 

nung 

Zu hoher Anpreßdruck Preßdruck überprüfen, ggf. reduzieren 

Schlechte Schneidetechnik Messer erneuern 

Fingerabdrücke Handschuhe tragen 

Zu hohe Laminiergeschwindigkeit 


Zu geringe Laminiertemperatur Laminierparameter überprüfen





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Blasen im Resist Beschädigte Laminierwalzen Walzen auf Löcher untersuchen, 

ggf. austauschen und neu beschichten 

lassen 

Verschmutze Laminierwalzen Mit Wasser oder Alkohol reinigen 

Zu geringer Druck der Laminierwalzen 


Schlechte Resisthaftung Unzureichende Vorreinigung Benetzungstest an den gereinigten 

Zuschnitten durchführen, Vorreinigung 

überprüfen 

Zu lange Haltezeit nach der Vorreinigung 

Lufteinschlüße Beschädigungen im Basismaterial 

Liegezeiten verkürzen 

Zu geringer Anpreßdruck Laminierparameter überprüfen 

Heizung ausgefallen Laminiertemperatur überprüfen, 

Heizung reparieren bzw. erneuern 

Zu grobe Gewebestruktur des 

Basismaterials 

Zu geringer Druck der Laminierwalzen 

Zu hohe Laminiergeschwindigkeit 

Resistflitter Manuelles Schneiden mit 

Messern 

• Transportmittel überprüfen 

• Eingangskontrolle am Basismaterial 

verstärken 

• Glasgewebe ändern 

• Dickeren Resist verwenden 

• Laminierparameter ändern 

• Laminierparameter ändern 

• Shorehärte der Walze ändern 

Laminierparameter ändern 

Zu geringe Vorheiztemperatur • Laminiergeschwindigkeit reduzieren 

• Vorheiztemperatur erhöhen 

• Bei sehr dicken Leiterplatten 

evtl. vortemperen 

Resistdicke Dickeren Resist verwenden, Mylarfolie 

beachten 

Zu geringe Laminiertemperatur Laminierparameter überprüfen 

• Messerschärfe überprüfen, 

ggf. Messer erneuern 

• Schneidetechnik verbessern 

• Zuschnitte nach dem Laminieren 

reinigen





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 65 


Kupferspots Unzureichende Vorreinigung Benetzungstest durchführen und 

Vorreinigung überprüfen 

Danksagung 

Trockenflecke • Luftmesser im Trockner überprüfen 

• Trocknungswalzen überprüfen, 

ggf. Belag erneuern 

• Spülwasser überprüfen 

Entwickler überladen • Konzentration der Resistbeladung 

messen 

• Entwickler verdünnen 

• Entwickler reinigen 

• Transportsystem überprüfen 

Zu hohe Laminiertemperaturen Laminierparameter überprüfen 

Die Autoren danken Herrn Anschütz, Firma Morton, Herrn Habicht, Firma Gebr. Schmid, 

Herrn Kunath, Firma DuPont, Herrn Dr. Rutenberg, Firma Ruwel Werke, Werk Schoeller, 

und Herrn Waldner, Firma Multiline, für die offenen Diskussionen und für die Überlassung 

von Unterlagen. 

Die Autoren bedanken sich ebenfalls bei ihren Firmen für die wohlwollende Unterstützung 

und für die zur Verfügung gestellte Arbeitszeit zum Erstellen dieser Schulungsblätter.


10 Anhang 

10.1 Fortpflanzung von Fehlern 




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3711, 

Blatt 5.4 

Seite 66 

Physikalische Größen werden durch Messungen ermittelt; am häufigsten sind es die Gewichts-, 

Zeit-, Volumen- und Längenmessungen und im modernen Alltagsleben als abgeleitete 

Größe selbstverständlich die Geschwindigkeitsmessungen. Alle diese Messungen sind 

fehlerbehaftet. Um Streit und Betrug vorzubeugen setzten die Gesetzgeber deshalb schon 

seit Jahrtausenden Standardmaße fest, die von der Obrigkeit geprüft und später sogar mit 

einem Eichstempel versehen wurden. Bei allen geeichten Messungen schreibt der Gesetzgeber 

die maximale Abweichung der Messungen vom Soll-Wert vor. So muß z.B. die Ungenauigkeit 

an Zapfsäulen unter 0,5 % liegen. Beim Auto wird aber zusätzlich aus Sicherheitsgründen 

bestimmt, daß der Tachometer nicht „nachgehen“ darf, d.h. niedrigere als die 

tatsächlichen Ist-Werte anzeigt. Hier wird aufgrund der Gesetzesvorgabe konstruktiv eine 

einseitige Abweichung zu höheren Geschwindigkeitsangaben erzeugt. 

Führt man mehrere Messungen an ein und derselben physikalischen Größe durch, so wird 

man, wenn die Auflösung der Meßanzeige fein genug ist, jedesmal einen etwas anderen 

Wert finden. Ist die Zahl dieser Wiederholungsmessungen aber hoch genug, so erhält man 

eine zuverlässige Aussage über den Mittelwert und die Streuung der fehlerbehafteten Messungen. 

Aus diesen Messungen kann man dann auf den wahrscheinlichen Ist-Wert und auf 

die Fehlerbreite schließen, beim Messen erhält man nämlich immer nur fehlerbehaftete Meßergebnisse, 

nicht aber die Fehler selbst. 

Grobe Fehler, die z.B. aus Unachtsamkeit während der Messung entstehen, wollen wir bei 

unseren weiteren Betrachtungen unberücksichtigt lassen, da sie nur schwer oder fast gar 

nicht mathematisch in den Griff zu bekommen sind. Als Beispiel könnte man die Messung irgendeiner 

Strecke mit einem Ist-Wert von 1,57 m anführen, die der Messende aus Versehen 

mit dem Falsch-Wert von 1,47 angibt. Diese „Konzentrationsfehler“ schließen wir im folgenden 

aus. 

Die anderen auftretenden Fehler lassen sich dann in zwei Gruppen aufteilen: 

a) Konstruktiv bedingte Fehler des Meßgeräts oder Fehler die z.B. auf die speziellen 

Eigenheiten der messenden Person zurückzuführen sind. 

b) Zufällige Schwankungen der Meßergebnisse aufgrund nicht ermittelbarer 

Ursachen. 

Im ersten Fall zeigen die Fehler i.a. ein regelmäßiges Verhalten, so daß man sie oftmals in 

ein mathematisches Gesetz formen kann. Fehler der zweiten Art sind dagegen völlig unregelmäßig 

und unkontrollierbar. Manchmal sind sogar die Fehlerursachen bekannt, aber man 

kann sie nicht erfassen und abstellen. Typisch ist z.B. der Meßfehler am Meßmikroskop, bei 

dem Fadenkreuze an die zu messenden Endpunkte einer Meßstrecke angelegt werden 

müssen. Hier ist trotz optischer Hilfen die Ablese- und Beurteilungsfähigkeit des menschlichen 

Auges beim Einstellen des Fadenkreuzes geringer als die Genauigkeit des Meßinstruments 

und somit ergeben Wiederholungsmessungen ständig andere Werte. Im Prinzip wird 

mit den Wiederholungsmessungen in diesem Fall nicht irgendein anonymer Meßfehler be-





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 67 

stimmt sondern ganz speziell die Ablese- und Beurteilungsfähigkeit des Auges der messenden 

Person. Diese Fehler sind nicht kontrollierbar und unterliegen als rein zufällige Fehler 

der Fehlerrechnung. Die nicht zufälligen Fehler der ersten Art werden von der Fehlerrechnung 

dagegen nicht betrachtet. 

Bei unregelmäßigen, rein zufälligen Fehlern liegen bei Wiederholungsmessungen die Meßwerte 

im allgemeinen um einen Zentralwert etwa im Sinne einer Gauß-Verteilung. Hierbei 

sollte die Anzahl der positiven Abweichungen vom Zentralwert ungefähr gleich groß sein wie 

die Anzahl der negativen Abweichungen. Es kommt aber auch vor, daß eine Seite der Abweichungen 

deutlich überwiegt. In diesem Fall spricht man von einseitig wirkenden Fehlern. 

Diese Einseitigkeit von Fehlern hat meistens eine systematische Ursache. Im Falle der Geschwindigkeitsmessungen 

in Autos ist sie gewollt, oftmals aber auch ungewollt. Bei einseitigen 

Fehlern sollte man auf jeden Fall nach der Ursache der Einseitigkeit forschen und versuchen, 

die Einseitigkeit abzustellen. Einseitige Fehler sind weder unregelmäßig noch zufällig 

und werden ebenfalls von der Fehlerrechnung nicht erfaßt. 

Gibt es mehrere Fehlerquellen bei der Durchführung von Messungen - und dies ist meistens 

der Fall - so spricht man am Ende der Messungen von einem Gesamtfehler, der sich aus 

den Teilfehlern einer jeden Fehlerursache zusammensetzt. Die hierbei zu beachtenden Gesetzmäßigkeiten 

werden nachfolgend beschrieben. 

Gegenstand der Fehlerrechnungen bzw. Fehlertheorien sind rein zufällige Fehler, die folgende 

Bedingungen erfüllen: 

1. Die Zahl der positiven und negativen Fehler sind annähernd gleich häufig und die Summe 

aller Fehler ist annähernd Null. 

2. Kleinere Fehler treten häufiger auf als größere Fehler. 

3. Der Schwerpunkt der Fehlerhäufigkeit liegt im Nullwert oder in dessen Nähe. 

Nehmen wir nun an, in einem Meßlabor streiten sich 3 Personen, wer am genauesten mit 

dem Meßmikroskop messen kann. Um dies herauszufinden, einigt man sich auf folgenden 

Test: Mit Hilfe des sehr genauen Meßmikroskops soll an einem Schliff die Kupferstärke eines 

Leiterzugs gemessen werden. Um den Wert möglichst genau zu ermitteln, wird von jeder 

Person der Leiterzug an derselben Stelle 10 mal gemessen. Jede Person erhält dann 

M1, M2 ...M10 Meßergebnisse. Wie groß sind jetzt die Meßfehler ? 

Wenn X die wahre, aber unbekannte Schichtdicke ist, dann definiert man die wahren Meßfehler 

F1, F2 ... F10 durch: 

F1 = X - M1 

F2 = X - M2 

: 

F10 = X - M10 

Da aber X nicht bekannt ist, denn dann bräuchten wir nicht zu messen, können wir die Fehler 

F1 bis F10 für jede unserer 3 Personen nicht berechnen, und somit auch nicht feststellen 

wer der Beste ist. Mathematisch gesehen ist das Verfahren tatsächlich in einer Sackgasse 

gelandet. Um an dieser Stelle aber nicht aufzugeben, ist es üblich geworden, die Absolutbe-





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 68 

träge aller Meßergebnisse zu summieren und durch die Anzahl der Messungen zu dividieren. 

Mathematisch bildet man also das arithmetische Mittel der Beträge der Meßwerte und 

hofft, daß dieser Mittelwert dem wahren Wert X möglichst nahe kommt. Sicher ist das aber 

nicht! 

Es sei ausdrücklich betont, daß dieses Verfahren eine reine Konvention ist, nicht aber durch 

eine logische mathematische Begründung erzwungen. Tatsächlich gibt es auch andere 

Verfahren, die aber wenig gebräuchlich sind und deshalb an dieser Stelle nicht weiter erörtert 

werden sollen. 

_ 

Bezeichnen wir den soeben diskutierten Mittelwert mit x, so errechnet er sich durch 

_ |M1|+ |M2|+ .......+ |Mn| 1 

x = --------------------------------- = ----- ∑ |Mn| 

n n 

Hiermit können wir nun die „Durchschnittsfehler“ fn in Analogie zu den wahren Fehlern Fn 

definieren. 

_ 

f1 = x - M1 

_ 

f2 = x - M2 

: 

_ 

f10 = x - Mn 

_ 

Ein „Durchschnittsfehler“ ist somit die Abweichung zwischen dem Durchschnittswert x und 

dem n-ten Meßwert, wohingegen ein wahrer Fehler die Abweichung zwischen dem wahren 

Wert und dem n-ten Meßwert ist. 

Nach dem hier Festgelegten läßt sich aber immer noch nicht bestimmen, wer von den drei 

Personen am besten gemessen hat, denn von jeder Person können wir für jeden Meßwert 

seiner 10 Messungen nur die Abweichung zum Durchschnittswert x bestimmen; d.h. wir haben 

für jede Person 10 Abweichungen f1 bis f 10, nicht aber einen einzigen Wert, den wir mit 

den Ergebnissen der anderen beiden vergleichen könnten. 

Nun könnte man z.B. die „Durchschnittsfehler“ f1 bis f 10 summieren und durch 10 dividieren, 

also nochmals das arithmetische Mittel bilden. Dieses Verfahren gibt aber mit Einschränkung 

zwei Probleme: 

a) Die Summation der Fehler ergibt i.a. einen Wert der bei Null liegt, da die Abweichungen 

sowohl positiver als auch negativer Art sind und gemäß der Bedingung 1. beide Vorzeichen 

auch noch annähernd gleich häufig auftreten sollen. (Für alle drei Personen würde 

sich also idealerweise der Wert „Null“ ergeben, selbst wenn sie unterschiedlich genau 

gemessen haben). Dieses Problem könnte aber noch durch eine Summation der Absolut-


Werte umgangen werden. 




VDE/VDI 

3711, 

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Seite 69 

b) Der Einfluß größerer Fehler wird nicht mit dem nötigen Gewicht vertreten, da bei großen 

Meßreihen die Division durch die Anzahl der Meßergebnisse den Fehler stark relativiert. 

Es ist deshalb üblich geworden, das Genauigkeitsmaß einer Meßreihe als Wurzel aus dem 

arithmetischen Mittel der Fehlerquadrate zu berechnen und als mittleren Fehler zu bezeichnen: 

oder kürzer geschrieben: 

_______________________ 

m = ± √ (f1² + f2² + f3² + ....+ fn²) : n 

__________ 

m = ± √ (∑ fn² ) : n mittlerer Fehler 

wobei bekanntlich ∑ fn² = f1² + f2² + f3² + ....+ fn² ist. 

Der mittlere Fehler m wird um so genauer, je größer die Anzahl n der Einzelmessungen ist. 

Rechnen wir jetzt für jede unserer 3 Personen den mittleren Fehler m ihrer 10 Messungen 

aus, so läßt sich vergleichen, wer am besten gemessen hat. 

Angemerkt sei, daß auch hier die Berechnung des mittleren Fehlers m mit Hilfe der Fehlerquadrate 

keine zwingende mathematische Konsequenz ist, sondern aus der Zweckmäßigkeit 

resultiert. Grundsätzlich könnte man andere Gleichungen wählen; die Gleichung der 

Fehlerquadrate hat sich aber aus eben jener Zweckmäßigkeit durchgesetzt und wir wollen 

uns dieser „Konvention“ anschließen. 

Wie verändert sich nun der mittlere Fehler, wenn ein wahrer, aber unbekannter Wert X um 

einen konstanten Faktor a vergrößert wird und die Größe X durch die Messung M mit einem 

mittleren Fehler m bestimmt wurde ? Gemäß unserer Festlegung ist 

X = M ± m 

so daß bei Multiplikation mit der Konstanten a folgt: 

aX = a (M ± m) 

= aM ± am 

Der durch Messung bestimmte Wert ist also aM und der mittlere Fehler für aX ist ± am. Dies 

ist verständlich, denn wenn für die Messung einer Strecke aX eine Meßlatte M zur Verfügung 

steht, die a-mal ausgelegt werden muß um aX zu messen, dann geht in jede einzelne 

Messung der mittlere Fehler m ein, bei a Messungen also ein Gesamtfehler von m multipliziert 

mit a.





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3711, 

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Seite 70 

Hat man zur Lösung eines Problems verschiedene Größen zu messen, so stellt sich sofort 

die Frage, welchen Gesamtfehler die von einander unabhängigen Messungen verursachen. 

Zu messen sei die Gesamtgröße Y mit den unbekannten einzelnen Größen X und X’: 

Y = X + X’. 

Zunächst messen wir n-mal die Größe X. Die Meßergebnisse seien M1, M2..Mn . Anstelle des 

Unbekannten Werts von X benutzen wir nach dem früher gesagten das arithmetische Mittel 

des Betrags der Meßergebnisse, also: 

_ |M1| + |M2| + ....+ |Mn | 1 

x = ----------------------------- = ----- ∑ |Mn| 

n n 

Hiermit können wir den „Durchschnittsfehler“ fn der n-ten Messung berechnen: 

_ 

fn = x - Mn 

Anschließend erhält man, wie vorher schon beschrieben, den mittleren Fehler durch Bildung 

von 

_______________________ 

m = ± √ (f1² + f2² + f3² + ....+ fn² ) : n 

Für die zweite (und jede weitere) unbekannte Größe X’ verfährt man analog. 

Damit ergibt sich für die Durchschnittsmeßwerte der gesamte „Durchschnittswert“ zu: 

_ _ _ 

y = x + x’ 

Fragen wir jetzt nach dem mittleren Fehler der Gesamtmessung mges als Funktion der einzelnen 

mittleren Fehler m und m’ 

so gilt zunächst 

mges = Fkt. (m, m’), 

_ 

x = Mn + fn 

_ 

x’ = Mn‘ + fn ‘ n = 1, 2, 3 ...... 

Nach Einsetzen der Werte in die Gleichung


_ _ _ 

y = x + x’ 

folgt für den gesamten Durchschnittsmeßwert: 




_ 

y = Mn + fn + Mn‘ + fn‘ 

_ 

y =(Mn + Mn‘) + (fn + fn‘) n = 1, 2, 3 ...... 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 71 

Diese Gleichung kann man auch derart interpretieren, daß (Mn + Mn‘) als eine einzige Messung 

der unbekannten Größe (X + X’) angesehen wird, die dann mit dem Fehler (fn + fn‘) behaftet 

ist. 

Der mittlere Fehler ergibt sich dann gemäß Definition zu: 

mges = √ ( (f1 + f1’)² + (f2 + f2’)² + ....+ (fn + fn’)² ) : n 

nun ist: (fn + fn’)² = fn ² + 2 fnfn‘+ fn’² 

d.h. mges = √ (f1 ² + f2² +....+ fn ²):n + (f1‘² + f2’² +....+ fn ’²) : n + 2 (f1 f1’+....+ fn fn‘):n 

Gemäß Definition gilt aber: 

___________________ 

m = √ (f1 ² + f2² +....+ fn ²) : n d.h. m² = (f1 ² + f2² +....+ fn ² ) : n 

____________________ 

und m’ = √ (f1‘² + f2’² +....+ fn ’²) : n d.h. m’² = (f1 ‘² + f2’² +....+ fn ’² ) : n 

Der letzte Ausdruck unter der Wurzel wird aber für beliebig große n gegen Null streben, 

f1f1’ + f2f2’ + ....+ fnfn’ 

2 ----------------------------- ⇒ 0 

n 

wenn wir es tatsächlich, wie eingangs vorausgesetzt, mit rein zufälligen Fehlern zu tun haben, 

bei denen die Zahl der positiven und negativen Fehler gleich häufig sind und die Summe 

der Fehler gegen Null strebt. Man beachte, daß im Gegensatz zu fn² und fn’², die aufgrund 

des Quadrats immer positiv sind, das Produkt fnfn’ aber negativ wird, wenn einer der 

beiden Werte negativ ist. Die Summe aus fn² und fn’² wird also jeweils positiv, die Summe 

aus fnfn’ dagegen Null.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.4 

Seite 72 

Setzen wir die hier erzielten Ergebnisse in die Gleichung für mges ein, so ergibt sich das 

Fehlerfortpflanzungsgesetz zu 

_________ 

m ges = ± √ m² + m’² 

Sind mehr als zwei Meßgrößen vorhanden, erweitert es sich zu 

__________________ 

m ges = ± √ m² + m’² + m’’² + .... allgemeines Fehlerfortpflanzungsgesetz 

d.h. der gesamte Meßfehler ist nicht die Summe der einzelnen Meßfehler sondern die Wurzel 

aus der Summe des Quadrat der einzelnen Meßfehler.


10.2 Graukeil - Vergleichstabelle 




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3711, 

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Seite 73 

Dichte Stouffer Stouffer DuPont Morton Hitachi Kalle BASF 

21 41 Riston Dynachem Photec Ozatec Nylotron 

0,05 1 1 1 1 

0,10 2 

0,15 3 1 

0,20 2 4 2 2 2 

0,25 5 

0,30 6 2 

0,35 3 7 3 3 4 

0,40 8 

0,45 9 3 

0,50 4 10 1 4 4 6 

0,55 11 2 

0,60 12 3 4 

0,65 5 13 4 5 5 8 

0,70 14 5 

0,75 15 6 5 

0,80 6 16 7 6 6 10 

0,85 17 8 

0,90 18 9 6 

0,95 7 19 10 7 7 12 

1,00 20 11 

1,05 21 12 7 

1,10 8 22 13 8 8 14 

1,15 23 14 

1,20 24 15 8 

1,25 9 25 16 9 9 16 

1,30 26 17 

1,35 27 18 9 

1,40 10 28 19 10 10 18 

1,45 29 20 

1,50 30 21 10 

1,55 11 31 22 11 11 

1,60 32 23 

1,65 33 24 11 

1,70 12 34 25 12 12 

1,75 35 

1,80 36 12 

1,85 13 37 13 13 

1,90 38 

1,95 39 13 

2,00 14 40 14 14 

2,15 15 15 15 

2,30 16 16 16 

2,45 17 17 17 

2,60 18 18 18 

2,75 19 19 19 

2,90 20 20 20 

3,05 21 21 21


Allgemeines 


Fotodruck mit Flüssigresists; 

Lötstoppmaske 

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3711, 

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Seite 1 

Das Fotodruckverfahren wird wegen der erreichbaren guten Passergenauigkeit auch zum 

Aufbringen von Lötstoppmasken, zugleich Isolationsmasken, eingesetzt. Als Flüssig-Resists 

sind fotostrukturierbare Lötstopplacke vorzugsweise für Leiterbilder mit Fein- und Feinstleitertechnik 

in der Anwendung. Ein weiterer Vorteil ist das vergleichsweise hohe Auflösungsvermögen. 

Folgende Applikationsverfahren werden eingesetzt: 

• Vorhanggießen 

• Siebdrucken (horizontal und vertikal) 

• Sprühen (konventionell oder elektrostatisch) 

Zur Anwendung kommen verschiedene Lacksysteme, basierend auf 

• Epoxidharzen 

• Acrylaten 

• Epoxyacrylaten oder 

• Novolak-Epoxyacrylaten. 

Beim Belichten vernetzen die mit UV-Licht bestrahlten Partien und verändern dadurch ihr 

Löslichkeitsverhalten. Die durch eine geeignete Schablone abgedeckten Bereiche auf der 

Leiterplatte können durch Herauslösen entwickelt werden. 

Aufgrund ihres chemischen Aufbaues werden diese Lacke in unterschiedlichen Medien entwickelt. 

Folgende Entwicklermedien kommen zur Anwendung: 

− Lactone, z.B. γ-Butyrolacton 

− Polyalkohole, z.B. Ethyldiglycol, Butyldiglycol 

γ-Butyrolacton (C4 H6O2) 

C4H9 CH2 O CH2 Butyldiglycol (C8 H18 O3) 

− Alkalien, z.B. Natriumcarbonatlösung Na2 CO3 

Natriumcarbonat 

Außerdem stehen Lacke zur Verfügung, die sich sowohl in Alkalien als auch in Polyalkoholen 

gleich gut entwickeln lassen. 

Entsprechend derzeitiger Umweltschutzgesetzgebung sind Verfahrenstechniken anzuwenden, 

die Abfälle vermeiden bzw. Abfälle durch Recycling wiederverwertbar machen. Daher 

sollten Lactone bzw. Polyalkohole als Entwickler bevorzugt werden, da diese aus der beladenen 

Entwicklerlösung zurückgewonnen werden können. 

O 

CH 2 

CH 2 

O 

C 

CH2 O 

CH 2 

CH 2 

OH





Schematische Darstellung des Prozeßablaufes 

Wareneingangskontrolle Pkt. 1 

Lackvorbereitung Pkt. 2 

Beurteilung der zu beschichtenden 

Leiterplatte 

ja 

Pkt. 3 

Vorreinigen Pkt. 4 

Vorwärmen Pkt. 5 

Beschichten Pkt. 6 

Ablüften Pkt. 7 

Vortrocknen 

Beschichten der 

2. Leiterplattenseite 

UV-Nachvernetzung 

nein 

Pkt. 8 

Belichten Pkt. 9 

Haltezeit Pkt. 10 

Entwickeln Pkt. 11 

Spülen Pkt. 11 

Trocknen Pkt. 11 

Optische Kontrolle Pkt. 12 

Thermische Härtung Pkt. 13 

Pkt. 14 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 2


Prozeßablauf 

1 Wareneingangskontrolle 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 3 

Im Rahmen der Produkthaftpflicht und auch im Sinne der Qualitätssicherung ist grundsätzlich 

eine Wareneingangskontrolle durchzuführen. Diese kann sich u. a. auf folgende Prüfungen 

beschränken oder ist ggf. in Liefervereinbarungen festzulegen: 

1.1 Identprüfung 

Eine Kontrolle bzw. Sichtkontrolle ist durchzuführen zu folgenden Punkten: 

1.1.1 Visuelle Kontrolle 

Eine optische Beurteilung der angelieferten Gebinde, deren Beschaffenheit und deren Etikettierung 

- z.B. der richtigen Typenbezeichnung, der Kennzeichnung gemäß der Gefahrstoffverordnung 

(GefStoffV), wenn angegeben eine Überprüfung des Haltbarkeitsdatums - 

ist eine einfache und sichere Möglichkeit der ersten Wareneingangskontrolle. Hierzu gehört 

auch ein Farbtonvergleich. 

1.1.2 Geruchskontrolle 

Eine Geruchskontrolle im Vergleich zu einer Vorpartie sollte vorgesehen werden; ein anderer 

oder deutlich abweichender Geruch muß Anlaß für weitere Überprüfungen sein. 

1.1.3 Viskositätskontrolle 

Die Viskositätskontrolle ist entsprechend den Herstellerangaben bzw. der getroffenen Liefervereinbarungen 

durchzuführen. Dünnflüssige Lacke, z.B.Gießlacke, werden nach DIN 53 

211 mit einem DIN-Auslaufbecher, 4 mm - Düse, gemessen. Hochviskose bzw. strukturviskose 

Lacke, z.B. Siebdrucklacke, werden mit einem Rotations- bzw. Turboviskosimeter nach 

DIN 53 214 gemessen. 

1.1.4 Probebeschichtung 

Eine Probebeschichtung unter Praxisbedingungen kann in Liefervereinbarungen festgelegt 

werden. Sie ist im Sinne zur Zeit geübter Rechtssprechung zumutbar und zwecks möglicher 

Schadensbegrenzung ratsam. 

In Abhängigkeit der Applikationsmethode sollte zwischen Lacklieferant und Leiterplattenhersteller 

die Durchführung der Probebeschichtungen abgesprochen werden. Die mit einer 

neuen Lackcharge beschichteten Leiterplatten werden gesondert gekennzeichnet und nach 

festgelegten Prüfkriterien, z.B. Belichtungszeit, Entwickelbarkeit, HAL-Beständigkeit unter 

Produktionsbedingungen bewertet.


2 Lackvorbereitung 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 4 

Vor der Verarbeitung muß der Lack (bei Mehr-Komponentensystemen alle Komponenten) 

sowie die ggf. benötigte Verdünnung auf Raumtemperatur gebracht werden. Zweckmäßig 

werden die Gebinde, die am nächsten Tag verarbeitet werden sollen, am Vortag in einen 

Raum gebracht, dessen Temperatur der des Verarbeitungsraumes entspricht. 

Bei Mehr-Komponentensystemen erfolgt vor der Verarbeitung das Vermischen der einzelnen 

Komponenten im vom Hersteller vorgegebenen Mischungsverhältnis. Für das Anmischen 

von kleinern Mengen muß beachtet werden, ob das Mischungsverhältnisse in Gew.% oder 

Vol. % angegeben ist. Die meisten Hersteller liefern die Lackgebinde so an, daß in der Regel 

das Volumen des Gebindes der Lackkomponente A so groß bemessen ist, daß die Härterkomponente 

B und auch noch eine zur Viskositätseinstellung notwendige Verdünnungsmenge 

aufgenommen und gut und sicher verrührt/gemischt werden können. 

Lack- und Härterkomponenten müssen dann sorgfältig gemischt werden, bis eine homogene 

Mischung erfolgt ist. Zweckmäßig kommen mechanische Rührgeräte zur Anwendung, wobei 

die Rührzeit etwa 10 bis 15 Minuten beträgt. Rührkörper, die Luft einrühren, z.B. Propellerrührer, 

müssen vermieden werden. Eine ggf. verfahrensbedingte Menge Lösungsmittel muß 

ebenfalls unter dem Rührer zugegeben und homogenisiert werden. 

Um eine gute Vermischung aller Komponenten zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die fertige 

Mischung in ein leeres Gebinde umzuschütten und nochmals zu rühren. Hierdurch wird 

verhindert, daß unvermischtes Material zur Verarbeitung kommt, so daß Qualitätseinbußen 

vermieden werden. 

Anmerkung: 

Die beim Umgang mit Chemikalien allgemein üblichen Maßnahmen sollten sorgfältig beachtet 

werden, ebenfalls auch die „Verordnung über brennbare Flüssigkeiten“ (VbF) sowie 

auch die „Technischen Regeln für brennbare Flüssigkeiten“ (TRbF). 

3 Beurteilung der zu beschichtenden Leiterplatte 

Vor der Beschichtung mit Lötstopplack sind folgende Punkte anhand der zu beschichtenden 

Leiterplatte zu klären : 

3.1 Beurteilung des Basismaterials 

Ist es aufgrund des verwendeten Basismaterials notwendig, zusätzliche Arbeitsschritte vor 

oder nach der Vorreinigung der Leiterplatte durchzuführen (z.B. Temperschritte)? 

3.2 Beurteilung des Metallaufbaues 

Welches Vorbehandlungsverfahren ist für die vorhandene Metallisierung geeignet?


3.3 Beurteilung der Leiterhöhe 




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3711, 

Blatt 5.5 

Seite 5 

In Relation zur Leiterhöhe muß die Beschichtung so variiert werden (z.B. Wahl der verwendeten 

Gewebe, Schablonenaufbau beim Siebdruck oder Beschichtungsmenge beim Vorhanggießen), 

daß die vom Leiterplattenanwender spezifizierte Lötstoppmaskenabdeckung 

(besonders an der Leiterkante) nach vorliegenden statistischen Aufzeichnungen erreicht 

werden kann. Die Angaben zur Leiterhöhe können den Angaben der vorgeschalteten Abteilungen 

entnommen werden (SPC - statistical process control - der Galvanik) oder vor der 

Beschichtung gemessen werden. Die Beschichtungsparameter werden in der Regel über 

Rückmeldungen der Endkontrolle statistisch erfaßt und können für die Festlegung der Produktionsparameter 

verwendet werden. 

4 Vorreinigen 

Die optimalen Vorreinigungsmethoden werden von den Lötstopplackherstellern für die einzelnen 

Metallauflagen spezifiziert und müssen eingehalten werden. 

Voraussetzung für eine einwandfreie Haftung der Lötstoppmaske, aber auch zum Erreichen 

der maximalen elektrischen Eigenschaften ist ein einwandfrei sauberes und trockenes Substrat 

und eine oxidfreie Metallauflage. Für die gängigsten Metallauflagen eignen sich in der 

Regel folgende Vorbehandlungsmethoden : 

4.1 Kupferleiter 

Bei Kupferleitern ist es wichtig, daß die Leiter oxidfrei sind, eine leichte Oberflächenrauhigkeit 

zur Verbesserung der Haftfestigkeit aufweisen und möglichst an den Leiterkanten durch 

den Vorbehandlungsschritt leicht gerundet werden, um eine bessere Kantenabdeckung 

durch die Lötstoppmaske zu ermöglichen. Folgende Verfahren sind in der Praxis üblich: 

4.1.1 Bürsten 

Durch das Bürsten der Leiterplatten wird eine oxidfreie Oberfläche mit einer, je nach eingesetztem 

Bürstentyp, definierten Oberflächenrauhigkeit erzielt. Die Leiterkanten werden im 

Winkel von 90° zur Laufrichtung leicht abgerundet. 

4.1.2 Bimsbürsten/Bimsstrahlen 

Beim Bimsbürsten/Bimsstrahlen wird die Oberflächenrauhigkeit von der verwendeten 

Bimsmehltype bestimmt. Die Oberflächenrauhigkeit ist gut reproduzierbar. Eine ausreichende 

Spülung, möglichst mit einer Hochdruckspüle, ist nach dem Bimsbürstprozeß vorzusehen, 

damit Bimsmehlrückstände auch aus kleinen "via holes" entfernt werden. Eine leichte 

Rundung der Leiterkanten wird mit beiden Verfahren erzielt. Je kleiner die Löcher sind, desto 

höher ist die Gefahr der Verstopfung mit Bimsmehl. Dann muß eine chem. Vorbehandlung 

vorgesehen werden. 

4.1.3 Chemische Vorbehandlung 

Bei einer chemischen Vorbehandlung mit sogenannten Deoxidizern wird das Kupferoxid und 

Verschmutzungen (Fettrückstände, Fingerabdrücke, u.a.) entfernt und dabei die Kupfer-





VDE/VDI 

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oberfläche nicht zusätzlich aufgerauht. Neuere chemische Vorbehandlungen führen zu einer 

leichten Aufrauhung der Oberfläche, die auch ein geringes Abrunden der Leiterkanten bewirkt. 

Bei reinen Ätzprozessen (z.B. mit Natriumpersulfat) ist die Rückätzrate zu berücksichtigen, 

damit das Kupfer in der Durchkontaktierung (Hülse) nicht zu stark abgetragen wird. 

Der nachfolgende Spülprozeß ist besonders intensiv und sorgfältig durchzuführen, damit 

Rückstände aus der chemischen Vorbehandlung nicht zu Haftungsstörungen der Lötstoppmaske 

führen. 

4.2 Zinn/Blei-Leiter 

Bei Zinn/Blei-Leitern und der Verwendung von Lötstopplacken, die in Polyalkoholen entwikkelt 

werden, ist es empfehlenswert, die Leiterplatten vor der Beschichtung in dem Entwicklermedium 

Polylakohol, z.B. BDG (Butyldiglycol), zu reinigen. 

Anmerkung: 

Bei unzureichender Vorreinigung der Oberfläche kann es durch Verunreinigungen zu Entnetzungen 

in der Lackschicht kommen. Hierbei entstehen durch die Oberflächenspannung 

des Lackes sogenannte „ fish-eyes“ um die Verunreinigungen. 

Es ist auch darauf zu achten, daß die Leiterplatten vor der Beschichtung mit Lötstopplack 

vollständig trocken sind. Restfeuchte aus der Vorreinigung der Leiterplatten kann sich z.B. 

während des HAL-Prozesses unter dem Lötstopplack explosionsartig ausdehnen und zu 

Lackabplatzungen führen. 

Grundsätzlich ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Beschichtung unmittelbar nach 

der Vorreinigung erfolgt, damit durch eine Zwischenlagerung nicht wieder eine Oxidation 

oder Verschmutzung erfolgen kann. 

5 Vorwärmen 

Um eine bessere Entschäumung der Lötstopplacke zwischen den Leitern zu ermöglichen, 

wird bei der Applikation im Vorhanggießverfahren ein Vorwärmen der Leiterplatte für einige 

Lötstopplacke empfohlen. 

Anmerkung: 

Es sollte beachtet werden, daß ein Vorwärmen der Leiterplatte auch den applizierten Lack 

erwärmt und die Viskosität des Lötstopplackes reduziert wird. Hierdurch kann es zu einem 

stärkeren Ablaufen von den Leiterkanten kommen. Eine Veränderung am Prozeßschritt 

"Vorwärmen" sollte nur bei gleichzeitiger genauer Kontrolle der Lackschichtdicke an der 

Leiterkante vorgenommen werden.


6 Beschichten 




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Welche Auftragsart das wirtschaftlich oder technologisch bessere Verfahren ist, läßt sich 

nicht generell beantworten. Diese Antwort kann nur sehr individuell gegeben werden, da 

Stückzahlen, Formate und andere fertigungsspezifische, individuell verschiedene Faktoren 

eine Rolle spielen. 

Für die einzelnen Auftragsverfahren 

− Vorhanggießen 

− Siebdrucken (horizontal oder vertikal) 

− Sprühen (konventionell oder elektrostatisch) 

stehen von den meisten Herstellern speziell für diese Verfahren eingestellte Lötstopplacke 

zur Verfügung. 

Die gängigsten Beschichtungsverfahren werden nachstehend beschrieben: 

6.1 Vorhanggießen 

Beim Vorhanggießen (curtain coating) wird die Leiterplatte auf eine Geschwindigkeit von bis 

zu 90m/min beschleunigt, durch den Lackvorhang transportiert und wieder auf die allgemein 

übliche Transportgeschwindigkeit von 1,5-2,0 m/min abgebremst. Der Lackvorhang ist bezüglich 

Dicke und Fließgeschwindigkeit definiert. 

Da Lackvorhang und Leiterplattentransportgeschwindigkeit annähernd gleich sind, legt sich 

der Lötstopplack als gleichmäßige Schicht flächig auf die Leiterplatte. 

Der Lötstopplack wird permanent aus einem Vorratsbehälter in den Gießkopf gepumpt und 

fließt über eine Auffangrinne wieder in den Vorratsbehälter zurück. Um Lufteinschlüsse in 

dem Lötstopplack zu verhindern, sollte der Lack über eine Lackablaufrinne in das Vorratsgefäß 

zurückfließen und nicht frei in den Vorratsbehälter fallen. 

Bild 1: Seitenansicht Gießmaschine Bild 2: Aufsicht Gießmaschine 

Um gleichbleibende Prozeßparameter zu halten, wird die Viskosität des Lötstopplackes während 

des Umpumpens permanent durch ein Viskositätsmeßsystem überprüft und durch ein 

automatisches Dosiersystem in den vorgegebenen Viskositätstoleranzen gehalten. 

Durch ein Heiz-/Kühlsystem im Lackumlauf wird die Temperatur des Lötstopplackes konstant 

gehalten. 

Die Lackmenge, die je nach Schichtdickenanforderung aufgebracht werden muß, wird 

zweckmäßig über die Pumpenleistung/-drehzahl eingestellt. Frequenzgesteuerte Pumpen





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erlauben eine relativ genaue Voreinstellung. Die Feineinstellung erfolgt über eine Wägung 

der aufgebrachten Naßlackmenge auf eine Probeleiterplatte. 

Um die Beschichtungsmenge genau einzustellen, werden Basismaterialabschnitte einer definierten 

Fläche (z.B.200 x 300 mm) vorbereitet. Ein Abschnitt wird auf einer Waage mit einer 

Genauigkeit von mindestens + 0,1 g gewogen und dann beschichtet. Unmittelbar nach 

der Beschichtung wird die Platte zurückgewogen und die Lötstopplackmenge errechnet. Die 

Beschichtungsmenge wird bei Verwendung des o.a. Formates in g/6 dm² oder nach entsprechender 

Umrechnung in g/m² angegeben. (in diesem Beispiel: g/6 dm² x 16,6666 = 

g/m²). Es ist unbedingt darauf zu achten, daß die Rückwägung unmittelbar nach der Beschichtung 

erfolgt, da sonst durch Verdunsten der Lösungsmittel das Meßergebnis verfälscht 

wird. 

Wenn nach der Vortrocknung direkt die zweite Leiterplattenseite beschichtet werden soll, ist 

unbedingt darauf zu achten, daß die Leiterplatte vor der Beschichtung der zweiten Seite um 

180° gedreht wird. Durch diese Drehung wird verhindert, daß die Wandungen der Löcher 

und Durchkontaktierungen beim Beschichten der zweiten Seite doppelt mit Lötstopplack beschichtet 

werden. Bei einer doppelten Beschichtung der Wandungen muß die Entwicklungszeit 

verlängert werden. Durch eine verlängerte Entwicklungszeit wird die Auflösung der Lötstoppmaske 

unnötig verschlechtert. 

Folgende Vorteile ergeben sich beim Vorhanggießverfahren: 

− die Anlagen können so ausgelegt werden, daß unmittelbar nach dem Vortrocknen die 

zweite Leiterplattenseite beschichtet werden kann 

− die Produktivität ist mit 2-4 Beschichtungen/min (mehr oder weniger unabhängig vom 

Format) sehr hoch 

− der gesamte Prozeß ist sehr sicher 

− dieses Verfahren kann in hohem Maße automatisiert werden. 

6.2 Siebdruck 

Der Siebdruck ist ein Kontaktdruckverfahren, bei dem der Lötstopplack mit einer Rakel durch 

ein Siebgewebe (mit oder ohne Schablone) auf die Leiterplatte übertragen wird. 

Die Rakel sollte üblicherweise eine Shore-A-Härte von 65-70 und einen Winkelschliff aufweisen. 

Wenn dickere Lackschichten erreicht werden sollen, ist es ratsam, die Kanten leicht abzurunden. 

Der Rakelwinkel beträgt in der Regel 75-80°. 

Empfohlene Siebgewebe sind häufig Polyestergewebe 43-55 T (Fäden/cm) oder Edelstahlgewebe 

mit ca. 135 mesh. 

Die übrigen Siebdruckparameter sind abhängig von der Leiterplattenoberfläche. Generell 

sollte der Rakeldruck so gering wie möglich gehalten werden, um Verquetschungen an den 

Leiterkanten zu vermeiden. 

Zur guten Abdeckung, auch von quer zur Rakelrichtung liegenden Leitern, empfiehlt sich 

ggf. ein zweimaliger „Naß-in-naß“-Druck. 

In das Sieb kann eine Schablone als Bohrlochabdeckung kopiert werden. Der Durchmesser 

der Abdeckung muß nur etwas größer als der Bohrlochdurchmesser sein. Ein hoher Scha-





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blonenaufbau ist nicht nötig, da die Schablone nur zur Füllung der Siebmaschen dient. Hierdurch 

wird vermieden, daß sich in den Durchkontaktierungen Lackpfropfen bilden, die eine 

ausreichende Durchströmung der Bohrungen beim Entwicklungsprozeß verhindern, wodurch 

die Entwicklungszeit unnötig verlängert wird. Durch gezielte Maßnahmen, wie z.B. das Versetzten 

der Leiterplatten nach jedem Druck in der x-y Achse, kann das Füllen von Löchern 

ebenfalls wirksam vermeiden. 

Die Anwendung von sogenannten Leersieben (d.h. ohne Schablone) ist ebenfalls möglich. 

Um die Freientwicklung der Bohrungen sicherzustellen, ist ggf. die Entwicklungszeit und, 

damit verbunden, die Belichtungszeit entsprechend zu verlängern. Hierbei ist jedoch zu beachten, 

daß sich der Auflösungsgrad etwas verringern kann. 

Die Entscheidung, ob ohne Schablone gearbeitet werden kann oder eine Schablone notwendig 

ist, ist stark von dem verwendeten Lötstopplack abhängig, da das Lösungsverhalten 

im Entwickler unterschiedlich sein kann. Auch die Verarbeitungsweise (einseitig oder doppelseitig) 

sowie die Vortrocknungsmethode (Konvektionstrocknung, IR-Trocknung oder eine 

Kombination) beeinflussen das Entwicklungsverhalten und somit die Entscheidung, ob mit 

oder ohne Schablone gearbeitet werden kann. 

6.2.1 Siebdruck einseitig 

Beim einseitigen Siebdruck wird der Lötstopplack im Siebdruck appliziert, vorgetrocknet, belichtet, 

entwickelt und ausgehärtet. Danach wird die 2. Seite bedruckt und analog der 1. 

Seite prozessiert. 

6.2.2 Siebdruck doppelseitig (horizontal oder vertikal) 

Eine doppelseitige Applikation im horizontalen Siebdruck ist nur mit besonderen Siebdruckeinrichtungen 

möglich. Da der Siebdruck ein Kontaktdruckverfahren ist, wird die Leiterplattenunterseite 

beim Druckvorgang einer Druckbelastung ausgesetzt. Diese kann zu einer Beschädigung 

der zuerst aufgebrachten Lackschicht führen, wenn diese nur vorgetrocknet ist. 

Wenn die erste Leiterplattenseite vor der Beschichtung der zweiten Seite belichtet und entwickelt 

wird, kommt es zu einem verstärkten Unterspülen und dadurch zu einer schlechteren 

Auflösung auf der ersten Seite. (Zweimaliges Einwirken des Entwicklers auf die erste Seite). 

Aus diesen Gründen ist eine doppelseitige Beschichtung im Siebdruck nur möglich, wenn die 

Leiterplatte beim Druck der 2. Seite auf Adapterstiften in den Durchkontaktierungen fixiert 

oder spezielle horizontale Siebdruckmaschinen eingesetzt werden, mit denen ein gleichzeitiges 

Beschichten beider Leiterplattenseiten möglich ist. Im wesentlichen basieren die vertikalen 

Siebdruckanlagen auf folgenden Grundprinzipien: 

- Nutzen werden vertikal befestigt 

- die Siebe sind im gleichen Abstand zu dem vertikalen Nutzen befestigt 

- beide Rakel sind jederzeit exakt in der gleichen Position auf der jeweils gegenüberliegenden 

Seite des Nutzens 

- der Rakelwinkel ist für beide Rakel gleich 

- die Rakel benötigen den gleichen dynamischen Druck auf beiden Seiten des Nutzens 

- die Flutrakel benötigen die gleiche Kraft für ein gleichmäßiges Fluten der Siebmaschinen, 

woraus sich die folgenden prinzipiellen Vorteile ergeben:





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- geringer Platzbedarf der Gesamtanlage 

- Beschichtung von beiden Leiterplattenseiten gleichzeitig; dadurch Druck auf zwei gleich 

saubere bzw. oxidfreie Oberflächen 

- gemeinsame Vortrocknung der beiden Leiterplattenseiten; dadurch geringerer Energiebedarf 

und keine Gefahr der Übertrocknung, wie sie z.B.bei der zuerst beschichteten Leiterplattenseite 

im Vorhanggießverfahren auftreten kann 

- vertikale Stellung der Leiterplatten bei der Vortrocknung; dadurch weitestgehende Verhinderung 

der Gefahr von Lackbeschädigungen durch eventuell tropfendes Kondensat, wie 

sie beim horizontalen Transport der Leiterplatten auftritt 

- die Durchkontaktierungen der im vertikalen Siebdruck beschichteten Leiterplatten bleiben 

weitestgehend lackfrei, wodurch sich kürzere Entwicklungszeiten ergeben. Diese kürzeren 

Entwicklungszeiten ermöglichen wiederum kürzere Belichtungszeiten und eine Reduzierung 

der Unterspülung. 

Skizze doppelseitiger Siebdruck 

Grundsätzliche Vorteile des Siebdruckverfahrens gegenüber dem Vorhanggießverfahren 

sind: 

− bei der Schablonentechnik können die Bereiche ausgespart werden, auf die keine Lötstoppmaske 

appliziert werden soll (freie Bereiche zwischen den Einzelnutzen, Galvanorand) 

− aufgrund des höheren Festkörpers ist ein deutlich geringeres Naßlackgewicht notwendig 

− die rheologischen Eigenschaften (Strukturviskosität) verhindern ein Ablaufen von der 

Leiterkante, so daß bessere Kantenabdeckung erzielt wird. 

6.3 Sprühen (konventionell oder elektrostatisch) 

Beim Sprühen wird der Lötstopplack mit Druckluft fein zerstäubt und von dieser Luft zur 

Leiterplatte transportiert (konventionelles Sprühen) oder zusätzlich elektrisch aufgeladen 

(elektrostatisches Sprühen) und über die statische Aufladung und einem geringen Luftdruck 

zur geerdeten Leiterplatte transportiert.





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Beide Sprühverfahren haben sich großtechnisch bislang nicht durchsetzen können, da diese 

Verfahren einen sehr hohen Lackverlust aufweisen. Dieser Verlust ergibt sich daraus, daß, 

um den Leiterplattenrand sicher zu beschichten, über die Leiterplattenfläche hinaus beschichtet 

werden muß. Dieser sogenannte "Overspray" kann zwischen 20 und 30 % der versprühten 

Lackmenge betragen. 

6.4 Durchführung von Doppelbeschichtungen 

Grundsätzlich gibt es drei mögliche Verfahren, wie eine Doppelbeschichtung ausgeführt 

werden kann, wenn dies aufgrund von speziellen Kundenanforderungen (Kantenabdeckung, 

Durchschlagsfestigkeit etc.) erforderlich sein sollte: 

1. Die zweite Lackschicht wird direkt nach der Vortrocknung der ersten Lackschicht aufgebracht. 

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der hierbei erreichten höchstmöglichen Produktivität, 

da alle weiteren Prozeßschritte, angefangen bei der Belichtung, gemeinsam – 

und daher nur einmal – durchgeführt werden müssen. Der Nachteil bzw. die Schwierigkeit 

bei diesem Verfahren liegt hauptsächlich darin, daß die Leiterplatten insgesamt 

viermal die Vortrocknung durchlaufen, wodurch das Prozeßfenster dieses Verarbeitungsschrittes 

sehr klein wird, und es somit leicht zu Übertrocknungen und infolgedessen 

zu einer unvollständigen Freientwicklung kommen kann, die, wenn sie 

nicht rechtzeitig (vor der Endhärtung) festgestellt wird, zu irreversiblen Fehlverzinnungen 

der Leiterplatten führen kann. 

2. Die zweite Lackschicht wird nach der Belichtung und Entwicklung der ersten Lackschicht 

aufgebracht. 

Auch hier liegt der Hauptvorteil in der immer noch für Doppelbeschichtungen relativ 

hohen Produktivität, da die besonders zeitintensive Endhärtung der Lackschichten 

gemeinsam durchgeführt wird. 

Das Risiko der Übertrocknung ist hierbei nicht höher als bei einer Einfachbeschichtung; 

hier kann jedoch eine unzureichende Vortrocknung der ersten Lackschicht zu 

Problemen führen. Lösemitteleinschlüsse bzw. ein zu hoher Restlösemittelgehalt der 

ersten Lackschicht können nach der durch die Belichtung ausgelösten Vernetzungsreaktion 

nur noch sehr schwer aus der Lackschicht entweichen. Dies kann dazu führen, 

daß diese Lösemittel bei der Heißverzinnung explosionsartig verdampfen und so 

zu Lackablösungen führen. Um dies zu vermeiden, sollten folgende Punkte berücksichtigt 

werden: 

2.1 Das Naßlackgewicht der ersten Lackschicht sollte möglichst niedrig gewählt werden, 

um eine einwandfreie Durchtrocknung sicher zu gewährleisten; ggf. kann dies durch 

ein entsprechend höheres Naßlackgewicht der zweiten Lackschicht kompensiert 

werden, wodurch die Endschichtdicke unverändert bleibt.





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2.2 Die Vortrocknungsparameter der ersten Lackschicht sollten aus demselben Grund 

möglichst an der oberen Grenze des Verarbeitungsfensters gewählt werden, wobei 

besonders auf eine ausreichende Abluft (Lösungsmittelabführung) geachtet werden 

muß. 

2.3 Sollten aus irgendeinem Grund diese Punkte nicht berücksichtigt werden können, so 

ist es u. U. möglich, durch eine zweistufige Endhärtung ein einwandfreies Ergebnis 

trotz Lösemitteleinschlüssen zu erzielen. Hierbei ist die Temperatur im 1. Schnitt 

niedriger als die eigentliche Endhärtetemperatur, so daß Lösemittelreste entweichen 

können. 

3. Die zweite Lackschicht wird nach der Endhärtung der ersten Schicht appliziert. 

Diese relativ unproduktive Vorgehensweise stellt allgemein den insgesamt sichersten 

Prozeß dar. Trotzdem kann es auch hier, wenn auch aus anderen Gründen, zu Lackabplatzungen 

beim Heißverzinnen kommen. 

Ursache hierfür ist nicht der Einschluß von Lösemitteln in der Lackschicht, sondern 

vielmehr Verunreinigungen auf der Oberfläche der ersten Lackschicht, die sozusagen 

eine Trennschicht zwischen den beiden Lackfilmen darstellt. Hierfür kommen prinzipiell 

zwei mögliche Ursachen in Frage: 

3.1 Verunreinigungen aufgrund des Handlings der Leiterplatte zwischen den beiden Beschichtungsvorgängen. 

Es muß daher darauf geachtet werden, daß die zunächst einmalig beschichteten 

Platten mit der gleichen Sorgfalt behandelt werden, wie vorgereinigte, unbeschichtete 

Leiterplatten. Fingerabdrücke u. ä. müssen unbedingt vermieden werden; ggf. empfiehlt 

es sich auch, eine zusätzliche Zwischenreinigung vor der Applikation der zweiten 

Lackschicht vorzunehmen. 

3.2 Niedermolekulare Lackbestandteile (Kondensat) schlägt sich während der thermischen 

Endhärtung der ersten Lackschicht auf dieser nieder. 

Durch ein zu niedriges Abluftvolumen während der Endhärtung der ersten Schicht 

kann es zu einem Niederschlag dieses "Kondensates" auf den Leiterplatten kommen, 

wodurch keine einwandfreie Lack-auf-Lack-Haftung erreicht werden kann. 

Um einwandfreie Beschichtungsergebnisse sicherzustellen, sollten Vorversuche durchgeführt 

werden. 

7 Ablüften 

Während des Ablüftens sollen evtl. Lufteinschlüsse zwischen den Leitern entweichen. Außerdem 

werden bei diesem Prozeßschritt schon erste prozentuale Anteile Lösungsmittel aus 

dem Lötstopplack entfernt. Das Ablüften findet bei Temperaturen bis maximal 50°C statt (Eine 

gute Abluftführung ist unbedingt notwendig. Außerdem sollte die Zuluft auch in der ersten





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Zeitphase des Ablüftens sehr gezielt über die Leiterplatten geführt werden können, um eine 

optimale Kantenabdeckung zu erzielen.) 

Die Luftmengen und die Temperatur in der Ablüftzone sollten regelbar sein. Es sollte eine 

Ablüftzeit gemäß den Angaben des Lacklieferanten vorgesehen werden. 

Anmerkung 

Bei hohem Cu-Aufbau (70 µm Basiskupfer) kommt es in der Nähe der Leiter zu hohen Lackschichtdicken. 

Bei nicht ausreichender Abluftzeit oder zu steilem Temperaturprofil der Vortrocknung 

kann diese Lackschichtdicke zu Lösemitteleinschlüssen führen, welche die sogenannten 

„Nadelstiche“ erzeugen. 

8 Vortrocknen 

Die Vortrocknung dient dazu, die in dem Lötstopplack nach dem Ablüften noch enthaltenen 

Lösungsmittel zu entfernen und die Schicht soweit zu trocknen, daß die Beschichtung der 

zweiten Seite bzw. die Belichtung ohne Ankleben oder Abdrücke möglich ist. 

Der Vortrocknungsprozeß arbeitet in einem Zeit-/Temperaturfenster, das je nach eingesetztem 

Lacksystem unterschiedlich ist. Die untere Grenze wird durch die mechanische Festigkeit 

der Lötstoppmaske festgelegt. Der obere Bereich der Vortrocknung, sowohl bzgl. der 

Temperatur wie auch der Zeit, muß so gewählt werden, daß noch keine Startpolymerisation 

der Lötstoppmaske stattfindet und somit die Entwicklung der nicht belichteten Stellen einwandfrei 

möglich ist. Bei der Festlegung der oberen Grenze ist darauf zu achten, daß ggf. 

die Leiterplatten doppelseitig verarbeitet werden, d.h. nach der ersten Vortrocknung die 

zweite Leiterplattenseite direkt anschließend beschichtet und vorgetrocknet wird. Die zuerst 

beschichtete Seite wird also zweimal der Vortrocknung ausgesetzt. 

Grundsätzlich kann die Vortrocknung als reine Konvektionstrocknung ausgelegt werden, ggf. 

mit Integration des Ablüftens, oder als Kombination von Konvektion und IR-Strahlung. 

Diese Kombination bietet in der Regel einen deutlichen Vorteil hinsichtlich des Platzbedarfes. 

(Man arbeitet mit kürzeren Trockenzeiten und höheren Temperaturen.) 

Die reine Konvektionstrocknung benötigt mehr Platz und weist längere Durchlaufzeiten auf. 

Dafür ist es möglich, mit niedrigeren Temperaturen zu arbeiten, wodurch sich folgende Vorteile 

bieten: 

− Der Lötstopplack wird effektiver getrocknet 

− Hierdurch wird die Gefahr reduziert, daß in den unteren Schichten noch größere Lösungsmittelanteile 

verbleiben, wodurch die Auflösung der Lötstoppmaske verschlechtert 

wird. Dies ist besonders bei höheren Lackauftragsmengen von Bedeutung 

− Die Problematik der Abdrücke durch das Transportsystem bei doppelseitiger Verarbeitung 

wird vor allem bei sehr dünnem Laminat reduziert; da die Temperaturbelastung 

deutlich geringer gehalten werden kann, ist eine höhere mechanische Stabilität des Basismaterials 

bei der Vortrocknung gegeben.





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Neben einem ausreichenden Lufthaushalt (Menge Zu-/Abluft) zur wirksamen Abführung der 

Lösungsmittel während der Vortrocknung ist es wichtig, eine ausreichende Kühlung im Auslauf 

der Vortrocknung vorzusehen. 

Die Leiterplattentemperatur sollte nach der Kühlung nicht wesentlich über der Raumtemperatur 

liegen, um mechanische Beschädigungen beim Transport und Abstapeln zu verhindern. 

Nach der Vortrocknung kann bei einer doppelseitigen Verarbeitung die Beschichtung 

der zweiten Seite erfolgen. 

Für eine doppelseitige Beschichtung nach der Vortrocknung sollte das gesamte Transportsystem 

v-förmig ausgelegt oder der Leiterplattentransport so konstruiert sein, daß die Leiterplattenrückseite 

nicht flächig aufliegt, wodurch evtl. Beschädigungen der Beschichtung 

wirksam vermieden werden. 

Anmerkung: 

Bei der Vortrocknung von modernen fotostrukturierbaren Lötstopplacken mit einer kurzen 

Belichtungszeit kann es zu einer Kondensatbildung kommen. Diese Kondensatbildung kann 

verstärkt bei einer Kombination Warmluft/IR-Vortrocknung auftreten. 

Damit dieses Kondensat nicht in den Vortrocknungsofen zurückgeführt wird, ist eine ausreichende 

thermische Trennung von warmer und kalter Luft und ggf. der Einbau einer Kondensatfalle 

vorzunehmen. 

Anmerkung: 

Es ist darauf zu achten, daß die vom Lackhersteller angegebenen maximalen Standzeiten 

zwischen den Prozeßschritten (Vortrocknen - Belichten - Entwickeln) nicht überschritten 

werden, da sonst eine vollständige Freientwicklung unter Umständen nicht mehr gegeben 

ist. 

Anmerkung: 

Bei der Planung von Trocknungsanlagen sollten die Lack- und Trocknerhersteller hinzugezogen 

werden, damit alle relevanten Vorschriften bezüglich Ex-Schutz bzw. Unfallverhütungsvorschriften 

beachtet werden. 

9 Belichten 

Bei der Belichtung werden die Flächen der beschichteten Leiterplatten mit UV-Licht bestrahlt, 

die auf der fertigen Leiterplatte eine Lötstoppmasken-Abdeckung aufweisen sollen. 

Die beim Entwickeln freizuentwickelnden Flächen werden bei der Belichtung mit einer geeigneten 

Fotovorlage abgedeckt. 

Zur Belichtung werden Belichtungsgeräte mit mind. 5 KW-Leistung verwendet. Eine höhere 

Leistung verkürzt die Belichtungszeit und ermöglicht eine höhere Auflösung. Die Belichtungsgeräte 

sollten eine ausreichende Kühlung haben, so daß die Leiterplatten bei der Be-





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lichtung eine Temperatur von ca. 25°C nicht überschreiten, um ein Ankleben oder Markieren 

der Fotovorlage zu vermeiden. 

Die Geräte müssen mit einem Betriebsstundenzähler ausgerüstet sein, da die Nutzungsdauer 

der UV-Brenner nur etwa 1000 bis 1500 h beträgt und die Brenner dann ausgetauscht 

werden müssen. Mit zunehmendem Alter der Lampe verschiebt sich der Wellenlängenbereich. 

Die in die Belichtungsgeräte eingebauten Integratoren sorgen dafür, daß weiterhin die 

entsprechende Energie im richtigen Wellenlängenbereich zur Verfügung steht. Durch die 

Wellenlängenverschiebung werden jedoch die Belichtungszeiten verlängert und die Wärmebelastung 

der Fotovorlage erhöht sich (Ankleben am Lack, Dimensionsstabilität nimmt ab). 

Eine erhöhte Wärmestrahlung bei der Belichtung kann auch durch einen falschen oder defekten 

Brenner erzeugt werden und möglicherweise folgendes Problem erzeugen: 

Durch die höhere Wärmeenergie wird die durch das UV-Licht angeregte Fotoreaktion bei 

den auf langwelliges Licht reagierenden Fotoiniatoren fortgeführt. Diese Reaktion reicht aus, 

um eine genügende Stoufferstufe darzustellen. Die Vernetzungsreaktion/Fotopolymerisation 

der Lackoberfläche, die besonders durch kurzwelliges Licht erreicht wird, ist jedoch nicht 

ausreichend für eine einwandfreie Beständigkeit der belichteten Flächen im Entwicklungsprozeß, 

so daß der Lackfilm bei der Entwicklung angequollen wird. Dies kann dazu führen, 

daß es in Bereichen dünner Lackschichten (auf schmalen Leitern, an den Leiterkanten) zu 

Lackablösungen kommt. 

Es empfiehlt sich aus diesem Grund, sporadisch - jedoch besonders nach einem Brennerwechsel 

- die Härte des Lackfilmes nach der Entwicklung zu überprüfen. Die einfachste Methode 

ist der „Daumennageltest“; die Lackschicht sollte direkt nach der Entwicklung keine 

Kratzer zeigen oder abgeschoben werden können. 

Der Belichtungsrahmen muß ein Vakuum zwischen Leiterplatte und Rahmen ermöglichen. 

Damit Lufteinschlüße zwischen Dia und Leiterplatte vermieden werden, ist die ggf. noch verbleibende 

Luft auszustreichen. 

Anmerkung: 

Die Prozeßschritte Belichten und Entwickeln sind stark voneinander abhängig. Daher sollten 

beide Prozeßschritte immer im Zusammenhang gesehen werden, da sie aufeinander abgestimmt 

werden müssen. So führt z.B. unzureichend vorgetrockneter Lötstopplack das Vakuum 

beim Belichten zu Filmanhaftungen und somit zu Glanzstellen auf der Lötstopplackoberfläche. 

9.1 UV-Brenner 

Zur Belichtung benötigen die Lötstoppmasken eine UV-Bestrahlung mit einer bestimmten 

Wellenlänge bzw. in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Dieser Wellenlängenbereich 

ist bei verschiedenen Lötstoppmasken ggf. sehr unterschiedlich. Es muß für eine optimale 

Belichtung und somit auch Auflösung darauf geachtet werden, daß der Brenner in dem vom 

Lötstopplackhersteller angegebenen Bereich emittiert. Das Emissionsmaximum der Brenner 

wird von den Herstellern durch eine entsprechende Dotierung erreicht. Gebräuchlich sind ei-





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sendotierte Brenner mit einem Emissionsmaximum bei 365 nm und galliumdotierte Brenner 

mit einem Emissionsmaximum bei 410 nm. Bei Wechsel des eingesetzten Lötstopplackes 

muß darauf geachtet werden, daß nicht nur der Brenner, sondern auch der Integrator, der 

die Strahlungsenergie mißt und bei nachlassender Belichtungsenergie die Belichtungszeit 

verlängert, ggf. ausgewechselt werden muß. 

Die Reflektoren des Strahlers müssen so konstruiert sein, daß der gesamte Belichtungsrahmen 

mit der gleichen Lichtenergie (±10%) ausgeleuchtet wird. 

Bei wassergekühlten Brennern (empfohlen, um eine niedrige Temperatur beim Belichten zu 

erzielen) ist, um eine Energiereduzierung zu vermeiden, beim Brennerwechsel auch die Glasummantelung 

auf Verfärbung zu kontrollieren. 

9.2 Fotovorlage 

Als Fotovorlage können Diazo-/ oder Silberhalogenidfilme verwendet werden. 

Die Vor- und Nachteile der Fotovorlagen sind gegeneinander abzuwägen: 

− Bei einer optischen Registrierung sind Diazofilme besser geeignet, da man durch die UVundurchlässigen 

Stellen sehen und somit das Layout besser mit der Vorlage in Übereinstimmung 

bringen kann 

− Die Auflösung der Lötstoppmaske ist u.a. auch vom Abstand der Fotovorlage zur Lötstoppmaske 

bei der Belichtung abhängig (Unterstrahlung). Diazofilme sind zwar elastischer 

als Silberhalogenfilme und schmiegen sich der Leiterstruktur besser an; dafür sind 

sie dicker als Silberhalogenidfilme, wodurch dieser Vorteil aufgewogen wird 

− Silberhalogenidfilme heizen besonders bei sehr großen, abgedeckten Stellen die Lötstoppmaske 

bei der Belichtung stärker auf und können das Kleben an der Lötstoppmaske 

verstärken (nur bei schlecht gekühlten Brennern von Bedeutung) 

− Die Fotovorlagen absorbieren bei der Belichtung einen Teil der UV-Energie. Diazofilme 

absorbieren ca. 50% der UV-Energie, Silberhalogenidfilme ca. 25%. 

Der Einsatz von sogenannten Schutzfolien, die auf die Filmschicht laminiert werden und eine 

Filmbeschädigung reduzieren, ist sehr sorgfältig zu prüfen. Diese Schutzfolien absorbieren 

zusätzlich UV-Energie und vergrößern den Abstand zur Lötstoppmaske. Dadurch wird das 

Auflösevermögen der Lötstoppmaske durch Unterstrahlung reduziert sowie die Belichtungszeit 

verlängert. 

Bei der Belichtung ist darauf zu achten, daß die Filmvorlage kleiner oder maximal gleich 

groß wie der Leiterplattennutzen geschnitten wird, damit zwischen Filmvorlage und Lötstoppmaske 

ein Vakuum aufgebaut werden kann bzw. durch eine durch das Vakuum am 

Rand hochgedrückte Filmvorlage keine Mißregistrierung im Randbereich entsteht. Die Filmvorlage 

wird immer mit der beschichteten Seite auf die Lötstoppmaske aufgelegt. 

9.3 Belichtungsenergie 

Die für den Lötstopplack notwendige Belichtungsenergie wird von den Lackherstellern angegeben. 

Es wird die benötigte Wellenlänge des UV-Brenners (in nm) und die Belichtungse-





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nergie in mJ/cm² oder die nach der Entwicklung resultierende Graustufe oder beide Werte 

angegeben. Bei der Messung der Belichtungsenergie mit einem Meßgerät ist darauf zu 

achten, daß das verwendete Meßgerät mit dem Gerät des Lötstopplackherstellers abgeglichen 

wird, da die Geräte unterschiedlicher Hersteller sehr unterschiedliche Werte, je nach 

verwendeter Meßsonde, anzeigen. Grundsätzlich ist darauf zu achten, daß das Meßgerät für 

den entsprechenden Wellenlängenbereich geeignet ist. 

Bei der Bestimmung der Graustufe wird ein in mehreren Stufen (in der Regel 21 Stufen) immer 

lichtundurchlässig werdender Filmstreifen auf die Löstoppmaske gelegt und mit unterschiedlichen 

Belichtungsenergien bestrahlt. Nach dem Entwicklungsprozeß wird die Stufe 

beurteilt, die gerade noch abgewaschen/entwickelt wurde. Es wird die Belichtungszeit gewählt, 

bei der die Graustufe erreicht wird, die der Lötstopplackhersteller angibt. In der Praxis 

hat sich bei Applikationsverfahren, bei denen Löcher und Durchkontaktierungen mit Lötstopplack 

beschichtet werden, eine Kombination beider Methoden bewährt. Mit dem Belichtungsgerät 

wird die generelle Belichtungszeit für Leiterplatten mit Durchkontaktierungen bis 

zu 4 mm eingestellt. Für Leiterplatten, die aufgrund von sehr großen Löchern oder Langlöchern 

eine verlängerte Entwicklungszeit benötigen, ist zuerst die Entwicklungszeit zu bestimmen, 

die zur Freientwicklung dieser Löcher notwendig ist. Dann wird durch Belichtungstests 

mit dem Stufenkeil festgelegt, welche Belichtungszeit anzuwenden ist. 

Die Belichtungsenergie muß immer in den angegebenen Grenzen des Lackherstellers gehalten 

werden, da eine Unterbelichtung zu einer stärkeren Unterspülung, eine Überbelichtung 

zu einer Unterstrahlung der Fotovorlage führt. Beide Effekte verschlechtern die Auflösung. 

Außerdem steigt bei einer Überbelichtung die Gefahr der Durchbelichtung auf der 

zweiten Leiterplattenseite. 

Bei dünnem Basismaterial (< 1 mm) ist in einem Belichtungs- und Entwicklungstest zu klären, 

ob es nicht zu Durchbelichtungen bei den vorgegebenen Belichtungsparametern 

kommt. Besonders gefährdet sind doppelseitige SMD (surface mounted devices)-Layouts, 

bei denen die Pads auf beiden Seiten nicht deckungsgleich sind. Im Falle von Durchbelichtungen 

müssen diese Leiterplatten einseitig verarbeitet werden oder lichtundurchlässiges 

Basismaterial zur Anwendung kommen. 

Eine optimale Belichtung, verbunden mit einer optimalen Entwicklung, ist immer dann gegeben, 

wenn die Stegbreite auf der Fotovorlage mit der Stegbreite auf der Leiterplatte übereinstimmt. 

10 Haltezeit 

Nach der Belichtung wird, je nach Lacksystem, eine Haltezeit empfohlen. Dieser Prozeßschritt 

dient dazu, die während der Belichtung angeregte fotochemische Reaktion zu optimieren 

und sollte unbedingt durchgeführt bzw. eingehalten werden. Zur Reduzierung der 

Belichtungszeit wird für einige Lacksysteme empfohlen, nach der Belichtung die Leiterplatten 

kurzzeitig zu erwärmen (thermo-bump). Um das recht enge Prozeßfenster für die sen 

"thermo-bump" einzuhalten, sollte dieser Schritt on-line automatisiert werden.


11 Entwickeln 

Anmerkung: 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 18 

Die Prozeßschritte Belichten und Entwickeln sind stark voneinander abhängig. Daher sollten 

beide Prozeßschritte immer im Zusammenhang gesehen werden, da sie aufeinander abgestimmt 

werden müssen. 

11.1 Entwicklermedien 

Entspechend der Löslichkeit der in den jeweiligen Lacken zum Einsatz kommenden Harze, 

sind die Entwicklermedien unterschiedlich und somit variieren auch die Entwicklungsprozesse 

etwas. 

11.1.1 Polyalkoholentwicklung 

Bei der Entwicklung in Polyalkoholen handelt es sich um einen physikalischen Löseprozeß. 

Der bei der Vortrocknung angetrocknete und bei der Belichtung nicht belichtete Lack wird 

wieder in Lösung gebracht. Für die Lösegeschwindigkeit sind das Entwicklermedium, die 

Entwicklertemperatur und die Entwicklerbeladung verantwortlich. Entwicklungsprozesse in 

Polyalkoholen sollten relativ kalt gefahren werden (ca. 25°C), da der Entwicklungsprozeß 

auch bei niedrigen Temperaturen recht zügig abläuft, und höhere Temperaturen das Ergebnis 

an den Flanken (Unterspülen) negativ beeinflussen. Da die zur Entwicklung eingesetzten 

Polyalkohole ein mehr öliges Fließverhalten aufweisen, erhitzt sich die Entwicklerlösung 

durch das Umpumpen relativ schnell. Um die Entwicklungstemperatur niedrig zu halten, ist 

für eine ausreichende Kühlung zu sorgen. Damit die Einwirkung des Entwicklers auf den 

Lötstopplack beendet wird, muß unmittelbar nach der Entwicklerzone eine Wasserzone folgen. 

11.1.2 Wäßrig-alkalische Entwicklung 

Der Begriff wäßrig-alkalische Entwicklung ist zwar eingeführt, aber eigentlich falsch gewählt. 

Nach der allgemeinen Formel : 

Säure + Lauge => Salz + Wasser 

wird bei der Entwicklung die Carboxylgruppe im Harz des Lackes mit Soda zu einem wasserlöslichen 

Salz umgesetzt. Dieses Salz wird dann mit Wasser gelöst und abgespült. Dieser 

Entwicklungsprozeß benötigt eine gewisse Reaktionstemperatur. Somit sollte der Entwicklungsprozeß 

in der Regel bei Temperaturen von > 30°C gefahren werden. Grundsätzlich 

laufen wäßrig-alkalische Entwicklungsprozesse etwas schneller ab als in Polyalkohol. Ein 

Stoppen des Prozesses durch eine Wasserspülung ist ebenfalls notwendig. 

11.2 Entwicklungsprozeß 

Beim Entwickeln sind einige grundsätzliche Überlegungen vom Entwicklungsmedium unabhängig.


11.2.1 Randabdeckung 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 19 

Beim Prozeßschritt Entwicklung soll die Lötstoppmaske von den Flächen der Leiterplatte 

entfernt werden, die bei der Belichtung durch die Fotovorlage abgedeckt waren. Hier stellt 

sich zuerst die Frage, wie die Randbereiche der Leiterplatte bzw. des Leiterplattennutzens 

behandelt werden. Es bietet sich in der Regel an, den Rand völlig zu belichten, da sonst der 

Entwickler schneller mit abgelöstem Lack beladen würde, und ein freientwickelter Rand bei 

Nachfolgeprozessen mitbehandelt werden muß (Hot-Air-Leveling, chem. Ni/Au oder andere 

Prozesse). Wenn die Frage, ob der Rand mit Lötstoppmaske bedeckt sein soll oder nicht, 

von der jeweiligen Philosophie in der Fertigung abhängig sein kann, muß auf jeden Fall darauf 

geachtet werden, daß Belichten oder Nichtbelichten des Randes eindeutig durchgeführt 

wird. Ein großes Problem verursacht ein nicht lichtdicht abgedeckter Rand. Beim Entwickeln 

bildet sich ein nicht vollständig abentwickelbarer „Schmier“ der sich auf das Transportsystem 

des Entwicklers setzt und auf freientwickelte Stellen wieder abgestempelt wird . Es entstehen 

Stellen, die für Nachfolgeprozesse nicht benetzbar sind. 

11.2.2 Entwicklung aus Durchkontaktierungen 

Wenn bei der Applikationsmethode Lötstopplack in die Löcher und Durchkontaktierungen 

gebracht wurde (dies gilt besonders für die Applikation im Vorhanggießverfahren) ist die 

Entwicklung aus den Löchern besondere Beachtung zu schenken. Bei der Entwicklung von 

derart prozessierten Leiterplatten ist es wichtig, mit einem relativ hohem Sprühdruck (ca. 4 

bar) und Fachstrahldüsen zu arbeiten. Die Düsen müssen in einem Winkel von ca. 60° zur 

Leiterplattenoberfläche geneigt sein, damit der Entwickler möglichst lange und mit einem 

möglichst hohen Druck auf den Lack in der Durchkontaktierung einwirken kann. Die Entwicklungszeit 

richtet sich bei solchen Leiterplatten nach der Zeit, die benötigt wird, um den 

Lack aus den Löchern zu entfernen. Bei diesen Entwicklungsbedingungen wird automatisch 

ein höheres Unterspülen erzielt, weil diese Bereiche eigentlich zu lange entwickelt und somit 

zu stark angegriffen wurden. 

Wenn bei der Applikationsmethode so gut wie kein Lack in Löcher eingebracht wurde (dies 

gilt vor allem für die Applikationsmethode Siebdrucken), kann die Entwicklungszeit deutlich 

reduziert werden. Auch der Sprühdruck kann auf ca. 2 bar reduziert werden. Durch diese 

Maßnahmen ist das Unterspülen geringer, und es wird möglich, wesentlich feinere Stege 

darzustellen. 

Diese Überlegungen gelten für Löcher ca. > 0,4 mm. Bei kleinen Löchern gelten andere Bedingungen. 

Hier werden bei jeder Applikationsmethode die Löcher mehr oder weniger vollständig 

gefüllt. Um eine Entwicklung zu erreichen, muß möglichst häufig Entwickler an die 

zu entwickelnde Stelle gebracht werden. Dies ist bei verstopften Löchern nicht ohne weiteres 

möglich. Der Lösungsansatz kann hier nur heißen: im ersten Drittel des Entwicklungsprozesses 

mit hohem Druck und senkrecht stehenden Düsen die Durchkontaktierung für die 

Entwicklerlösung durchlässig sprühen. Im weiteren Entwicklungsprozeß mit wenig Druck die 

Durchkontaktierungen gründlich durchströmen, um das beschriebene Entwicklerangebot an 

den Lack in den Löchern heranzuführen. 

Für die Freientwicklung aus kleinen Löchern hat sich die Zwangsdurchflutung mit Schwalldüsen 

bestens bewährt.





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 20 

1. 90° Sprühwinkel 2. Öffnen der Löcher 3. Schwalldüsen 

Skizze Entwickeln 

Skizze Entwickeln 

11.2.2 Filtration der Entwicklerlösung 

Die Entwicklerlösung wird vor allem in der ersten Entwicklerzone sehr stark mit herausgelösten 

Lackbestandteilen beladen. Um die Verquetschung dieser Lackreste auf schon freientwickelte 

Stellen zu verhindern, sollte der Entwickler immer über ein geeignetes Filtersytem 

geführt werden. Ebenfalls ist es empfehlenswert, den Entwickler in der ersten Entwicklerkammer 

über eine Zentrifuge zu führen. Dadurch werden Feststoffanteile zu einem hohen 

Maß abgesondert und der Reinigungsaufwand des Entwicklers stark minimiert.


11.2.3 Austausch der Entwicklerlösung 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 21 

Für eine stabile Prozeßführung ist es angebracht, die Entwicklerlösung permanent (über einen 

Leiterplatteneinlaufsensor gesteuert) zu erneuern (bleed and feed). Der Sättigungsgrad 

der Entwickler wird i.d.R. in Prozent angegeben. Die durchschnittlich entwickelte Fläche 

kann statistisch überschlagen und die benötigte Menge Entwicklerlösung errechnet werden. 

Eine Prozeßkontrolle der Beladung sollte parallel auf jeden Fall durchgeführt werden. Vielfach 

ist eine sehr schnelle und aussagekräftige Überprüfung durch das Bestimmen des spezifischen 

Gewichtes der Entwicklerlösung möglich. 

Anmerkung: 

Das spezifische Gewicht ist sehr stark von der Temperatur abhängig. 

Bei der Berechnung der benötigten Menge Entwickler sollte ferner bedacht werden, ob in 

dem Entwickler auch fehlbeschichtete Leiterplatten abgewaschen werden sollen. Da hierbei 

eine große Menge Lack dem Entwickler zugeführt wird, muß dies bei der Berechnung berücksichtigt 

werden. Grundsätzlich sollte man das Abwaschen nicht im Entwickler durchführen, 

da das Transportsystem durch solche Aktionen sehr stark verschmutzt wird. Ggf. kann 

der „Abwasch“ gesammelt und vor dem nächsten Reinigungszyklus durchgeführt werden. 

11.2.4 Übergangszone Entwickler - Wasserspüle 

Die Übergangszone zwischen Entwicklerzone und Wasserspüle ist ein sehr kritischer Bereich 

bei dem gesamten Prozeß Entwicklung. Der offensichtlichste Punkt ist, daß kein Entwicklermedium 

in die Wasserzone verschleppt werden darf. Hierzu werden Abquetschwalzen 

und Luftmesser eingesetzt. Die installierten Luftmesser dürfen das Entwicklermedium 

nicht in die Wasserzone sprühen, auch die aus den Durchkontaktierungen herausgeblasene 

Entwicklerlösung darf nicht in den Rücklauf der Wasserspüle geführt werden. 

Die Abquetschwalzen dürfen auf keinen Fall trocken laufen. Zwischen den freientwickelten 

Lackflanken befinden sich angelöste Lackreste. Durch die Abquetschwalzen werden diese 

Reste mit dem überzähligen Entwicklermedium herausgepreßt. Wenn sich diese Reste auf 

den Abquetschwalzen festsetzen können, werden sie zu einem späteren Zeitpunkt willkürlich 

auf einer anderen Stelle der Leiterplatte abgestempelt und führen zu einer Fehlstelle. 

Um hier Fehler zu vermeiden, sollten die Abquetschwalzen an der Entwicklerseite ständig 

mit Entwicklermedium benetzt werden. 

Noch kritischer sind die Abquetschwalzen am Einlauf der Wasserspülung. Diese Walzen 

sollten so mit Wasser besprüht werden, daß sich auf den in die Wasserzone einlaufenden 

Leiterplatten ein See bildet. Mit diesem Wasser werden gelöste Lackbestandteile abgespült. 

Nach der Spülung der Leiterplatten mit Wasser werden die Leiterplatten in einem Trockner 

durch Warmluft so getrocknet, daß sie ohne Wasserrückstände die Entwicklermaschine 

verlassen. 

11.2.5 Wartung des Entwicklers 

Der Wartungsaufwand für den Entwickler ist stark von der Belastung abhängig. Empfehlenswert 

ist eine wöchentliche Komplettreinigung. Mindestens zum Schichtwechsel sollten 

die Transportwalzen gereinigt werden, die oben beschriebenen Abquetschwalzen ggf. noch





VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 22 

häufiger. Ebenfalls sollten die Düsenstöcke mind. zum Schichtwechsel auf verstopfte Düsen 

überprüft werden. 

12 Optische Kontrolle 

Nach der Entwicklung sollte eine optische Kontrolle auf Freientwicklung, Freientwicklung aus 

den Durchkontaktierungen, Registriergenauigkeit und Fehlstellen durchgeführt werden. 

Nach dem Prozeßschritt Entwickeln können Leiterplatten, die eine oder mehrere der o.g. 

Fehlerbilder zeigen, abgewaschen werden. Nach der Endhärtung ist der Lackfilm so stabil, 

daß ein Strippen nicht mehr möglich ist. 

13 Thermische Härtung (Endhärtung) 

Bei der Endhärtung wird die chemische Vernetzung der Lackkomponenten vollzogen. Dieser 

Prozeß ist für die mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der Lötstoppmaske 

verantwortlich. Daher ist die Einhaltung der vom Hersteller angegebenen Parameter 

zwingend notwendig. 

Ob die Endhärtung in einem Kammerofen oder einem Durchlaufofen durchgeführt wird, ist 

nicht qualitätsrelevant. 

Es ist jedoch wichtig, daß : 

− die vom Lötstopplackhersteller angegebene Temperatur im gesamten Ofenraum gleichmäßig 

erreicht wird 

− in der Anfangsphase der thermischen Härtung eine optimale Führung der Um- und Abluft 

erfolgt, so daß es nicht zu einer Kondensatbildung kommen kann 

− die eigentliche Einbrennzeit erst mit dem Zeitpunkt beginnt, ab dem die Leiterplatten die 

spezifizierte Temperatur erreicht haben (Objekthaltezeit), wobei zu beachten ist, daß die 

Leiterplattendicke die Aufheizzeit erheblich beeinflußt. 

Für ein problemloses Handling sollten die Leiterplatten bei Durchlauföfen am Ende des Einbrennprozesses 

auf Temperaturen leicht oberhalb der Raumtemperatur abgekühlt werden. 

Bei Standöfen ist es empfehlenswert, den Ofen während des gesamten Einbrennens zu verriegeln. 

Im Rahmen der Qualitätssicherung wird daduch sichergestellt, daß der Ofen nicht 

zwischendurch geöffnet werden kann, wodurch die vorgegebene Einbrenntemperatur unkontrolliert 

abgesenkt würde. 

Anmerkung : 

Die unter Punkt 8 gemachte Anmerkung zum Thema Kondensat gilt für die Endhärtung 

analog.


14 UV Nachvernetzung 




VDE/VDI 

3711, 

Blatt 5.5 

Seite 23 

Von einigen Lötstopplackherstellern wird eine zusätzliche UV-Nachvernetzung nach der 

thermischen Endhärtung empfohlen, um bestimmte Eigenschaften der Lötstoppmaske zu 

erhöhen (z.B. verbesserte ionische Kontamination). Diese Nachvernetzung kann bei Durchlauf-Endhärteöfen 

direkt hinter dem Ofen online integriert werden. Eine regelmäßige Überwachung 

der Strahlerleistung und die Protokollierung des Strahleralters über einen Betriebsstundenzähler 

ist zur Qualitätssicherung unbedingt notwendig. 

Bei einer Schliffuntersuchung kann bei vielen Lötstoppmasken nach der UV-Nachvernetzung 

eine schwarze Trennlinie in der Maske erkannt werden. Dies ist eine einfache 

Überprüfungsmöglichkeit, ob die UV-Nachvernetzung durchgeführt wurde, erlaubt jedoch 

keine Aussage über die eingesetzte Strahlungsenergie. 

Schlußbemerkung: 

Die Bereiche Arbeits- und Umweltschutz sind einem sehr schnellen Wechsel unterworfen. 

Aktuelle und detaillierte Angaben zu Arbeitssicherheit, Umweltschutz, Abfallwirtschaft, Lagerung, 

Handhabung, TA-Luft sowie weitere Kennzeichen sind den entsprechenden Sicherheitsdatenblättern 

der Lacklieferanten zu entnehmen. 

Die detaillierten Angaben zu den einzelnen Prozeßschritten und die umfassenden Hinweise 

auf mögliche Fehlerquellen sowie auch deren Vermeidung lassen erkennen und machen 

deutlich, daß eine sorgfältige Einhaltung aller Prozeßparameter unbedingt notwendig ist. 

Diese Richtlinie sollte daher nicht nur zur Schulung für Berufseinsteiger, sondern auch für 

Nachschulungen und zur Fehlererkennung und Fehlervermeidung genutzt werden.


Allgemeines 

Verfahren zur Erhaltung der Lötbarkeit 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 1 

Neben einer zunehmenden Miniaturisierung der Leiterplatte werden auch bezüglich der 

unterschiedlichen Verbindungstechnologien erhöhte Anforderungen an die Leiterplatte 

gestellt. 

Gute Lötbarkeit ist ein wichtiger Faktor bei der Weiterverarbeitung von Leiterplatten. Eine 

Korrosion des Kupfers muß verhindert werden. Um dies zu erreichen, können nachfolgende 

Verfahren angewandt werden. 

Gegenwärtig überwiegt der Anteil von Leiterplatten, die mit bedrahteten Bauelementen und 

SMT bestückt werden, bei denen das Löten als Montagetechnik Anwendung findet. Für die 

Lötverfahren haben sich Zinn/Blei-Überzüge im HAL-Verfahren aufgebracht bewährt. Der 

Marktanteil hierbei beträgt weit über 50 %. 

Auch in Zukunft wird die Heißverzinnung eine wichtige Rolle spielen, da die HAL-Oberfläche 

eine herausragende Position bezüglich des Lotdurchstiegs während des Wellenlötprozesses 

einnimmt. Durch den verstärkten Einsatz von Verbindungstechnologien wie Drahtbonden 

oder Leitkleben von Pitchgrössen kleiner 0,5 mm sind neue, funktionelle Endschichten für 

Leiterplatten zwingend notwendig geworden. Dem Leiterplattenhersteller stehen eine 

Vielzahl von Beschichtungsverfahren wie HAL, Walzenverzinnung, Chemisch Zinn, 

Chemisch Nickel/Gold, Organische Beschichtung, Chemisch Palladium und Chemisch Silber 

zur Verfügung. 

Die Oberflächen, Galvanisch Nickel/Gold sowie Galvanisch Silber und die Lotdepot- 

Techniken werden bei den vorgestellten Alternativverfahren nicht berücksichtigt. 

Für die Kostendarstellung in den einzelnen Verfahrensbeschreibungen werden folgende 

Annahmen getroffen: 

- Durchsatz: 250 m 2 Zuschnitt pro Tag 

- Aktive Oberfläche: 15 % (30 dm 2 freies Kupfer pro 1 m 2 Zuschnitt) 

- Schichtdicken: 

Chemisch Nickel/Gold 5 µm Ni 0,1 µm Au 

Chemisch Palladium 0,2 µm Pd (Löten) 

0,6 µm Pd (TS-Bonden) 

Chemisch Silber 0,15 µm - 0,3 µm Ag 

Chemisch Zinn 0,8 µm Zinn 

Organische Beschichtung 0,15 µm - 0,5 µm. 

Es werden lediglich die relativ einfach erfassbaren Werte für Chemikalienverbrauch sowie 

die anteiligen Neuansatzkosten der einzelnen Behandlungsbäder berücksichtigt. 

Nicht berücksichtigt werden z. B. die Kosten für Entsorgung, Energie, Anlagenabschreibung, 

Anlagenbedienung, Wartung und Instandhaltung, da diese Aufwendungen stark 

betriebsspezifisch sind.



Schematische Inhaltsdarstellung Pkt. 

Verfahrensbeschreibungen 

Chemisch Nickel Sudgold 

Chemisch Palladium 

Chemisch Silber 

Chemisch Zinn 

Hot Air Levelling 

Organische Beschichtung 

Walzenverzinnung 

Aufschmelzen mittels flüssiger Medien 

Aufschmelzen mittels Infrarotstrahlung 

Konservieren durch Lackieren 

Arbeitssicherheit und Umweltschutz 

Zusammenfassung 

1 

1.1 

1.2 

1.3 

1.4 

1.5 

1.6 

1.7 

1.8 

1.9 

1.10 

2 

3 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 2


1 Verfahrensbeschreibungen 


Im folgenden werden die verschiedenen Beschichtungsverfahren vorgestellt. 

1.1 Chemisch Nickel/Sudgold 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 3 

Das Chemisch Nickel/Sudgold-Verfahren hat für hochwertige Leiterplatten weltweite 

Marktakeptanz gefunden. Moderne Bestückungstechnologien, wie direkte 

Chipverbindungstechnik (Chip On Board, COB) oder die Oberflächenbestückung von 

Bauteilen (Surface Mounting Technology, SMT) stellen höhere Anforderungen an die 

Oberflächengüte für immer feiner Rastermaße (Fine Pitch). 

Chemisch Nickel/Sudgold hat sich für Löt- und Drucktastenanwendungen und für die 

Bondtechnik mit Aluminiumdraht als ideale Oberfläche erwiesen. 

Üblicherweise wird nach der Lötstopplack-Applikation eine 4-5 µm dicke chemisch 

abgeschiedene Nickelschicht und etwa 0,04-01 µm Sudgold aufgebracht. Die Chemisch 

Nickel/Sudgold-Oberfläche zeichnet sich aus durch: 

• erhöhte Bestückungssicherheit durch eine vollkommen ebene Oberfläche 

• erhöhte Zuverlässigkeit durch konstante Schichtdicken 

• erhöhte Korrosionsfestigkeit und Lagerbeständigkeit, da sämtliche Kupferober- 

• flächen samt Flanken beschichtet sind 

• erhöhte Produktionssicherheit auch für High Tech Produkte; feinste Strukturen, 

• dünne Bohrungen und Sacklöcher werden zuverlässig bedeckt 

• hohe Zuverlässigkeit auch bei Mehrfachlötungen 

• kostengünstiges Verfahren für Bondtechnik mit Alu-Draht. 

Hauptanwendungsgebiete sind Telekommunikationsindustrie, Automobilelektronik und 

Computerindustrie. 

Verfahrensablauf 

Das Chemisch Nickel/Sudgoldverfahren wird in Vertikaltechnik in Korbanlagen eingesetzt. 

Nach Reinigungs- und Anätzprozeßstufen folgt eine Aktivierung, dann das chemische 

Nickelbad mit Temperaturen von 80 - 90 °C und einer Expositionszeit von 12 - 20 Minuten, 

danach das Sudgoldbad, Temperatur: 60 - 90 °C, 8 - 12 Minuten. Entsprechende Spülbäder 

und Trocknung der Teile folgen nach. 

Das Verfahren ist abwassertechnisch unproblematisch.



VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 4 

Prozeßfolge Temperatur Zeit Wannenmaterial Anlagentechnik 

[°C] [Min] 

Reinigen 

Kaskadenspülen 

40 - 60 2 - 4 PP, PVC Heizung, Umwälzung 

Anätzen 


20 - 30 1 - 3 Umwälzung 

Dekapieren 20 - 25 0,5 - 5 PP, PVC 

Aktivieren 


20 - 30 0,5 - 7 PP, PVC Umwälzung 

Chemisch Nickel 


80 - 90 12 - 20 PPu, V4A Heizung, Umwälzung, Filtration, 

Autodosierung 

Sudgold 

Sparspülen 


(DI-Wasser) 

Trocknen 

60 - 90 8 - 12 PPu Heizung, Umwälzung, Filtration 

evtl. Ionenaustauscher 

Das Wannenmaterial der Spülbäder sollte aus PVC oder PP sein. 

Löten 

Chemisch Nickel/Sudgold-Oberflächen eignen sich für das Wellenlötverfahren in Sauerstoffoder 

Stickstoffatmosphäre und für Umschmelzverfahren mit Lötpasten, sowie für deren 

Kombination und entsprechende Mehrfachlötungen. 

Bonden 

1. Ultrasonic Bonding 

In Verbindung mit Chemisch Nickel/Sudgold-Oberflächen wird zumeist mit Aluminiumdraht 

gebondet. Auch nach Alterung bleiben die guten Bondeigenschaften erhalten. 

2. Thermosonic Bonding 

Neuerdings können mit einem speziellen Sudgoldbad Goldschichten von 0,3 µm bis 0,5 µm 

auf Nickel abgeschieden werden. Diese Schichten sind geeignet für das Thermosonic Bond- 

Verfahren mit Gold-Draht.



Voraussetzungen für gute Bondergebnisse sind: 

• gleichmäßig strukturierte Oberfläche mit einer auf das Bondigverfahren individuell 

abgestimmten Mikrorauhigkeit 

• eine angepaßte Systemhärte der chem. Nickelschicht von etwa HV 

• dem Bondverfahren angepaßte Goldschichtdicke 

• eine saubere Oberfläche (frei von organischen Rückständen, Fingerprints, 

Oxiden). 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 5 

Die Bondergebnisse hängen in hohem Maße ab vom Gerätetyp des Bonders, von den 

Bondparametern, von Dicke und Material des Drahtes und von der Bondprüfung selbst. 

Alle Parameter sollten bei Qualifikationen festgelegt werden. Zur Qualitätssicherung sind 

Eingangsprüfungen oder besser eine laufende Bondkontrolle empfehlenswert. Siehe VdL 

Spezifizierung der Bondbarkeit, VdL Schrift 1, Ausgabe 

August ‘96. 

Drucktastaturanwendungen 

Anstelle von Karbonoberflächen, die im Siebdruckverfahren aufgebracht werden, kommen 

heute vermehrt Chemisch Nickel/Sudgold-Oberflächen zur Verwendung. Untersuchungen 

und Praxisergebnisse haben im Langzeitverhalten sehr gute Ergebnisse gezeigt. 

Basismaterial 

Das Chemisch Nickel/Sudgold-Verfahren wird erfolgreich angewandt auf: 

FR4 

Teflon 

Starr Flex 

Polymid 

Cyanat-Ester 

Keramik. 

Nicht aufgeführte Materialien sind im Einzelfall auf Kompatibilität zu testen. 

Lötstopplack 

Die Lötstopplack-Applikation ist vor oder nach der Vergoldung möglich. Für die selektive 

Vergoldung steht eine Vielzahl von unterschiedlichen Lacksystemen zur Verfügung. Bisher 

haben sich Lacksysteme mit einem hohen Epoxydharzanteil bewährt. Auf die Wahl des 

Lötstopplackes sollte ein besonderes Augenmerk gerichtet werden.


Wichtige Kriterien sind: 


• gute chemische und physikalische Resistenz gegenüber den eingesetzten Bädern 

• gute Haftfestigkeit auf dem Substrat 

• kein Auslösen von Füllstoffen oder Pigmenten aus dem Lacksystem. 

Viele moderne Lacksysteme erfüllen diese Forderungen. 

Kosten 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 6 

Die Kosten des Verfahrens liegen bei 20,- bis 35,- DM pro m 2 Zuschnitt bei 30 dm 2 aktiver 

Kupferoberfläche. Dies beinhaltet die Prozeßkosten incl. Ausschleppungsverlusten und 

Edelmetall-/Metallkosten ohne Investitions- und Personalkosten. 

1.2 Chemisch Palladium 

Prozeß 

Ein Verfahren zur direkten, chemischen Abscheidung von Palladium auf Leiterplatten, wobei 

die Abscheidung von Palladium unterschiedlicher Schichtdicke von 0,1 µm bis 1,0 µm und 

mehr durch die Nutzung spezieller Reduktionsmittel möglich wird. 

Die Prozeßfolge des Verfahrens als Alternative zum Hot Air Levelling (HAL) umfaßt vier 

aktive Prozeßschritte. Nach der üblichen Reinigung der Leiterplatten und Mikroätzung der 

freien Kupferflächen erfolgt zunächst die Aktivierung des Kupfers. Die Aktivierung erzeugt 

durch Ladungsaustausch mit dem Kupfer eine sehr dünne, gleichmäßige Palladiumschicht 

von ca. 20 Nanometer Palladium. Das anschließende, chemisch arbeitende Palladiumbad 

verstärkt die dünne Aktivierungsschicht bis zur gewünschten Schichtdicke ohne eine weitere 

Zwischenschicht. 

Die gesamte Prozeßfolge mit den Arbeitsparametern Zeit und Temperatur stellt sich wie folgt 

dar: 

Saurer Reiniger 3 - 5 Min. 35 - 45 °C 

Kaskaden-Spüle 2 x 1 Min. RT 

Ätzreiniger 2 - 3 Min. 25 - 35 °C 


Vortauchen 1 - 3 Min. RT 

Aktivator 3 - 5 Min. 25 - 35 °C 

(vorzugsweise 30 °C) 


Chemisch Palladium 3 - 12 Min. 

50 - 70 °C 

(je nach Schichtdicke) 


Warmspüle 1 Min. 50 - 70 °C 

Trocknen ca. 10 Min. 60 - 70 °C


Das Verfahren verfügt über folgende Vorteile: 


• niedrige Arbeitstemperaturen 

• einfache Analytik 

• hohe Kompatibilität auch mit wäßrig entwickelbaren Lötstopplacken 

• Einsatz in Horizontalanlagen vorgesehen. 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 7 

Für die Überwachung der beiden Bäder kann ein Palladium-Controller eingesetzt werden. 

Damit werden der pH-Wert und die Palladiumkonzentration gemessen und geregelt. 

Die Abscheidungsgeschwindigkeit bleibt über das gesamte Badalter konstant, ohne daß 

Badparameter verändert werden müssen. 

Die autokatalytische Abscheidung von Palladium wird hauptsächlich von der Temperatur und 

dem pH-Wert bestimmt. Der Einfluß der Palladium-Konzentration ist von untergeordneter 

Bedeutung. 

Wie bei vielen autokatalytisch arbeitenden Bädern muß turnusmäßig gestrippt werden. Der 

Behälter des Palladium-Bades ist bei einer Palladium-Wildabscheidung zu strippen. 

Anlagentechnik 

Das Verfahren wird in Korbtechnik angewendet. Die Behälter zur Palladiumabscheidung 

werden aus Polypropylen-natur gefertigt. Eine Warenbewegung ist erforderlich. 

Bis auf die Spülkaskaden nach dem Sauren Reiniger und dem Aktivator sind für alle 

Spüleinrichtungen Lufteinblasungen vorzusehen. Während beim Aktivator keine 

Lufteinblasung erfolgen darf, ist für das Palladium-Bad eine Lufteinblasung unterhalb der 

Heizkörper zu installieren. Die Konfiguration der Palladiumbehälter ist ähnlich der Chemisch 

Nickelbehälter. 

Die Behälter für den Aktivator und das Palladium-Bad brauchen eine Umlauffiltration. 

Nach dem Palladium-Bad kann eine Standspüle zur Rückgewinnung ausgeschleppten 

Palladiums installiert werden. Das Wasser der Standspüle muß täglich gewechselt werden. 

Für die Schlußkaskade der Warmspüle und für alle Aktivbäder ist vollentsalztes Wasser zu 

verwenden. 

Das Verfahren ist abwassertechnisch unproblematisch. 

An jedem Aktivbad wird über eine Randabsaugung die Abluft zu eine Abluftwäscher geleitet 

und vor dem Ausblasen gereinigt.


Anwendung und Kosten 


VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 8 

Im praktischen Test hat sich gezeigt, daß eine Schicht von 0,2 µm Pd ausreichend ist, um 

Mehrfachlötungen zu bestehen. Ebenfalls unter Produktionsbedingungen wurde 

nachgewiesen, daß eine Lötbadkontamination durch Palladium keinen relevanten Einfluß auf 

die Lötqualität hat. 

Bezug nehmend auf die vielfältigen Anwendungsgebiete des Verfahrens, sind in der 

nachstehenden Übersicht, neben den erforderlichen Schichtdicken, die reinen Prozeßkosten 

(Ansatz- und Ergänzungskosten) dargestellt. 

- Hauptanwendungsfall ist die Löttechnik Prozeßkosten in DM 

pro 1 m 2 Zuschnitt 

* Reflow-Löten 0,2 µm Pd 17,00 - 20,00 

* Wellen-Löten 0,2 µm Pd 17,00 - 20,00 

- Weitere Anwendungsfälle sind 

* Golddraht-Bonden 0,4 - 0,6 µm Pd/Au flash 38,00 - 55,00 

* Aluminiumdraht-Bonden 0,2 - 0,5 µm Pd 20,00 - 46,00 

* Kontakt für Tastaturen 0,1 - 0,4 µm Pd 12,00 - 38,00 

* Einpreßtechnik 0,2 - 0,3 µm Pd 20,00 - 30,00 

* Klebetechnik 0,2 - 0,5 µm Pd 20,00 - 46,00 

1.3 Chemisch Silber 

Das Verfahren ist seit Herbst ‘95 auf dem Markt. Im allgemeinen wird nach entsprechender 

Vorbehandlung der Kupferoberfläche eine Silberschicht in einer Stärke von 0,15 - 0,3 µm 

sowie eine ultradünne, silberorganische Deckschicht aufgebracht. 

Prozeßfolge (Horizontal-Durchlaufanlage): 

Die angegebenen Kontaktzeiten stellen Durchschnittswerte dar und können abhängig von 

der eingesetzten Anlagentechnik variieren.



Prozeßfolge Temperatur 

[°C] 

Zeit [min] Anlagentechnik 

Vorreiniger 35 - 40 0,5 Sprühmodul (PP, PVC) 

Kaskadenspüle (Stadtwasser) 0,5 Sprühmodul 

Vortauchbad 45 - 50 0,5 - 1 Schwallmodul (PP, PVC) 

Beschichtungsbad 45 -50 3 - 4 Schwallmodul (PP, PVC) 

Filterpumpe 10 µm 

Kaskadenspüle (DI-Wasser) 0,5 Sprühmodul 

Trockner 60 -70 0,5 - 1 

Prozeßfolge (Tauchanlage) 

VDE/VDI 

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Seite 9 

Für den Tauchprozeß ergibt sich folgendes Schema. Das Wannenmaterial sollte aus PP 

oder PVC gefertigt sein, die Gestelle gummiert oder anderweitig beschichtet. Bei einer 

Silberabscheidung auf den Gestellen empfiehlt es sich, das Silber vor dem nächsten 

Durchlauf zu entfernen. Für eine optimale Silberabscheidung wird zudem eine 

Warenbewegung empfohlen. 

Prozeßfolge Temperatur 

[°C] 

Zeit [min] Anlagentechnik 

Vorreiniger 25 - 35 1 - 2 Umwälzung 

Heizung teflonisiert 

Spüle (Stadtwasser) RT 0,5 Tauch- oder Spritzspüle 

Vortauchbad 35 - 45 1 Umwälzung, 

teflonisiert 

Badabdeckung Heizung 

Beschichtungsbad 45 - 50 3 - 4 Umwälzung, Badabdeckung 

Filterpumppe 1 - 5 µm 

Heizung teflonisiert 

Spüle (Stadtwasser) 0,5 Tauch- oder Spritzspüle 

Spüle (DI-Wasser) 0,5 Tauchspüle 

Trockner 60 - 70 0,5 - 1 

Anwendungsgebiete 

Die mit diesem Verfahren erzeugte Silberbeschichtung ist für alle Verbindungstechniken wie 

Löttechnik, Drahtbonden, Klebetechnik und Einpreßtechnik geeignet. Als optimal, 

insbesondere hinsichtlich Drahtbonden, hat sich eine Silberschichtdicke von 0,2 - 0,3 µm 

herausgestellt.


Kompatibilität 


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Chemisch Silber ist kompatibel zu allen üblichen Basismaterialien sowie auch 

Lötstopplacken und -masken.l 

Umwelt-Aspekte 

Das Verfahren ist aufgrund niedriger Prozeßtemperaturen sparsam im Energieverbrauch, 

setzt keine gesundheitsschädlichen Dämpfe frei und ist abwassertechnisch unproblematisch. 

Für die Badansätze der Vortauchlösung und des Beschichtungsbades, welche 

Komplexbilder enthalten, kann mit einer Standzeit von 3 - 4 Monaten gerechnet werden, 

wodurch das zu entsorgende bzw. zu behandelnde Volumen klein gehalten werden kann. 

Nach bisher vorliegenden Informationen ist die Silberoberfläche kompatibel zu „bleifreien 

Loten“, was besonders hinsichtlich des Leiterplatten-Recyclings von Vorteil ist. 

Prozeßkosten 

Die Prozeßkosten sind stark von dem gewählten Verfahrens- und Anlagentyp 

(Horizontal/Vertikal; Ausschleppung/Prozeßgeschwindigkeit) abhängig. Je nach den 

spezifischen Prozeßparametern, die Ausschleppung und auch Silberschichtstärke 

beeinflussen, werden die Prozeßkosten zu DM 10 - 20/m 2 abgeschätzt. 

Analytik 

Der Prozeß erfordert letztlich nur ein Minimum an analytischem Aufwand (je nach Durchsatz 

täglich bis wöchentlich), wie Bestimmung von Kupfer (Titration), Silber (Ionenselektive 

Elektrode oder ASS) und pH-Wert/Trübungspunkt beim Beschichtungsbad. 

Zu überwachen ist außerdem die erzielte Silber-Schichtdicke mittels Röntgenfloureszenz 

oder Beta-Rückstreuverfahren. 

1.4 Chemisch Zinn 

Eigenschaften 

Zinnschichten, abgeschieden aus modernen Chemisch-Zinn-Elektrolyten, sind bereits seit 

einigen Jahren im Einsatz und gewinnen durch ihre positiven Eigenschaften mehr und mehr 

Akzeptanz. 

Diese Oberflächen unterscheiden sich von herkömmlichen „Sudzinnnschichten“ durch ihre 

extreme Feinkörnigkeit, Porenfreiheit und Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und 

Luftsauerstoff. Dies ist möglich geworden durch den gezielten Einbau von lötfreudigen 

Fremdmolekülen, die einen signifikanten Einfluß auf Gefügewachstum und 

Diffusionsgeschwindigkeit haben. Dadurch werden lange Lagerzeiten und Mehrfachlötungen 

möglich.



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Seite 11 

Bedingt durch den absolut planen Metallaufbau ist Chemisch-Zinn ideal für Bestückung und 

Lotpastenapplikation besonders bei Schaltungen mit kritischen Strukturen. Die Zinnschicht 

ermöglicht eine Lagerzeit von einem Jahr mit anschließendem zweimaligen Reflow plus 

Wellenlöten. 

Verwölbung und Verwindung, die immer wieder zu Problemen bei der automatischen 

Bestückung führen, gehören der Vergangenheit an, da durch das Verfahren kein 

Thermostreß auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Zinnbrücken, eine Metallisierung der 

Lötstoppmaske oder Probleme mit Hot Air Levelling-Flußrückständen können prizipiell nicht 

auftreten. 

Prozeßschritt Temperatur [°C] Zeit [min] 

Reinigen/Entfetten 25 - 40 1 - 3 

Mikroätzen 25 - 30 1 - 2 

Vortauchen 20 - 30 0,5 - 1 

Verzinnen 60 - 70 5 - 10 

Warmspülen 40 - 50 0,5 - 1 

Spülen RT 

Tocknen 

Anlagentechnik (horizontal oder vertikal) 

Behälter aus PP oder anderen temperaturbeständigen (70 °C) Kunststoffen. Das Bad darf 

nicht mit Metallteilen in Berührung kommen. Heizelemente aus Teflon, PVDF oder Quarz. 

Badbewegung oder Absaugung sind erforderlich. Kontinuierliche Filterung mit 

5 - 10 µm Filterkerzen. Dichtungs- und Walzenmaterial: Viton. 

Überwachung und Wartung 

Ergänzung nach naßchemischer Zinn-Analyse. 

Umwelt und Arbeitssicherheit 

Das Verfahren kommt ohne Blei aus. Weder heiße Luft noch hohe Temperaturen oder 

verbrannte Flußmittelrückstände beeinträchtigen Mensch und Umwelt. 

Verträglichkeit 

Alle üblichen Lötstoppsysteme, Carbonlacke und Kennzeichnungsfarben sind in Chemisch- 

Zinn beständig. Im Einzelfall ist eine Überprüfung durch Auslaugtests empfehlenswert. 

Kosten 

In Abhängigkeit vom Layout, der Verschleppung und der Anlagentechnik liegen die Kosten 

zwischen 10 und 16 DM/m 2 pro Zuschnitt.


1.5 Das Heißverzinnungsverfahren 


Prozeßfolge 

• Aufstapler 

• Vorreinigung, leichtes Anätzen zur Deoxydation 

• Fluxen 

• Heißverzinnen 

• Abkühlen 

• Nachreinigung mit Nylonbürsten 

• Abstapeln 

Hot-Air-Levelling (HAL): Übersicht über die Prozeßschritte 

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Prozeßschritt 

Vorreinigen Fluxen Heißverzinnen Abblasen Nachreinigen 

Zweck Entfernen von Entfernen von Beschichten der Entfernen der Rückstands- 

Schmutz oder Oxid, Schutz vor Metallflächen mit überschüssigen loses Entfernen 

Anlaufschichten erneuter Oxid- eutektischer Zinn/ Blei- der Flußmittel 

bildung,Verbes- Zinn/ Blei- Legierung 

serung der 

Benetzbarkeit 

des Kupfers 

Legierung 

Einrichtung Bürst- oder Kunststoff- oder Halb- oder Kompressor, DurchlaufSprühma- 

Stahlwanne vollautomatische, beheizbarer Luftsprühmaschine, vertikal bzw. kessel, Luftmesser schinen, ggf. 

Tauchbad 

horizontal 

arbeitende 

beheizbare 

Anlagen, Behälter 

aus Stahlblech 

mit Bürste 

Behandlung wäßrige, Polyalkohole mit Zinn/Blei- erhizte ölfreie Luft Wasser, ggf. 

s-medium neutrale bis sauren Zusätzen Legierung, 

mit Zusätzen 

saure Lösung (A1, U2) vorzugsweise 

oder 

mit Zusätzen 

63/67 (A3, U5) 

organischen 

(A1, U1) 

Lösungsmitteln 

(A2, U4) 

Temperatur Raumtempe- 20 bis 50 210 bis 250 230 für Wasser 20 

[°C] ratur 

bis 60; für organische 

Lösungsmitel 

vorzugsweise 

Raumtemperatur 

Behandlung 

s-zeit 

20 bis 40 s bis 15 s 5 bis 15 s 1 bis 3 s 1 bis 3 min


Reinigung vor dem HAL-Prozeß 


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Das Heißluftverzinnungsverfahren ergibt eine homogene Zinn/Blei-Schicht. Diese Schicht ist 

auch über längere Zeit lagerfähig und gut lötbar. Mit Heißluft werden die Löcher freigeblasen 

und die Flächen geebnet. 

Bei dieser Technologie ist die Vorreinigung ein ganz besonders wichtiger Punkt. Es ist 

absolut notwendig, eine gut benetzbare Kupferschicht zu erhalten. Man unterscheidet 

zwischen vertikal und horizontal arbeitenden Heißverzinnungsverfahren. Beim 

Vertikalverfahren wird die Leiterplatte in einen Lotbehälter getaucht. Beim 

Horizontalverfahren durchläuft die Leiterplatte ein Schwallbad. Bei den vertikalen als auch 

horizontalen HAL-Anlagen wird in den meisten Fällen für die Vorreinigung das Durchlauf- 

Sprüh-Verfahren und Verwendung entsprechender Deoxidationmittel angewendet. Um eine 

optimale Durchlaufgeschwindigkeit zu erzielen, muß bei den horizontalen HAL-Anlagen die 

Vorreinigung entsprechend ausgelegt sein, d. h. je länger die Vorreinigung ist, um so 

schneller kann die Transportgeschwindigkeit gefahren werden. 

Die nachfolgende Fluxstation ist ebenfalls von ganz gravierender Bedeutung. Der 

Flußmittelaustrag aus dieser Station sollte so gering wie möglich gehalten werden, da bei 

hohem Austrag die Anlagen schnell verschmutzen. Sehr wichtig ist die Wahl des Flußmittels. 

Das Flußmittel hat ebenfalls einen erheblichen Einfluß auf die Wartung der Anlage. Der 

Trend geht heute Richtung wasserlösliche und abwaschbare Flußmittel. 

Ein weiterer und ebenfalls sehr wichtiger Faktor ist das Lot. Es sollte reines eutektisches Lot 

verwendet werden (63/37). Um gleichbleibende Verzinnungsergebnisse zu gewährleisten, 

sollte in gewissen Zeitabständen eine Lotanalyse durchgeführt werden. Hierbei spielt das im 

Lot enthaltene Kupfer eine wesentliche Rolle. Ein Kupfergehalt von mehr als 0,3 % im Lot 

führt zur Bildung einer grieseligen Oberfläche. 

Alle Prozesse (außer dem vertikalen Heißverzinnen) werden in horizontalem Durchlauf 

absolviert. 

Verfahrensablauf vertikaler HAL-Anlagen 

Das Prinzip des vertikalen Hot-Air-Levelling-Verfahrens besteht darin, daß eine gefluxte 

Leiterplatte vertikal in ein heißes Lotbad eingetaucht und nach kurzer Verweilzeit schnell 

wieder herausgezogen wird. Bei diesem Herausziehen wird durch heiße Druckluft das 

überschüssige Lot abgeblasen. Dabei werden die Bohrungen frei und es verbleibt eine 

Lotoberfläche mit unterschiedlicher Schichtdickenverteilung. 

Das Verzinnen muß unmittelbar nach dem Fluxen durchgeführt werden. Beim 

Vertikalverfahren soll nach den Tauchen und Abblasen die Platte bis zum Erstarren der 

Schmelze in die Horizontale gebracht werden, um eine bessere Schichtdickenverteilung zu 

erreichen.


Verfahrensablauf horizontaler HAL-Anlagen 


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Bei horizontalen HAL-Anlagen unterscheidet man zwischen unterschiedlichen Verfahren, der 

Wellenverzinnung und der Walzenverzinnung. 

Bei der Wellenverzinnung wird mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit über die gesamte 

Anlagenlänge gearbeitet, die Durchlaufgeschwindigkeit liegt hier, je nach Anlagentyp bzw. 

Hersteller, bei 1,5 - 4,5 m/min. Hierbei werden die Leiterplatten durch eine Lötwelle 

transportiert und anschließend über Luftmesser abgeblasen. 

Beim Prinzip der horizontalen Walzenverzinnung werden die Leiterplatten nach dem Fluxen 

beschleunigt, mit einer Geschwindigkeit von 5 - 30 m/min. durch bis zu 3 Walzenpaare 

regelrecht durchgeschossen und anschließend ausgeblasen. Die Kontaktzeiten mit dem Lot 

sind ca. 1 - 2 sec. 

Verfahrensablaufbedingt ist die Kontaktzeit mit dem Lot bei der Wellenverzinnung wesentlich 

länger als bei der Walzenverzinnung. 

Anwendungsgebiet 

Das Verfahren HAL ist zum Stand der Technik geworden, > 50 % der Leiterplatten werden 

heute immer noch heißverzinnt. Die Anwendungsgebiete reiche über die gesamte Palette 

der Leiterplattenproduktion von Multilayern bis zu Flex-Schaltungen. 

Umwelt 

Alle neuen Systeme werden nur noch gekapselt verkauft bzw. sind zur nachträglichen 

Kapselung ausgelegt. 

Es werden alle Richtlinien der TA Luft sowie alle MAK-Werte eingehalten. Verbrauchte 

Fluxer sind einer Sonderentsorgung zuzuführen, da sie sonst Probleme mit der Umwelt 

bereiten können. 

Kosten 

Die Prozeßkosten liegen beim Vertikalverfahren zwischen 2,- - 3,- DM/m 2 und beim 

Horizontalverfahren zwischen 3,- - 4,- DM/m 2 . 

Erwähnenswert ist, daß allein der Fluxer beim Vertikalverfahren 60 % der Kosten ausmacht. 

Beim Horizontalverfahren ist es das Abdecköl und der Fluxer, die sich mit knapp 50 % auf 

den m 2 - Preis auswirken. 

Analytik 

• Vorreinigung 

In der Regel werden die Bäder entsprechend den m 2 erneuert.



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Da dies kein großer Kostenfaktor ist (Persulfatlösung mit Schwefelsäure) wird diese 

Lösung nicht lange analysiert sondern entweder nachgeschärft oder erneuert. 

• Heißverzinnung 

Lotanalyse, wird vom Lotlieferanten kostenlos durchgeführt. Es muß nur eine Lotprobe 

eingeschickt werden. 

• Nachreinigung 

Keine Analyse 

1.6 Organische Beschichtung 

Organische Kupferschutzschichten sind Komplexverbindungen, welche sich selektiv auf den 

freiliegenden Metallbereichen einer Leiterplatte, d. h. auf SMT-Pads sowie in 

durchkontaktierten Bohrungen ausbilden. 

Bei den sich auf dem Markt befindlichen Produkten unterscheidet man zwei Typen: 

1. Organische Kupferschutzschichte, welche nur eine monomolekulare Deckschicht auf dem 

Kupfer ausbilden können. Diese Schichten, auch als Anlaufschutz bezeichnet, werden 

bereits seit Mitte der 70er zum Erhalt der Lötfähigkeit von Leiterplatten für die Einfachlötung 

eingesetzt. 

2. Die neueren Produkte auf dem Markt ermöglichen die Abscheidung von dickeren 

Schichten (in der Regel zwischen 0,15 und 0,5 µm). Durch diese dickeren Schichten wird 

das Kupfer viel effektiver geschützt, so daß Mischbestückung bei Leiterplatten mit diesen 

Oberflächen jetzt möglich ist. 

Beschichtung 

Die Beschichtung kann sowohl in Horizontalanlagen als auch in Korbanlagen mit 

vergleichbarer Qualität erfolgen. Bei den Prozeßlösungen handelt es sich um wäßrige 

Lösungen, welche bei niedrigen Temperaturen (40 - 50 °C) arbeiten. Die höchste 

Temperatur während der Beschichtung ist die Trocknertemperatur mit ca. 70 bis 80 °C. 

Hierdurch sind thermische Schädigungen des Leiterplattenmaterials auszuschließen. 

Verfahrensablauf 

Temperaturen [°C] Verweilzeiten [Min.] 

Saurer Reiniger 20 - 40 2 - 4 

Spülen 

Mikroätzen 25 - 30 0,5 - 1 

Spülen 

Beschichten 40 - 50 0,5 - 2 (je nach 

gewünscheter 

Schichtstärke)



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Alternativ hierzu gibt es Verfahren, welche anstatt der zweistufigen Vorbehandlung (saurer 

Reiniger und Mikroätze) eine einstufige Vorbehandlung (Ätzreiniger) verwenden. 

Die Vorteile bei der einstufigen Vorbehandlung sind Platz- sowie Kosteneinsparung; 

vorteilhaft bei der zweistufigen Vorbehandlung ist eine höhere Prozeßsicherheit. 

Eigenschaften 

Die organischen Kupferschutzschichten (0,15 - 0,5 µm) sind für Leiterplatten geeignet, 

welche Mehrfach-Lötprozesse durchlaufen. 

Hierbei ist als häufigste Kombination die Abfolge 

(1) Reflowlötung 

(2) Kleberaushärtung 

(3) Wellenlötung 

anzutreffen. 

Aber auch Leiterplatten, welche nur mit SMT-Bauteilen bestückt werden, können mit der 

Oberfläche „organische Kupferschutzschicht“ versehen sein. 

Hierbei werden die Platten zweimal reflowgelötet. 

Ebenfalls erfolgreich gelötet werden konnten die Leiterplatten, welche zweimal einen 

partiellen Wellenlötprozeß durchlaufen mußten, wobei eine solche Kombination bis zum 

jetzigen Zeitpunkt noch nicht sehr verbreitet ist. 

Auch hat es eine Reihe von Untersuchungen gegeben, die organischen 

Kupferschutzschichten für die Einpreßtechnik einzusetzen. Diese Untersuchungen, die mit 

unterschiedlichen Steckertypen durchgeführt wurden, führten zum Ergebnis, daß die 

organischen Kupferschutzschichten im Falle der geprüften Steckerkonfigurationen für die 

Einpreßtechnik geeignet sind. 

Anforderungen an das Löten von Leiterplatten für die Mischbestückung 

I. Oberflächentemperaturen 

Organische Moleküle, wie sie im Falle der organischen Kupferschutzschichten vorliegen, 

reagieren bei erhöhten Temperaturen mit Luftsauerstoff, d. h. sie werden oxidiert und 

können dann die Lötfähigkeit des darunter liegenden Kupfers nicht mehr gewährleisten. 

Man hat nur zwei Möglichkeiten, trotzdem organische Kupferschutzschichten erfolgreich 

für die Mischbestückung einzusetzen. 

(a) Mit dem Einsatz von Schutzgaslötanlagen sowohl für den Reflow- als auch für den 

Wellenlötprozeß werden bessere Ergebnisse erzielt als mit konventionellen Anlagen. 

(b) Optimierung der Temperaturprofile in Lötanlagen ohne Schutzgas führt zur 

Minimierung des oxidativen Abbaues.Hierdurch erreicht man, daß die Lötfähigkeit der zu 

lötenden Bereiche auch nach thermischer Vorbelastung bleibt. 

II. Flußmittel 

Damit die Lötverbindung sich ausbilden kann, muß die organische Kupferschutzschicht 

aufgelöst werden.Diese Aufgabe wird durch die Aktivatoren in der Lotpaste 

(Reflowlöten) bzw. im Flußmittel (Wellenlöten) erfüllt.


Kosten 


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Seite 17 

Hier gilt es, besonders bei den heute für den Wellenlötprozeß üblichen 

No-Clean-Flußmitteln (ca. 2 % Feststoffgehalt) ein geeignetes herauszufinden, welches 

ein gutes Lötergebnis ermöglicht. 

Dies ist besonders dann wichtig, wenn die den Flußmittelklassen FS-W 33 bzw. 34 

zugehörenden Flußmittel im Sprühverfahren aufgebracht werden. Die Praxis hat gezeigt, 

daß die Lötergebnisse deutlich besser werden, wenn man feststoffreichere Flußmittel 

aus der Klasse FS-W 32 mittels Schaumfluxmodul aufträgt. 

Die Kosten pro m 2 Zuschnitt für Chemieverbrauch und anteilige Ansatzkosten liegen 

zwischen 1,- und 4,- DM. 

(Hierbei wird eine Tagesproduktion von 250m 2 Zuschnitt zugrundegelegt. Die Kosten 

ergeben sich im wesentlichen durch Ausschleppung, so daß nahezu keine 

Kostenunterschiede für unterschiedliche Schichtstärken beobachtet werden.) 

Nicht enthalten sind Kosten für Spülwasser, Energie, Anlagenabschreibung, 

Anlagenbedienkosten, sowie Kosten für Wartung und Instandsetzung. 

Umwelt 

Die Verfahren sind abwassertechnisch unproblematisch. 

1.7 Walzenverzinnung 

Eigenschaften 

Das Verfahren ist nur für Leiterplatten ohne Durchmetallisierung geeignet. Das Aufwalzen 

der geschmolzenen Zinn/Blei-Legierung ergibt eine homogene lötbare Oberfläche. Die 

Schicht ist bedingt durch den Walz- und Quetschprozeß unterschiedlich dick, teilweise < 1 

µm. Derartig behandelte Leiterplatten sind nur innerhalb kurzer Lagerzeit lötbar. 

Die Walzenverzinnung ist eine Zinn-Bleischicht mit der Reinheit 63 % Zinn und 37 % Blei. 

Diese Zinn-Bleischicht wird mittels einer Walze, in die Oberfläche der Leiterplatte übertragen. 

Der Vorteil dieser Oberfläche ist eine Zinn-Bleischicht, die dem Lötzinn in den heute üblichen 

Lötanlagen entspricht sowie das automatisierbare horizontale Durchlaufverfahren. Eine 

Mehrfachlötung von walzenverzinnten Oberflächen ist möglich. 

Folgende Nachteile gilt es aber bei walzenverzinnten Oberflächen zu beachten: 

Eine Walzenverzinnung ist nur bei einseitigen Schaltungen möglich. Durch die hohen 

Abrißkanten, die beim Walzenverzinnen entstehen, ist diese Oberfläche nur bedingt SMTfähig. 

Außerdem ist der Einsatz bei Direkt-Steckern vorher mit dem Layout-Ersteller 

abzustimmen, da sonst die Abrißkante im Steckbereich liegen kann. 

Zweckmäßigerweise werden die Löcher nach dem Prozeß eingebracht; wird vor dem Prozeß 

gelocht, entsteht der Nachteil, daß diese Löcher beim Walzverzinnen teilweise mit Zinn/Blei 

verstopft werden können.


Arbeitshinweise 


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Seite 18 

Der Walzprozeß muß unmittelbar nach dem Fluxen erfolgen. Die Durchlaufgeschwindigkeit 

für Walzverzinnung liegt zwischen 10 und 20 m/min. 

Prozeßfolge 

Prozeßschritt Temperatur [°C] Zeit [min/ sec.] 

Mikroätzen 25 - 30 1 - 2 

Spülen RT 10 - 20 sec. 

Trocknen 60 10 - 20 sec. 

Fluxen RT 2 sec. 

Verzinnen 230 -240 2 sec. 

Spülen 60/ RT 1 min 

Trocknen 60 10 - 20 sec. 


Vorreinigen Fluxen Verzinnen Abblasen Spülen 

Zweck Entfernen von Entfernen von Oxid, Beschichten Entfernen der Rückstandsloses 

Schmutz oder Schutz vor erneuter der 

überschüs- Entfernen der 

Anlaufschichten Oxidbildung, Metallflächen sigen Flußmittel 

Verbesserung der mit eutektischer Zinn/Blei- 

Benetzbarkeit des Zinn/ Blei- Legierung 

Kupfers 

Legierung 

Einrichtung Bürst- oder Schwall bzw. Walzenbe- Kompressor, Durchlaufsprüh- 

Sprühmaschine, Walzenfluxeinrichtschich beheizbarer maschinen, ggf. mit 

Tauchbad ungtungsanlage 

Luftkessel, 

Luftmesser 

Bürste 

Behandlung wäßrige, neutrale Polyalkohole mit Zinn/Blei- erhizte ölfreie Wasser, ggf. mit 

s-medium bis saure Lösung sauren Zusätzen Legierung, Luft 

Zusätzen oder 

mit Zusätzen (A1, U2) 

vorzugsweise 

organischen 

(A1, U1) 

63/67 (A3, U5) 

Lösungsmitteln (A2, 

U4) 

Anlagentechnik horizontal 

Für Mikroätzen, Behälter und Sprühdosen aus säurebeständigem Kunststoff. 

Bleizinnbehälter aus Stahl (Edelstahl). 

Überwachung und Wartung 

Ergänzung des Anäters (Mikroätzen) nach Durchsatz oder naßchemischer Analyse. 

Ergänzung des Zinn/Blei nach Verbrauch. Flußmittel spindeln. 

Kosten 

In Abhängigkeit vom Layout (zu verzinnende Fläche) und von der zu verzinnenden Cu- 

Schichtdicke (Durchlaufgeschwindigkeit muß der Cu-Schichtdicke angepaßt werden) liegen 

die Kosten zwischen 2,- und 5,- DM.



1.8 Aufschmelzen mittels flüssiger Medien 

VDE/VDI 

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Seite 19 


Vorreinigen Fluxen Aufschmelzen Reinigen 

Zweck Entfernen von Entfernen von Oxid, Homogenisieren der Rückstandsloses 

Schmutz oder Schutz vor erneuter galvanisch abgeschie- Entfernen der 

Anlaufschichten Oxidbildung, denenZinn/Blei-Über- Flußmittel 

Verbesserung der züge zur Verbesserung 

Benetzbarkeit des der Lötbarkeit, 

Kupfers 

Entfernen von SN/Pb- 

Überhängen an 

Leiterkanten 

Einrichtung Durchlaufsprüh- Schwall- bzw. Schwallbad aus nichtDurchlaufsprühmaschine,Walzenfluxrostendem Stahl, maschinen, ggf. 

Tauchbad einrichtung 

Tauchbad 

mit Bürste 

Behandlungs- wäßrige, neutrale alkoholische, saure mehrwertige Alkohole, Wasser, ggf. mit 

medium 

bis saure Lösung Lösungen mit Polyalkohole, hoch- Zusätzen oder 

mit Zusätzen (A1, Polyalkoholen und temperaturfeste Öle organischen 

U1) 

Zusätzen (A1, U2) (U3, U5) 

Lösungsmitteln 

(A2, U4) 

Temperatur [°C] Raumtemperatur Raumtemperatur 210 bis 240, ggf. nach für Wasser 20 bis 

Vorwärmen der 60; für organische 


Lösungsmitel 

vorzugsweise 


Behandlungszeit 20 bis 40 s bis 10 s 5 bis 30 s 1 bis 3 min 

Das Aufschmelzen der galvanischen Zinn/Blei-Abscheidung ergibt eine homogene Schicht, 

die auch nach längerer Lagerzeit gut lötbar ist. Die entstehende Oberfläche wird ballig, so 

daß sich die Schichtdicke an Kanten und Lochrändern verringert. Beim Aufschmelzen 

entsteht eine Querschnittsverringerung des Loches. 

Die Vorbehandlung sollte unmittelbar nach dem Ätzen durchgeführt werden. Bei längerer 

Lagerung zwischen Ätzen und Aufschmelzen muß die Vorbehandlung wiederholt werden. 

Das Aufschmelzen selbst soll bei möglichst niedriger Temperatur vorgenommen werden; 

dadurch wird die Temperaturbelastung der Leiterplatte gering gehalten. 

Tritt beim Aufschmelzen Entnetzung* auf, ist die Ursache nicht nur beim Aufschmelzprozeß, 

sondern auch in den vorangegangenen Arbeitsgängen zu suchen.



1.9 Aufschmelzen mittels Infrarotstrahlung (IR) 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 20 


Vorreinigen Fluxen Aufschmelzen Reinigen 

Zweck Entfernen von Entfernen von Oxid, Homogenisieren Rückstandsloses 

Schmutz oder Schutz vor erneuter der galvanisch Entfernen der 

Anlaufschichten Oxidbildung, 

abgeschiedenen Flußmittel 

Verbesserung der Zinn/Blei-Überzüge 

Benetzbarkeit des zur Verbeserung 

Kupfers 

der Lötbarkeit, Entfernen 

von SN/Pb- 

Überhängen an 

Leiterkanten 

Einrichtung Durchlaufsprüh- Schwall- bzw. 

Durchlaufmaschine Durchlaufsprühmaschine, 

Tauchbad Walzenfluxeinrichtung, mit Vorwärm- und maschinen, ggf. mit 

Tauchbad 

Aufschmelzzone Bürste 

Behandlungs- wäßrige, neutrale bis alkoholische, saure IR-Strahler Wasser, ggf. mit 

medium saure Lösung mit Lösungen mit 

(U5) 

Zusätzen oder 

Zusätzen (A1, U1) Polyalkoholen und 

organischen 

Zusätzen (A1, U2) 

Lösungsmitteln (A2, 

U4) 

Temperatur Raumtemperatur Raumtemperatur siehe 

für Wasser 20 bis 60; 

[°C] 

Arbeitshinweise für organische 

Lösungsmitel 

vorzugsweise 


Behandlungszeit 

20 bis 40 s bis 10 s 5 bis 15 s 1 bis 3 min 

Das Aufschmelzen mittel IR-Strahlung führt zum gleichen Ergebnis bezüglich der Qualität 

und Geometrie der Oberfläche wie das Aufschmelzen mit flüssigen Medien. 

Das Aufschmelzen mittels IR-Strahlen an Mehranlagenleiterplatten* ist im Gegensatz zum 

Aufschmelzen in flüssigen Medien wesentlich kritischer und kann u. U. nicht durchgeführt 

werden, da zu hohe Wärmebelastung zu Delamination führen kann. Um Delamination an 

Mehrlagenleiterplatten zu vermeiden wird empfohlen, vor dem Aufschmelzen zu tempern. 

Arbeitshinweise 

Beim Aufschmelzen mittels IR-Strahlung ist zu beachten, daß die Strahlereinstellung und 

Behandlungszeit dem jeweiligen Plattentyp (Materialart, Größe, Dicke, Farbe, Abdeckung, 

Gestaltung des Leiterbildes usw.) angepaßt wird, um eine Überhitzung zu vermeiden. 

Die Bearbeitungsparameter sind für die jeweilige Leiterplatte durch Versuche zu ermitteln.



1.10 Konservieren und Lackieren (Schutzlackieren) 

VDE/VDI 

3711, 

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Seite 21 

Ungeschütztes Kupfer oxidiert in der Atmosphäre und wird dadurch schlechter lötbar. Die 

Kupferoberfläche muß deshalb zur Erhaltung der Lötbarkeit konserviert werden. Dieses 

Konservieren durch Lack erfolgt je nach Art der Leiterplatte mit unterschiedlichen 

Lacksystemen und entsprechend unterschiedlichen Lackierverfahren. 

(Kennzeichnungsdrucke und Lötstoppmasken müssen vorher aufgebracht werden.) 


Vorbehand 

eln 

Lackieren 

Lackart WasserverWasserver- Lötlack 

drängerdrängungslac k 

Lackierver- 

Tauchverfahren Tauchver- Walzlackier Lackgieß Spritzverfahrenfahren 

verfahren verfahren fahren 

Zweck Entfernen 

von 

Schmutz 

oder 

Anlaufschichten 

Konservieren Konservieren und Löthilfe 

Einrichtung Bürst- oder Tauchbecken aus 

Tauch- Walzlackier LackSpritzSprühmaschine nichtrostendem Stahl oder 

verzinktem Stahlblech mit 

Wasserstandsanzeige und 

Ablauf 

(A4) 

becken 

aus Stahlblech,Polyäthylen 

oder 

Polpropylen 

maschine 

(Roller 

Coater) 

(A4) 

gießmaschinepistole, 

elektrost 

atische 

Sprühanlage 

(A4) 

Behand- wäßrige, Netzmittel Kunstharz- Kolophonium oder lötaktivere Harze, gelöst in 

lungsmedien neutrale 

bis saure 

gelöst in 

unpolaren 

lack in 

unpolaren 

Alkoholen 

Lösung mit Kohlenwasser Kohlenwasse 

Zusätzen stoffen rstoffen mit 

(A1, U1) 

Netzmitteln 

Temperatur Raumtemp 

. 

Raumtemparatur 

Behand- 20 - 40 s 1 - 3 min 1 - 3 min im Tauchverfahren, sonst 

lungszeit 

Durchlaufverfahren, maschinenabhängig 

Trockenzeit 5 - 20 min 5 - 10 min 

Schichtdicke 2 - 5 µm 2 - 10 µm 

Mit Wasserverdränger bzw. Wasserverdrängungslack* kann in einem Arbeitsgang 

entwässert und konserviert werden. Bei längerer Lagerzeit der Leiterplatte ist die kombinierte 

Konservierung mit Wasserverdränger und anschließender Tauchlackierung mit Lötlack 

angebracht.



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Seite 22 

Durchmetallisierte Leiterplatten werden z. B. im Tauchverfahren, einseitige Leiterplatten im 

Walzlackier- oder Sprühverfahren konserviert. 

Mit Schutzlack behandelte Leiterplatten trocknen bei Raumtemperatur je nach Schichtdicke 

des Lackfilms in ca. 5 bis 20 min. Um die Trockenzeiten abzukürzen, können 

Trockenstrecken, z. B. Umlufttrocknungsanlagen oder IR-Strahler vorgesehen werden. 

Bei Anwendung von Lacksystemen, die brennbare bzw. entflammbare Lösungsmittel 

enthalten, sind, die Sicherheitsvorschriften (Ex-Schutz) zu beachten. 

Die Viskosität wird nach DIN 53211 mit einem DIN-Auslaufbecher überwacht, wobei je nach 

Viskositätsbereich eine 2- oder 4-mm-Düse verwendet wird. 

2 Arbeitssicherheit und Umweltschutz 

(Hinweise zu A und U) 

2.1 Arbeitssicherheit (A) 

A1 Das Personal hat unbedingt die für den Umgang mit ätzenden Stoffen geltenden 

Vorschriften zu beachten, insbesondere das Tragen von Schutzkleidung und den 

Gebrauch der Sicherheitseinrichtungen. 

A2 Umgang mit Lösungsmitteln und lösungsmittelhaltigen Produkten 

Folgende Vorschriften und Gesetzestexte sind unbedingt zu beachten: 

- Verordnung für brennbare Flüssigkeiten (VbF) 

- Technische Regeln für brennbare Flüssigkeiten (TRbF) 

- Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) 

- Verordnung über Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen 

- Eplosionsschutz und Richtlinien (EX-RL) der BG Chemie 

- Merkblatt BG Chemie M 017: Umgang mit Lösemitteln 

- Merkblatt BG Chemie M 050: Umgang mit gesundheitsgefährlichen Stoffen (für 

die Beschäftigten) 

- Merkblatt der BG Chemie M 053: Allgemeine Arbeitsschutzmaßnahmen für gefährliche 

Arbeitsstoffe. 

Weiterhin ist zu beachten : 

Für gute Be- und Entlüftung sorgen; nicht rauchen, Zündfunken vermeiden; Kontakt mit 

der Haut vermeiden; Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen; Hautschutzcreme 

verwenden; Behälter nach Gebrauch verschließen, leere Gebinde aus dem Arbeitsraum 

entfernen; keine Nahrungs- und Genußmittel am Arbeitsplatz aufbewahren; am 

Arbeitsplatz nicht essen und trinken; gebrauchte Putzlappen nur in hierfür vorgesehenen 

Behältern aufbewahren; Angaben des Herstellers lt. DIN-Sicherheitsdatenblatt beachten; 

beim Umfüllen von brennbaren Flüssigkeiten beide Gefäße erden und elektrisch leitend



VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 23 

miteinander verbinden. In Notfällen Arzt aufsuchen, möglichst Sicherheitsdatenblatt 

mitnehmen. 

A3 Bei der Wahl des Flußmittels ist auf einen hohen Flammpunkt zu achten, da es beim 

Eintauchen in das heiße Zinn/Blei zur Entflammung kommen kann. 

A4 Bei Lackieranlagen ist den Vorschriften entsprechend der Ex-Schutz einzuhalten und 

eine entsprechende Absaugung vorzusehen. 

2.2 Umeltschutz (U) 

U1 Werden bei der Vorbehandlung Chemikalien eingesetzt, so sind diese Chemikalien 

und deren Spülwasser den Abwasservorschriften entsprechend zu behandeln. 

Eingesetzte Tenside müssen biologisch abbaubar sein. 

U2 Flußmittel können sowohl auf wäßriger als auch auf alkoholischer Basis aufgebaut 

sein. Flußmittelreste sind den Abwasservorschriften entsprechend zu entsorgen. 

U3 Auf vorschriftsmäßige Entsorgung der Aufschmelzmedien ist zu achten. 

U4 Werden wäßrige Reiniger mit Zusätzen verwendet, ist auf biologische Abbaubarkeit 

zu achten. Bei organischen Lösungsmitteln ist auf die Flüchtigkeit zu achten und ggf. 

durch Absaugung und Filterung die Emissionsgrenzen der TA-Luft einzuhalten. 

U5 Beim Einbringen der gefluxten Leiterplatte in den Aufschmelz- oder 

Heißverzinnungsprozeß kommt es zum Verdampfen der Lösungsmittel, teilweise 

auch zu Verbrennungsreaktionen. Die hieraus resultierenden Abgase sind 

entsprechend den Vorschriften der TA-Luft zu behandeln.


3 Zusammenfassung 


VDE/VDI 

3711, 

Blatt 6 

Seite 24 

In der Matrix auf der nachfolgenden Seite wird die Einigung der jeweiligen Oberfläche 

dargestellt. Die Bewertung umfaßt sowohl die wichtigsten Eigenschaften, als auch das 

Anwendungsprofil der funktionellen Endschichten. 

In der hier vorliegenden Broschüre sollte über den momentanen Stand der verfügbaren 

Leiterplattenoberflächen berichtet werden. 

Die Betrachtungen haben naturgemäß keinen abschließenden Charakter, da laufend noch 

auf dem Gebiet der Leiterplattenoberfläche weiter gearbeitet wird, so daß in Zukunft 

durchaus neue oder weiter verbesserte Oberflächen hinzu kommen können. 

HAL 0 + + - ++ - - 0 - - 

Walzenverzinnung - 0 0 - E - - - - - 

Chem. Zinn + + + + + - - + + 0 

Chem. Ni / Au + + + + + + + 0 + + 

Org. Beschichtung + 0 + + + - - + 0 - 

Chem. Palladium + + + + + 0 + + + + 

Chem. Silber + + + + + + + + + + 

+ gut 

0 mittel 

- schlecht/nicht geeignet 

E entfällt 

Fineline 

Finepitch MehrfachlötenLagerfähigkeitEbenheitLotdurchstiegUltrasonic 

Bonden 

Thermosonic 

Bonden 

Einpreß 

technik 

KlebetechnikKontakttechnik 

- 

Druckkontakt


Allgemeines 

Leiterplatte und Umwelt 

VDE/VDI 

3711, 

Blatt 7 

Seite 1 

Leiterplatten stellen unverzichtbare Bestandteile aller elektronischen Baugruppen dar. 

Erstaunlicherweise werden zu ihrer Herstellung überwiegend chemische Prozesse und 

Verfahren eingesetzt. Die wichtigsten chemischen Behandlungsschritte in der 

Leiterplattenherstellung sind die Durchkontaktierung, die galvanischen Prozesse und das 

Ätzen. 

Um den heutigen Forderungen nach geringstmöglicher Belastung der Umwelt durch die 

Fertigung entsprechen zu können, werden in allen Fertigungsbereichen mögliche 

Recyclingtechniken vorgestellt, auch wenn sie zum Teil noch Modellcharakter besitzen. 

Mehrfach stellte sich heraus, daß für Prozeßschritte in der Leiterplattentechnik zwar 

theoretische Vorstellungen für das Recycling vorliegen, aber die praktische Umsetzung in 

die Routineproduktion noch nicht erfolgt. 

Wo keine Recyclingtechniken einsetzbar sind, muß man entsprechend sorgfältig für die 

Entgiftung und Entsorgung der verbrauchten Chemikalien Sorge tragen. Durch eine auf die 

Inhaltsstoffe abgestimmte Zusatzverrohrung ist es möglich, die Abwässer ihren 

Inhaltsstoffen entsprechend getrennt abzuleiten und spezifisch zu behandeln. 

Neben der Reduzierung von Abfall durch separates Sammeln und, wo möglich, Verwertung, 

und der optimierten Behandlung von Abwasser können auch Maßnahmen zur Reduzierung 

der Luftbelastung durchgeführt werden. 

1 Basismaterial 

Das Basismaterial für Leiterplatten besteht aus einem Kunstharzsystem, welches durch 

Papier, Glasfasergewebe bzw. –Vlies oder z. B. Kevlar mechanisch verstärkt wird. Das 

weitverbreitete FR 4-Basismaterial besteht aus verschiedenen Lagen aus feinem 

Glasgewebe und Epoxidharz. Um eine Flammhemmung zu erreichen verwendet man als 

Ausgangsstoff für das Epoxidharz Tetrabromobisphenol A, welches zu einem im Brandfall 

schnell selbstverlöschenden Basismaterial führt. Von Nachteil ist allerdings die durch einen 

Brand verursachte Bromwasserstoffbildung, die unter anderem auch zu erheblichen 

Korrosionsschäden als sekundärem Effekt führen kann. Für FR 4-Basismaterial wurde ein 

spezielles Verwertungsverfahren entwickelt, das Kupfer und Nichtmetalle trennt, so daß sie 

getrennt wiederverwertet werden können. Aus Rezyklat hergestelltes Basismaterial hat sich 

bis jetzt noch nicht durchsetzen können. 

1.1 Die chemische Durchkontaktierung 

Bei Leiterplatten wird die elektronische Schaltung in ein Leiterbild umgesetzt, das sich meist 

auf zwei und bei Mehrlagenschaltungen (Multilayern) sogar auf vielen Ebenen befindet. Um 

diese Leiterbildebenen miteinander zu verbinden, werden an den vorgesehenen 

Kontaktstellen Löcher gebohrt, deren Metallisierung die Verbindung herstellt. Außerdem 

können Bauelemente hier eingelötet werden. Das Basismaterial von Leiterplatten besteht in 

der Regel aus mit Glasfasermatten verstärktem Epoxidharz, welches, da es nichtleitend ist, 

in den Durchkontaktierungslöchern mit einer stromlos erzeugten Kupferschicht versehen



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3711, 

Blatt 7 

Seite 2 

wird. Nach Vorreinigen, Beizen und Katalysieren wird das Kupfer chemisch-reduktiv 

abgeschieden. Als Reduktionsmittel dient dabei Formaldehyd, während durch 

Komplexbildner wie EDTA, Tartrat oder Quadrol die Kupferionen bei den 

Arbeitsbedingungen in Lösung gehalten werden. Bei der Entsorgung der verbrauchten 

chemisch Kupfer-Lösungen wird empfohlen, durch Überaktivierung das vorhandene Kupfer 

auszufällen. 

Im Fall von EDTA als Komplexbildner ist es dann möglich, den größten Teil des Materials 

durch Ausfällen als freie Säure zurückzugewinnen und sogar im Prozeß wieder einzusetzen. 

Am effektivsten arbeitet dieses Verwertungsverfahren bei der Additivtechnik, wo besonders 

große Mengen an verbrauchter chemisch Kupferlösung anfallen. 

Das Formaldehyd kann in den verbrauchten Lösungen durch Oxidation mit 

Wasserstoffperoxid oder durch anodische, elektrolytische Oxidation zerstört werden. Im 

Labor- und Pilotmaßstab gibt es auch ein Verfahrenzur Zerstörung der Komplexbildner durch 

eine spezielle elektrolytische Oxidationszelle mit hohen Stromdichten. Tartrat als 

Komplexbildner im chemisch Kupferprozeß läßt sich biologisch abbauen. Mit dem Ziel, durch 

Vermeidung von Formaldehyd und Komplexbildnern die Umwelt zu entlasten, ohne dabei an 

der Qualität der Produkte Abstriche machen zu müssen, wurden verschiedene sogenannte 

Direct Plating Verfahren entwickelt. Es wird eine sehr dünne, leitfähige Schicht auf den 

Nichtleitern erzeugt, deren Leitfähigkeit ausreicht, galvanisch mit Kupfer zu verstärken. Man 

unterscheidet die Direct Plating Verfahren nach der Methode, die leitfähige Grundschicht zu 

erzeugen: 

- kolloides Palladium, gegebenenfalls sulfidiert 

- Kohle- bzw. Graphitsuspension 

- leitfähige organische Polymere 

Teilweise sind auch die Conditioner auf komplexbildnerfreie Varianten umgestellt worden. 

1.2 Der Desmear-Prozeß 

Um die Innenwand der Bohrlöcher für die Durchkontaktierung optimal vorzubereiten und bei 

allen Mehrlagenschaltungen, rauht man mittels Oxidation durch alkalische 

Kaliumpermanganatlösung das Epoxidharz auf. Im ersten Prozeßschritt wird mit Hilfe eines 

organische Lösemittel enthaltenen Quellers die Struktur des Harzes gelockert, so daß das 

Permanganat oxidativ angreifen kann. Durch optimierte Abtropfzeiten und Verwendung von 

Lösung aus der Sparspüle zum Ersatz der Verdampfungsverluste kann man einen großen 

Teil der Organik ins Prozeßbad zurückführen. Der Permanganatverbrauch wird durch die 

direkte anodische Reoxidation des Manganats im Arbeitsbehälter mehr als halbiert. 

1.3 Das Beizen 

Wann immer in der Leiterplattentechnik besonders reine und aktive Kupferoberflächen 

benötigt werden, setzt man einen Beizschritt ein.



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Blatt 7 

Seite 3 

Mit einer schwefelsauren Natriumpersulfatlösung trägt man beim Beizen z. B. 1mm Kupfer 

ab. Obwohl die chemische Entgiftung durch Sulfidfällung zu sehr geringen 

Schwermetallrestkonzentrationen führt, ist das Recycling zur Abfallvermeidung hier 

besonders aussichtsreich. 

Mit einer Trommelelektrolysezelle, beispielsweise, kann in wenigen Stunden der größte Teil 

des Kupfers abgeschieden werden. Die verbliebene Lösung wird dann chemisch zur 

Gewährleistung der Einleitungsgrenzwerte nachbehandelt. Bei Einsatz von Kalkmilch in der 

Konzentratbehandlung fällt man einen großen Teil des im Abwasser enthaltenen Sulfats als 

Gips aus, was allerdings die Menge an Abfall erhöht. 

Mit einer durch eine Membran unterteilten „Gaslift“-Zelle erreicht man eine vollständige 

Kreislaufschließung. Kathodisch scheidet man das in der verbrauchten Beizlösung 

enthaltene Kupfer bei hoher Stromdichte in Form eines feinen Pulvers ab, das mit dem 

Flüssigkeitsstrom aus der Zelle ausgetragen und außerhalb abgetrennt wird. Die 

verbleibende, entkupferte Lösung oxidiert man anodisch wieder zu Peroxodisulfat auf, das 

wieder in die Fertigung zurückführbar ist. Die in den Beizen enthaltene Menge Kupfer stellt 

die Hauptquelle in der Fertigung dar. 

1.4 Spültechnik 

Der am häufigsten in der Leiterplattenherstellung verwendete Stoff ist das Wasser. Es dient 

zum Ansetzen der Prozeßlösungen, zum Abtrennen der verschiedenen Verfahrensschritte 

und zum Erzeugen einer geeigneten Oberflächenbeschaffenheit. 

Sparspülen waschen im Anschluß an eine chemische Behandlungsstufe den Hauptteil der 

Inhaltsstoffe von der Oberfläche. In Sparspülstufen kann man die Wirkstoffe so 

aufkonzentrieren, daß Recyclingtechniken einsetzbar werden oder die Sparspüllösungen 

direkt in die Prozeßstufen zurückgeführt werden können. Am zuverlässigsten, vom 

Standpunkt der Verfahrenssicherheit, erwies sich die Steuerung des Wasserzulaufs zu den 

Sparspülen mittels Leitfähigkeitssonden, so daß Schwankungen des Wirkstoffeintrags 

automatisch ausgeglichen werden. Steht keine Aufarbeitungstechnik zur Verfügung, können 

Sparspülen wegen ihres geringen Volumens auch mit Hilfe der wirkungsvolleren 

Chargentechnik entsorgt werden. 

Durch Nachspülen mit sehr reinem Kreislaufwasser erhält man die für Folgeprozesse 

optimale Oberflächenreinheit. In einer Kreislaufwasseranlage werden durch Kationen-und 

Anionenaustauscherharze die ionischen Inhaltsstoffe des Spülwassers durch chemische 

Oberflächenreaktion festgehalten und das gereinigte Wasser wieder in die Fertigung 

zurückgeleitet. Wenn die gesamte Oberfläche der Ionenaustauscherharze derart belegt und 

damit das Austauschvermögen erschöpft ist, kann man durch Behandlung der 

Kationenaustauscher mit Säure und der Anionenaustauscher mit Lauge deren Wirksamkeit 

durch die Umkehr der chemischen Reaktionen wieder vollständig regenerieren. Die 

Häufigkeit des Regenerierens wird nur durch den Gehalt des Wassers an Inhaltsstoffen, 

nicht aber durch die Menge des durch die Austauscher fließenden Wassers bestimmt. Man 

kann also durch Ionenaustauscher die Inhaltsstoffe des Wassers aufkonzentrieren. Die 

Regenerate können entweder einer elektrolytischen Aufarbeitung oder der chemischen



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Seite 4 

Behandlung und Entsorgung zugeführt werden. Wenn aufgrund von Wasserinhaltsstoffen, 

die nicht an Ionenaustauscherharzen gebunden werden und sich deshalb im Kreislaufwasser 

anreichern würden, die Verwendung von Kreislaufwasser ausgeschlossen ist, kann man 

durch Bildung von Spülkaskaden, bei denen eine Spülstufe immer den Zufluß für die 

nächstfolgende Spülstufe darstellt, ebenfalls bis zu 90% des Spülwassers einsparen. Dazu 

werden häufig bis zu 4-stufige Spülkaskaden benutzt. Im Anhang 40 der 

Rahmenverwaltungsvorschrift, der die Einleitungsbedingungen regelt, wird von einer 3 

stufigen Spülung ausgegangen. 

1.5 Fotodruck 

Zur Erzeugung des Leiterbildes und der Lötstopmaske werden meist Fotodruckverfahren 

eingesetzt. Lichtempfindliche Trockenresists werden auf die Leiterplatten auflaminiert, oder 

ein lichtempfindlicher Lack aufgebracht und durch Belichten mit UV-Licht an den 

abzudeckenden Stellen unlöslich gemacht. Die nichtbelichteten Stellen werden mit 

Sodalösung herausgelöst. Nach der Galvanisierung entfernt man den Trockenresist 

vollständig mit Hilfe von Lauge. Viele Leiterplattenhersteller nutzen einen Zusatz an 

Ethanolamin, um den Resist besser von den Leiterflanken zu entfernen. Die Fotoresist 

enthaltenden Konzentrate und Sparspülwässer werden bevorzugt getrennt gesammelt. Bei 

der Fotoresistbehandlung säuert man teilweise unter Zugabe von Eisensalzen an. Je nach 

Arbeitsverfahren fällt ein Resistkuchen an, der manuell entfernt wird oder der Schlamm wird 

abgepreßt. Bei Anwesenheit von Ethanolamin kann man nur mit Sulfid bzw. Organosulfid die 

Kupferkonzentration unter den Einleitegrenzwert senken. Es ist wegen möglicher 

Rücklösung besonders darauf zu achten, daß komplexbildnerhaltige Lösungen, auch nach 

Abtrennung des Sulfidschlamms, nicht in den komplexbildnerfreien Anlagenbereich 

gelangen. Mit Fotoresist beladene Entwicklerlösungen können gegebenenfalls auch mit Hilfe 

der Ultrafiltration bearbeitet werden. 

1.6 Ätzen 

Nachdem durch Fotoprozeß und Galvanoprozeß das Leiterbild strukturiert wurde, muß das 

überschüssige Kupfer des Basismaterials nun entfernt werden. Im Normalfall benutzt man in 

der Leiterplattentechnik galvanisch aufgebrachtes Zinn oder Zinnblei als Schutz für das 

Leiterbild beim Ätzen. Als Ätzmedium dient eine ammoniakalische Kupfersalzlösung. Bei 

dem Replenisher-Verfahren regelt ein Dichtesensor den Zufluß an Frischätze und den 

Abfluß an verbrauchter Ätze. Die Ätzlösungen werden in großen Tanks gesammelt und z. B. 

wöchentlich mit Tankwagen gewechselt. Ein Recyclingverfahren für die ammoniakalische 

Ätze, welches es gestattet, durch den Übergang auf Sulfat als Basis der Ätzlösung diese 

durch elektrolytische Abscheidung des Kupfers zu regenerieren, wird bei einigen 

Leiterplattenherstellern in der Routinefertigung eingesetzt. Auf diese Weise gewinnt man z. 

B. täglich mehrere hundert kg Kupfer zurück, so daß dies Verfahren auch wirtschaftlich 

vertretbar ist. 

Beim Ätzen von Innenlagen, wo der Fotoresist als Ätzschutz dient, verwendet man häufig 

eine salzsaure Kupferchloridlösung als Ätzmedium. Bei dem konventionellen Verfahren wird 

das Ätzmedium durch Zusatz von Wasserstoffperoxid mittels einer Redox-Steuerung immer 

aktiv gehalten. Das verbrauchte Ätzmedium sammelt sich in einem Vorratstank und wird



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Seite 5 

extern aufgearbeitet. Bei einem Aufarbeitungsverfahren gewinnt man die Salzsäure für den 

Wiedereinsatz beim Ätzen zurück, während als zweites Produkt Kupfersulfat entsteht. 

Bei elektrolytischen Recyclingverfahren muß durch den Aufbau oder den Ablauf des 

Verfahrens sichergestellt werden, daß anodisch kein Chlor entsteht. Bei einem in der 

Fertigung erprobten Verfahren versucht man durch äußerst intensiven Austausch der 

Lösung an der Anode das elektrochemische Potential so klein zu halten, daß möglichst kein 

Chlor entsteht. 

1.7 Heißluftverzinnen 

Nach dem Ätzen wird der Ätzschutz entfernt und zum Verhindern von Kurzschlüssen ein 

Abdecklack aufgebracht, der nur die Bohrungen und die Anschlußflächen freiläßt. Die 

Leiterplatten werden nun durch Beizen gereinigt und mit Flußmittel überzogen. Das 

Flußmittel aktiviert und schützt die Leiterplatten beim Heißluftverzinnen, wenn die Platten 

kurz in ein Bad aus flüssigem Lot getaucht und Lotreste beim Herausziehen mit Hilfe von 

Preßluft aus den Aufnahmelöchern und von der Oberfläche geblasen werden. Die Abluft 

reinigt man optimal mit einem elektrostatischen Filter und nachgeschaltetem A-Kohlefilter, so 

daß keine Geruchsbelästigung auftreten kann. 

1.8 Abwasserbehandlung 

In der Leiterplattenfertigung werden die Abwasserströme möglichst nach ihren Inhaltsstoffen 

entsprechend getrennt gehalten, damit Aufarbeitungstechniken oder spezielle 

Entsorgungstechniken einsetzbar werden. Bei Fuba Gedruckte Schaltungen wurden z. B. zu 

diesem Zweck bei laufender Produktion zusätzliche Abwasserrohre mit einer Länge von 

mehr als 11000 m gelegt. 

Eine Kreislaufanlage dient zum Klarspülen, wenn die Produkte durch Sparspülen schon 

vorgereinigt sind, da Kreislaufwasser eine große Reinheit besitzt. Durch den Aufbau der 

Kationen- und Anionenaustauscher als Zweistraßenanlage ist eine ständige Verfügbarkeit 

gesichert, auch wenn ein Ionenaustauscher gerade automatisch regeneriert wird. 

Eingeschleppte Tenside können in einem speziellen Tensidfänger adsorbiert werden. Eine 

Regeneration dieser Harze ist nur mit besonderem Aufwand möglich, so daß sie nach 

Beladung meist in geeigneten Anlagen verbrannt werden. 

Normal belastete bzw. nicht kreislaufwasserfähige Abwässer werden in der kontinuierlichen 

Durchlaufanlage behandelt. Nur wenn in diesen Abwasserströmen komplexbildende 

Substanzen ausgeschlossen werden können, ist auch ohne die Sulfidfällung, sondern durch 

Hydroxidfällung, die Einhaltung der Schadstoffgrenzwerte möglich. Die Konzentrate von 

Alkaliresist, Oxidationsmittellösungen, fluorid- und cyanidhaltigen Lösungen werden in 

Sonderbehandlungen entgiftet. Den mengenmäßig größten Anteil bilden die 

Chargenbehandlungen komplexarmer und komplexhaltiger Konzentrate. Nach dem 

Abpressen des schwermetallhaltigen Schlamms wird das Filtrat der komplexbildnerhaltigen 

Lösungen in einer Nachbehandlung mit Organosulfid auch von den letzten 

Schwermetallresten befreit. Zusätzlich wird das Formaldehyd der chemisch Kupferlösungen



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Seite 6 

mit Wasserstoffperoxid zerstört. Der schwermetallhaltige Schlamm kann in einer 

Erzaufbereitung verwertet werden, so daß eine Deponierung zur Zeit nicht erforderlich ist. 

Bei den Bürstprozessen spart man Wasser durch den Aufbau eines separaten Kreislaufs, in 

dem das Wasser durch Zentrifugen oder Anschwemmfiltration mechanisch von Partikeln des 

Bürstzusatzmittels, meist Bims- oder Quarzmehl, und dem Kupferabrieb befreit. Dadurch 

kann das Wasser über lange Zeit wiederverwendet werden. 

Wo immer sinnvoll, absorbieren Gaswäscher die Inhaltsstoffe aus der Abluft. Um die 

maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen flüchtiger Stoffe einhalten zu können, werden die 

Fertigungseinrichtungen möglichst dicht gebaut und an die Absaugung angeschlossen. Zum 

Beispiel beim sauren und ammoniakalischen Ätzen entfernen die Gaswäscher 

Salzsäuredämpfe bzw. Ammoniak aus der Abluft. Regelmäßig werden die 

Gaswäscherlösungen gewechselt und einer Konzentratbehandlung in der Abwasseranlage 

zugeführt. Nach der Plasmabehandlung zur Reinigung der Bohrlöcher ist die Absorption 

eventuell noch vorhandener Radikale in einem Gaswäscher notwendig. 

Es gibt europa- und weltweit aufgrund der Umweltgesetzgebung einen großen Bereich an 

Kriterien für die Einleitung von Schadstoffen in Gewässer, in die Luft oder für die 

Deponierung. Es scheint allerdings, daß langfristig im Allgemeinen die im Anhang 40 der 

allgemeinen Rahmenverwaltungsvorschrift zusammengestellten Grenzwerte Akzeptanz 

finden, auch wenn Genehmigungen mit höheren Grenzwerten z. T. noch lange Laufzeiten 

haben.

Begriffsbestimmungen für die Leiterplattenfertigung 

Adapterstift 

Für die elektrische Prüfungen von Leiterplatten verwendete Kontaktstifte 

Antipad 

Gegenüberliegendes Lötauge 

Absorption 

Aufnahme eines Stoffes durch Diffusion in einem anderen durch die Phasengrenzfläche 

hindurch 

abziehbare Lötstoppmaske 

vom Leiterplattenhersteller oder -bestücker auf diejenigen Stellen der Leiterplatte 

aufgebrachte Abdeckmaske, an denen ein Benetzen während des Lötprozesses 

verhindert werden soll. Sie wird in der Regel siebdrucktechnisch aufgebracht und 

unmittelbar nach dem Löten durch Abziehen entfernt 

Atom-Absorptions-Spektroskopie (AAS) 

analytisches Verfahren zur Elementanalyse 

Ätzen 

chemischer Materialabtrag, meist partielle strukturierte chemische Auflösung eines 

Materials. Das Material ist an den Stellen, an denen es verbleiben (nicht geätzt 

werden) soll, durch ein gegenüber dem Ätzmittel resistentes Material (Resist) abgedeckt 

bzw. maskiert. Beispiele sind das Kupferätzen im Subtraktivprozeß der 

Leiterplattenherstellung, bei dem das verbleibende Kupfer (Leiterzüge) durch einen 

organischen Lack oder eine andere Metallschicht (Metallresist SnPb, Ni, Au u.ä.) 

geschützt und das freiliegende Kupfer durch ein oxidatives Ätzmittel herausgelöst 

wird. Ähnliche Verfahren werden in der Halbleitertechnik verwendet. Weitere 

Ätzverfahren sind das Formteilätzen zur Herstellung planarer Metallteile durch Ätzen 

von Metallfolien, das Ätzen eckiger Löcher in kompakte Materialien (chemical 

milling), die Strukturierung von Polymerfolien mittels Lösungs- oder reduktiven 

Ätzmitteln (Hydrazin bei Polyimid) oder Plasmaätzen zur Strukturierung von 

Polymerfolien im O2-Plasma unter Verwendung von Kupfermasken. Verfahren zum 

Anbeizen von Oberflächen zwecks Reinigung, bei denen ein größerer Materialabtrag 

erfolgt, werden oft auch mit dem Begriff Ätzen verbunden (Rückätzen der Glasfasern 

bei der Multilayerherstellung, Plasmaätzen zur Bohrlochreinigung oder das Anätzen 

von Schliffen der Metallographie zur Materialprüfung). 

Ätzmedium 

Ätzmittel: Medium zur Materialauflösung beim Ätzprozeß. Beim Ätzen von Metallen 

besteht das Ätzmittel in der Regel aus einem starken Oxidationsmittel zur Auflösung 

des Metalls als Ion. Z. B.: 

Eisen-III-Chlorid 

2 Fe3+ + Cu → 2 Fe2+ + Cu2+ 

Kupferchlorid 

Cu2+ + Cu → 2 Cu2+ 

1

(Oxidation zu Cu2+ durch Luftsauerstoff oder Wasserstoffperoxid). Zur Erreichung 

der Selektivität bei Verwendung von Metallresisten, wie Zinn oder Zinn-Blei, wird 

mittels Ammoniak der pH-Wert erhöht, so daß im mittleren alkalischen Bereich (7- 

10) die Metallresistschicht nicht gelöst wird. Auch selektiv wirkende Ätzmittel 

(geringere Auflösungspotentiale), wie Persulfate können in der Metallresisttechnik 

verwendet werden. 

Ätzfaktor 

Verhältnis der Ätztiefe zur seitlichen Unterätzung unter die Abdeckungsmaske 

F = d/a 

d 

a 

 

Zinn-Abdeckung 

Kupfer 

Basismaterial 

Der Ätzfaktor hat bei reinem Tauchätzen den Wert 1 und erhöht sich durch spezielle 

Strömungsmaßnahmen, z.B. beim Sprühätzen, auf 2 bis 4 (Mikrostrukturätzen). 

Beim Mikrostrukturätzen tritt beim Sprühätzen durch unterschiedliche laminare 

Strömung in den engen Kanälen der Fotoresiststrukturen eine Bildverfälschung ein, 

die zu berücksichtigen ist. Durch den Einsatz von Flankenschutzmitteln, die 

unlösliche, mechanisch abtrennbare Oberflächenschichten bilden, kann die Flanke 

vor dem Ätzangriff geschützt und der Ätzfaktor auf bis 10 erhöht werden. Da 

Flankenschutzmittel die unterschiedliche kinetische Energie des Ätzmittels 

ausnutzen, sind sie bei ungleichmäßig strukturierten Oberflächen nur bedingt 

einsetzbar. Die Bildverfälschung beim Mikrosturkturätzen wird verstärkt. 

Ätzresist 

Resist oder Reserve zur Abdeckung vor dem Ätzen. Schicht auf den nicht zu 

ätzenden, abzudeckenden Materialteilen, um den lokalen Ätzangriff zu vermeiden. 

Je nach dem Prozeß sind Ätzresiste entweder organische (Fotoresiste, 

Trockenfilmresiste, Siebdruckresiste) oder metallische (Zinn, Zinn/Blei, Nickel, Gold) 

Schichten. Die organischen Resiste müssen gegenüber den verwendeten Ätzchemikalien 

resistent oder zeitweise resistent sein und sich nach ihrer Verwendung 

leicht entfernen (strippen) lassen. Metallresiste haben ein gegenüber dem zu 

schützenden Material (z.B. Kupfer) unterschiedliches Auflösungspotential, wodurch 

sie beim Ätzprozeß (in speziell eingestellten Ätzmitteln, wie z.B. leicht alkalischen 

ammoniumhaltigen Ätzmitteln) nicht angegriffen werden. Sie müssen sich jedoch 

ebenfalls durch geeignete Stripper, die wie-derum das Unterlagenmaterial nicht 

angreifen, wieder entfernen lassen oder, falls sie verbleiben (Zinn-Blei als Löthilfe), 

dürfen sie sich nicht mit Deckschichten bedecken bzw. die Deckschichten müssen 

ebenfalls in einem nachfolgenden Prozeß (Aufhellen) entfernt werden. Der Ätzresist 

kann eine geringe Dicke besitzen, wenn er chemisch und mechanisch genügend 

Widerstand bietet, muß aber ohne Pinholes (Nadellöcher) sein. Besonders in der 

fotolithografischen Strukturierung des Resistes ergeben sich bei dünnen Resisten 

sehr gute Strukturwiedergaben, da die Auswirkungen von Streulicht geringer sind. 

Aufhellen 

Reinigen der durch das Ätzen oxidierten Oberfläche galvanischer Zinn-Blei- 

Schichten auf Leiterplatten, die aufgeschmolzen oder ohne weitere Zwischenbehandlung 

vom Leiterplattenhersteller ausgeliefert werden. 

2

Auflösung / Auflösungsvermögen 

Allg. Angabe, welche Abstände zwischen zwei Strukturen (z.B. Pads) realisiert werden 

sollen - Auflösung - bzw. vom z.B. Lötstopplack dargestellt werden können 

- Auflösungsvermögen - 

Ausdehnungskoeffizient, thermischer 

Materialkenngröße (1*10-6/K), Angabe, um wieviel sich ein Material bei der Erwärmung 

um 1 K ausdehnt. Die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten 

zwischen Kupfer und Basismaterial kann Ursache für Hülsenrisse in Durchkontaktierungen 

sein, die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von SMT-Bauelementen 

und Leiterplatten müssen aufeinander abgestimmt sein, da sonst durch Temperaturwechsel 

Scherspannungen entstehen, die Lötstellen oder Bauelemente 

schädigen können. 

Basismaterial 

BM: Isolierstoff, der als Träger des Leiterbildes bzw. der Leitstruktur der Schaltung 

dient. Er kann starr oder flexibel sein. Basismaterialien der Leiterplattentechnik 

bestehen in der Regel aus Polymerschichten, die nicht (flexible BM) oder mit (starre 

oder semiflexible BM) Füllmaterial (Glasgewebe, Glasvliese, Textil- oder sonstigen 

Fasermaterialien, Papiere) versteift werden. Die Dickschicht-Hybridtechnik verwendet 

Keramiken, die Dünnschicht Gläser als Basismaterialien. Bei den beiden 

letztgenannten Techniken wird das Basismaterial oft auch als Substrat bezeichnet, 

wobei als Substrat auch die fertige Schaltung oder das Halbzeug im Fertigungsprozeß 

bezeichnet wird. 

Beizen 

Behandlung meist metallischer Oberflächen durch Tauchen oder Sprühen mit überwiegend 

wäßrigen Lösungen, die sauer, alkalisch oder neutral reagieren können, zur 

Reinigung und Vorbereitung der Oberflächen für nachfolgende Prozesse durch 

geringfügigen Materialabtrag 

Bestückungsdruck 

Leiterplatten werden oft mit einem Kennzeichnungsaufdruck versehen, um beim 

Bestücken oder beim Service die Lage der Bauelemente eindeutig zu bestimmen. 

Der Bestückungsdruck wird mittels Siebdruck auf den Lötstopplack aufgebracht. Es 

handelt sich um thermische oder UV-härtbare Farben. 

Beta-Rückstreuverfahren, ß-Rückstreuverfahren 

Schichtdickenmessung mit ß-Strahlen nach DIN 50983. Je nach der Ordnungszahl 

(Periodensystem der Elemente) reflektieren die Stoffe Elektronen (ß-Strahlen) unterschiedlich. 

Befinden sich zwei Schichten unterschiedlicher Ordnungszahl 

(mindestens 4 Ordnungszahlen Unterschied) übereinander und ist die unterste quasi 

unendlich dick (alle ß-Strahlen rückgestreut), läßt sich die Schichtdicke der Auflage 

bestimmen. Auch Metall-Legierungszusammensetzungen lassen sich bestimmen, 

wenn die Schicht dick genug ist, damit alle Strahlen reflektiert werden. 

Bohrauflage 

Bohrdecklagen: zur Abdeckung des Leiterplattenstapels zur Verringerung des 

Bohrgrates, Verbesserung der Wärmeabführung, der Bohrerführung und -zentrierung 

beim mechanischen Bohren von Leiterplatten. Als Bohrdecklagen werden verwen- 

3

det: Aluminiumdünnbleche = 0,3 mm, Phenolharz- oder Preßspan-platten bzw. 

spezielles Sandwichmaterial. 

Bohrbild 

Bohrbild der Leiterplatte, da die Bohrungen zum Kontaktieren dienen und den 

Prüfling über die Prüfstifte mit dem Rasterfeld des Prüfautomaten verbinden. SMD- 

Adapter benutzen zusätzlich SMD-Pads zum Prüfen. Da die meisten Leiterplatten 

mittlerweile nicht mehr im Raster 2,5 oder 2,54 mm gebohrt sind oder sehr kleine 

Raster besitzen, werden Adapter aus speziell berechneten zwei bis drei Lagen mit 

entsprechendem Lochversatz hergestellt, so daß eine schräge Führung der Prüfnadeln 

möglich ist. 

Bohrparameter 

Anwendungsdaten, wie Drehzahl, Vorschub pro Durchmesser 

Bohrprogramm 

automatischer Bohrerwechsel: in CNC-Bohrmaschinen werden die für jede 

Bohrgröße erforderlichen Bohrer entsprechend Bohrprogramm automatisch in den 

Bohrkopf eingespannt und wieder im Magazin abgelegt. Bei Bohrerverschleiß oder 

Bohrerbruch kann entsprechend Programm oder nach erfolgter Messung (auch 

automatisch durch z.B. Laser in der Maschine) durch die Maschine selbsttätig ein 

Bohrerwechsel vorgenommen werden. 

Bohrunterlage 

Holzbrett in gleicher Größe wie Leiterplatte, um die durchbohrende Bohrerspitze 

aufzunehmen 

Bohrversatz 

Verlauf des Bohrers von oben nach unten = erste bis letzte Platte 

Bonden 

Verbindungstechnik der Mikroelektronik, meist Mikroschweißtechnik. Beim Drahtbonden 

werden die Verbindungen zwischen Halbleiterchips und den Schaltungs 

trägern durch Drähte hergestellt, die durch Schweißverbindungen mit den Kontaktinseln 

auf dem Chip bzw. auf dem Pad des Verdrahtungsträgers oder dem Anschlußkamm 

verbunden werden. Die Schweißverbindung entsteht durch Temperatur und 

Druck (Thermokompressionsbonden) oder durch Reibung (Ultraschallbonden). Im 

weiteren Sinne werden auch andere Mikrokontaktierverfahren, wie Mikrolötverfahren, 

Mikroklebeverbindungen, die Chipflächenkontaktierung (Diebonding) mit dem 

Begriff Bonden belegt. Beim Klebebonden wird die Verbindung durch leitfähige 

Kleber hergestellt. In der Leiterplattentechnik gewinnen Bondverfahren bei der 

Verarbeitung unverkappter Chips bei z.B. der Chip-on-board- (COB-) Technik an 

Bedeutung. Anodisches Bonden ist eine Flächenverschweißung planer Flächen mittels 

Strom. 

chemische Abscheidung 

Abscheidung z.B. eines Metalles aus einer Lösung dieses Metalles ohne Einwirkung 

eines von außen zugeführten elektrischen Stromes (außenstromlos) durch Reduktionsmittel, 

katalytische Unterstützung und Potentialunterschiede zwischen der zu 

4

eschichtenden Oberfläche und der gelösten Metallverbindung, z.B. chemische 

Kupferabscheidung zur Herstellung von Durchkontaktierungen oder die Herstellung 

der Kupferschicht bei Additivverfahren. Komplexbildner und Stabilisatoren 

(Abwassergifte) müssen im chemischen Kupferelektrolyt eingesetzt werden, um den 

unkontrollierten Zerfall an Gefäßwänden und Gestellen zu vermeiden. Zusätzlich ist 

eine ständige Regenerierung, Erneuerung und Wartung notwendig, um den autokatalytischen 

Zerfall zu verhindern. Zur Vermeidung der bei der chemischen Kupferabscheidung 

auftretenden hohen Abwasserbelastung werden heute zunehmend Direktmetallisierungsverfahren 

zur Metallisierung der Bohrungen eingesetzt, die ohne die 

chemische Kupferabscheidung auskommen. 

CNC 

Computerized Numerical Control, comp-utergestützte numerische Steuerung für 

Werk-zeugmaschinen, z.B. Bohr- und Fräsautomaten 

Deoxidizer 

Desoxidation: chemische Reinigung von Kupferoberflächen. Es werden störende 

Oberflächenfilme wie oxidische oder sulfidische Anlaufschichten, aber auch 

Handschweiß oder -fett, Haftvermittlerreste von Resisten, Kalkrückstände (getrocknete 

Spülwasserreste) u. ä. entfernt. Die Kupferoberfläche selbst wird nur 

geringfügig angegriffen. Beim Beizen erfolgt in der Regel ein zusätzlicher 

Kupferabtrag. Nachfolgende Prozesse, wie Aktivierungen werden durch die 

Desoxidation gefördert bzw. erst möglich. 

Dimensionsstabilität 

Stabilität der Abmessungen eines Materials bei Temperatur oder Feuchtigkeitseinfluß. 

In der Leiterplattentechnik ist z.B. eine gute Dimensionsstabilität der Filmvorlagen 

bei der Belichtung von fotostrukturierbaren Lötstopplacken erforderlich um den 

Lötstopplacken an den gewünschten Stellen zu belichten, d.h. das Film und Leiterbild 

auch während der Belichtung (Erwärmung) deckungsgleich sind 

DK-Fehler 

Durchmetallisieren: auch Durchkontaktieren. Herstellung der elektrisch leitenden 

Verbindung der beiden Seiten einer Leiterplatte durch Metallisierung der 

Bohrlochwandung. Der Prozeß ist einer der wichtigsten und zugleich schwierigsten 

Prozesse der Leiterplattenherstellung. Die Bohrlochwandungen, die aus 

Epoxidharz/Glasgewebe und den Enden der Kupferfolien (bei Multilayer auch im 

Inneren) bestehen, müssen gleichmäßig mit Kupfer beschichtet werden. Es stehen 

mehrere Verfahren zur Verfügung: 1. Aktivieren in kolloidalen oder ionogenen 

Palladiumlösungen (Herstellung einer katalytisch wirkenden Oberfläche) mit 

nachfolgender chemischer (außenstromloser) Verkupferung bis zur geforderten 

Endkupferschichtdicke, 2. wie 1. jedoch mit geringerer (wenige µm) Verkupferung 

und (nach Strukturierung mittels Resist) nachfolgender galvanischer (mittels Strom) 

Kupferabscheidung bis zur Endkupferschichtdicke, 3. Herstellung einer dünnen, 

ausreichend leitfähigen Oberfläche (wenige nm dicke Palladium-, Palladiumsulfid-, 

Nickel-, Graphitschicht oder Schicht aus leitfähigem Polymer) und anschließende 

galvanische Kupferabscheidung (Direktmetallisierungsverfahren). Voraussetzung für 

das Gelingen der Durchmetallisierung ist eine gute Bohrlochreinigung, insbesondere 

Desmearing bei Multilayern. 

5

DNC 

Direct (Distributed) Numerical Control 

Doppelseitige Leiterplatte 

Je Leiterplattenseite eine Kupferschicht 

Druckbild 

Aufgedrucktes Bohrbild 

Durchkontaktierung im BF Durchmetallisierung 

Durchmetallisieren: auch Durchkontaktieren. Herstellung der elektrisch leitenden 

Verbindung der beiden Seiten einer Leiterplatte durch Metallisierung der Bohrlochwandung. 

Der Prozeß ist einer der wichtigsten und zugleich schwierigsten 

Prozesse der Leiterplattenherstellung. Die Bohrlochwandungen, die aus Epoxidharz/Glasgewebe 

und den Enden der Kupferfolien (bei Multilayer auch im Inneren) 

bestehen, müssen gleichmäßig mit Kupfer beschichtet werden. Es stehen mehrere 

Verfahren zur Verfügung: 1. Aktivieren in kolloidalen oder ionogenen Palladiumlösungen 

(Herstellung einer katalytisch wirkenden Oberfläche) mit nachfolgender 

chemischer (außenstromloser) Verkupferung bis zur geforderten Endkupferschichtdicke, 

2. wie 1. jedoch mit geringerer (wenige µm) Verkupferung und (nach 

Strukturierung mittels Resist) nachfolgender galvanischer (mittels Strom) Kupferabscheidung 

bis zur Endkupferschichtdicke, 3. Herstellung einer dünnen, ausreichend 

leitfähigen Oberfläche (wenige nm dicke Palladium-, Palladiumsulfid-, 

Nickel-, Graphitschicht oder Schicht aus leitfähigem Polymer) und anschließende 

galvanische Kupferabscheidung (Direktmetallisierungsverfahren). Voraussetzung für 

das Gelingen der Durchmetallisierung ist eine gute Bohrlochreinigung, insbesondere 

Desmearing bei Multilayern. 

Einpreßtechnik 

Insertmounttechnologie; die Einpreßtechnik ist das Verfahren zur Herstellung von 

lötfreien Einpreßverbindungen. Ein Einpreßstift (Einpreßpfosten) mit einem geeigneten 

Einpreßbereich (Einpreßzone) wird in ein metallisiertes Durchkontaktierungsloch 

einer zwei- oder mehrlagigen Leiterplatte eingepreßt. 

Emission 

Abgabe von Licht, Wärme, Strahlen oder ähnlichen Umwelteinwirkungen 

Emissionsmaximum 

Die von einer Lichtquelle ausgesandte Strahlung erstreckt sich über einen bestimmten 

Wellenlängenbereich mit unterschiedlicher Intensität. Der Teil des Wellenlängenbereiches 

mit der maximalen Intensität wird als Emissionsmaximum bezeichnet. 

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Emulsion 

Dispersion feiner Teilchen einer Flüssigkeit in einer anderen, die in der ersten 

unlöslich ist (Fette in Wasser) 

Eutektikum 

Zusammensetzung und Schmelztemperatur eines Gemisches aus zwei oder mehreren 

im flüssigen Zustand mischbaren, im festen Zustand nicht mischbaren Stoffen. 

Im Eutektikum sind beide Stoffe mit konstanter Zusammensetzung mischbar und 

haben einen konstanten (meist minimalen Schmelzpunkt (eutektische Temperatur). 

Das Eutektikum ist dem Zustandsdiagramm (Schmelzdiagramm) zu entnehmen. Der 

eutektische Punkt von Zinn-Blei-Legierungen liegt bei 61,9 % Zinn; 38,1 % Blei und 

183 °C. 

Feinleitertechnik 

Auflösungen < 150 µm 

Feinstleitertechnik 

Auflösungen < 100 µm 

Festkörper / Festkörpergehalt 

Der Festkörper ist der Anteil an nicht flüchtigen Bestandteilen in einem Lack. Die 

Bestimmung des Festkörpergehaltes eines Lackes erfolgt nach DIN 53 216, Teil 1 

(1 Stunde, 125°C, Einwaage 1g) 

Fileserver 

Ablage der gesamten Bohrdaten im PC der Maschine und Brücke zu anderen 

Rechnern 

Fluxmittel, Flußmittel 

flüssige oder gelöste Substanzen, die in der Lage sind, die Oberfläche vor Lötprozessen 

zu aktivieren. Fluxe bilden während des Lötvorganges eine inerte 

reoxidationshemmende Atmosphäre. Erreicht wird die für die Benetzung notwendige 

Erniedrigung der Oberflächenspannung zwischen Lot und Metalloberfläche. Fluxe 

sind in der DIN 8511 spezifiziert. 

Fotodruckverfahren 

Fotolithografie: Bildübertragung im Kontaktverfahren über eine Fotomaske auf einen 

lichtempfindlichen (UV-empfindlichen) Lackfilm, der sich bei Belichtung chemisch so 

verändert, daß er entweder im nachfolgenden Entwicklungsprozeß löslich oder unlöslich 

ist. Damit sind “Grautöne”, wie beim Silberfilm nicht möglich und auch nicht 

erwünscht, da für die nachfolgenden Prozesse , wie Ätzen des unter dem lichtempfindlichen 

Material liegenden Materials (Kupfer) oder galvanisches Auftragen von 

Metallen auf diese Oberfläche saubere lackfreie Flächen benötigt werden. Die 

Fotolithografie in der Leiterplattentechnik erfolgt in UV-Belichtern (PC-Printern). 

Durch Unterlichtung, Streuung, Reflexion oder Beugung kann es zu Bildverfälschungen 

kommen. 

Fotowerkzeug 

Leiterbild- oder Maskenfilm (Glasmaster, Artwork) 

7

Fotoresist 

flüssiger oder fester Film, der sich nach dem Belichten mit vorzugsweise UV-Licht 

entwickeln läßt. Positivresiste werden durch Belichtung soweit entnetzt bzw. 

chemisch verändert (Änderung des Säurecharakters), daß die belichteten Stellen 

durch spezielle Entwickler (chlorierte Kohlenwasserstoffe, verdünnte Natronlauge 

oder Sodalösung, warmes Wasser u. ä.) herausgelöst werden. Bei Negativresisten 

ist der Vorgang umgekehrt, die belichteten Stellen werden stärker vernetzt. Je nach 

Dicke und chemischem Verhalten unterscheidet man Galvano- oder Ätzresiste. 

Fotoresist-Laminieren 

Festresist: Fotoresist bestehend aus Trägerfolie, Fotolackschichtfolie und Schutzfolie. 

Die thermoplastische Lackfolie wird mittels Laminator auf die Leiterplatte 

gepreßt. Vor dem Laminieren mit dem Heißrollenlaminator wird die Trägerfolie abgezogen. 

Die Schutzfolie wird nach der Belichtung entfernt. 

Trägerfolie 

Heißrolle 

 

Leiterplatte 

 

Fotoresist laminieren 

Schutzf 

Fotores 

Kupfer 

FR4-Material 

FR: fiering resisting (schwer entflammbar, flammgeschützt) Bezeichnung von 

Basismaterial nach Nema LI-1 Standard, z.B.FR 2 (Phenol/Hartpapier), FR3 

(Epoxid/Hartpapier), FR 4 (Epoxid/Glasgewebe)). Der Flammschutz bei Epoxid-arzen 

wird z.B. durch den Zusatz von Brom bzw. Bromverbindungen zum Epoxidharz 

erreicht. 

Galvanorand 

Galvanikrand: technologisch bedingter Rand um die zu galvanisierende Leiterplatte 

zur Verbesserung des Handling und der Stromverteilung auf der Platte. 

Galvanisieren 

Das kathodische Abscheiden von Metallen aus Elektrolyten auf metallisch leitfähige 

Unterlagen. Die Metallabscheidung erfolgt in Elektrolytbehältern bei großflächigen 

Teilen z.B. Leiterplatten als Gestell-, bei Kleinteilen als Trommelware und wird mit 

Gleichstrom (niedere Spannung, Restwelligkeit unter 5 %) durchgeführt. Die bei der 

Galvanisierung zur Anwendung kommenden Elektrolyte enthalten neben Metall-, 

Leit- und Puffersalzen noch organische Zusatzsysteme, um z.B. feinkristalline matte 

oder glänzende Oberflächen, hohe Streufähigkeit in Vertiefungen und gute Duktilität 

der Schichten zu erreichen. 

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Galvanorand 

Technologisch bedingter Rand um die Leiterplatte. Zur Verbesserung der Stromverteilung 

auf der Leiterplatte während der galvanischen Verstärkung notwendig. 

Galvanoresist 

Resist oder Reserve zur Abdeckung vor galvanischem Metallauftrag in mindestens 

der Dicke der abzuscheidenden Galvanikschicht 

Gaswäscher 

Gasförmige Emissionen können durch Gaswäscher minimiert werden. Dazu werden 

die Gase intensiv mit einer Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht, so daß durch 

chemische Reaktion die Schadstoffe gebunden werden, in denen Gas und Flüssigkeit 

im Gegenstrom fließen und durch die große Kontaktfläche die Flüssigkeit die 

gasförmigen Schadstoffe absorbiert. Gaswäscher nach dem Venturi-Prinzip sind 

ebenfalls bekannt. 

Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) 

Die Gefahrstoffverordnung ist ein gesetzliches Regelwerk, das unter anderem Umgang 

und Einstufung von Gefahrstoffen regelt. 

Gewebe 

Als Gewebe für Drucksiebe in der Leiterplattenfertigung werden Polyestergewebe, 

metallisierte Polyestergewebe und VA-Stahlgewebe eingesetzt. 

Glas/Epoxid-Laminat Laminat 

Produkt, das durch Verpressen mindestens zweier Lagen eines Materials (z.B. 

glasfaserverstärkte Prepregs) entsteht (Basismaterial). Kupferkaschiertes Basismaterial 

wird durch Laminieren von Epoxidharz/Glasfasermatten-Prepregs mit Kupferfolie 

hergestellt. Die Bezeichnung Laminat wird als Synonym für Basismaterial 

verwendet. 

Graukeil 

Staufer-Belichtungskeil, Belichtungskeil. Film zur Durchführung von Belichtungstests 

von Fotoresisten und fotosensitiven Lacken (enthält Fenster mit unterschiedlicher 

definierter Schwärzung) 

HAL-Beständigkeit 

Lötfehler: Alle Abweichungen der Lötstellenmerkmale vom akzeptablen Zustand. 

Lötfehler, die die Schaltungsfunktion beeinträchtigen: Lotbrücken, Risse, 

Nichtbenetzung, Ausbläser oder Ausgasungen, Lötfehler, die verminderte 

Zuverlässigkeit ergeben: zu magere oder zu fette Lötstellen, keine glatte glänzende 

Oberfläche. 

Löt- und Entlötbeständigkeit: Haltbarkeit einer Metallisierung, insbesondere der 

Lochmetallisierung, so daß eine 5-malige Ein- und Auslötung eines Drahtes mit 

Lötkolben (maximal 260 °C, Wärmezuführung über den Draht und nicht über das 

Pad) möglich ist. 

Heißluftverzinnung 

HAL, HASL, Verfahren zur Konservierung von Leiterplatten. 

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Bei der Heißluftverzinnung wird die vom Metallresist befreite Leiterplatte (Kupferoberfläche) 

gereinigt, mit Fluxmittel versehen und im Tauchlötverfahren verzinnt. 

Beim Ziehen aus dem Tauchlötbad wird mit Hilfe eines Luftmessers (scharfer 

Heißluftstrahl) überflüssiges Lot von der Oberfläche und aus den Bestückungslöchern 

geblasen. 

hochviskos 

Viskosität: Zähigkeit; innere Reibung in Gasen und Flüssigkeiten. Angegeben wird 

meist die dynamische Viskosität η, Maßangabe in Pascalsekunde (Pas = SI-Einheit), 

centiPoise (cP) oder die Kinematische Viskosität v in m 2 /s (SI-Einheit) bzw. Stokes 

St. Fließverhalten eines Stoffes; niederviskose Stoffe sind flüssiger als hochviskose. 

Die Viskosität ist temperaturabhängig (wichtiges Maß bei Klebern, Lacken und öligen 

Flüssigkeiten. 

ionische Kontamination 

Kontamination: Verunreinigung, Verschmutzung 

Ionische Verunreinigung: Verunreinigung, die aus dissoziierbaren Substanzen oder 

ionogenen Stoffen besteht 

IR-Trocknung 

IR Trockner: - Infrarottrockner 

Integrator 

Meßgerät, das die Energieintensität [ mJ/cm 2 ] bei der Belichtung ermittelt, und die 

Belichtungszeit bei abnehmender Intensität des Brenners nachregelt. 

Kalibrierstation 

automatische 0-Stellung beim Tiefenbohren 

Kapillarfilm 

Schablonenfilm zur Herstellung von Siebdruckschablonen, der durch Kapillarwirkung 

des nassen Films auf dem Gewebe haftet 

Kapillarwirkung, Kapillareffekt 

Eindringen von Flüssigkeiten in schmale Zwischenräume oder Spalten durch die 

Kraft der Oberflächenspannung. Die Kapillarwirkung in einer Röhre wird nach 

Young mit h = 2 T / r d g (h = Höhe, r = Radius, g = Erdbeschleunigung, T = 

Oberflächenspannung in dyn/cm, d = Dichte) berechnet. 

Kaskadenspülung 

Bei der Kaskadenspülung in Galvanikanlagen wird das Spülwasser dadurch 

mehrfach verwendet, daß das zu spülende Werkstück und das Spülwasser im 

Gegenlauf durch mehrere Behälter (Kaskaden) geführt wird. Das Spülwasser bewegt 

sich entweder im freien Fall oder mit Hilfe von Pumpen von Kaskade zu Kaskade 

und wird stets am Boden des jeweiligen Behälters ein- und über einen Überlauf 

ausgeführt. Durch die Mehrfachnutzung des Spülwassers wird wesentlich Wasser 

gespart, wobei der Spüleffekt intensiver als bei einfacher Fließspülung ist. Das 

Kaskadenspülen wird seit 1950 in der Galvanotechnik eingesetzt. 

10

Katalysieren 

Herstellung der Katalyseschicht auf der unkaschierten Basismaterialoberfläche 

(Additiv-Verfahren) oder im Bohrloch für die folgende Metallisierung bzw. Durchkontaktierung. 

Bohrlochwandungen oder Leiterplattenoberflächen werden mit 

Metallpartikeln (meist Pd) belegt, die selbst leitfähig sind (Direktmetallisierungsverfahren) 

oder katalytisch auf nachfolgende chemische Abscheidungen wirken. 

Klebe-Technologie 

Fixieren der SMD-Baulemente vor dem Wellenlöten, jedoch auch Herstellung der 

elektrischen Verbindungen durch leitfähige Kleber. Der Auftrag der Kleber erfolgt 

durch Dosierautomaten oder Dispensoren, z.B. CNC-gesteuert oder im Sieb-oder 

Schablonendruck. 

Komplex 

Verbindung mit Metall- oder Metallionenkern(Zentralatom), um den neutrale 

Moleküle (Liganden) koordinativ oder komplex angeordnet sind. Dadurch wird das 

Zentralatom chemisch wirksam abgeschirmt und kann an bestimmten chemischen 

Reaktionen nicht oder erst nach Zerstörung des Komplexes teilnehmen. Als Liganden 

werden meist Chelate verwendet, die krebsscherenartig das Zentralatom 

umschließen. Komplexe werden zur analytischen Trennung von Schwermetallen 

oder zur Veränderung der Abscheidungspotentiale in der Galvanik verwendet. 

Komplexbildner sind abwassertechnisch problematisch, da sie Schadstoffe durch 

Komplexbildung in Lösung halten und dadurch der Entgiftung entziehen. 

Kondensat 

Flüchtige, gasförmige Stoffe können je nach Temperatur und Druck beim Abkühlen 

in den flüssigen Zustand übergehen z.B. auf kalten Flächen kondensieren. Sie werden 

dann als Kondensat bezeichnet. 

Konvektionstrocknung 

Warmlufttrocknung, im Gegensatz zur Strahlungstrocknung (IR-Trocknung) 

Korrosion 

Zersetzung eines Materials unter atmosphärischen Bedingungen, bei Metallen meist 

eine Oxidation unter Bildung von Oxiden, Hydroxiden, Sulfiden, Carbonaten u. ä., 

beispielsweise die Eisenoxidation (Rosten) oder Grünspanbildung bei Kupfer, 

Bildung von schwarzen Silbersulfidschichten 

Kupferspots: 

kleine Kupferrückstände (Punkte, Flecken) 

Laminat 

Produkt, das durch Verpressen mindestens zweier Lagen eines Materials (z.B. 

glasfaserverstärkte Prepregs) entsteht (Basismaterial). Kupferkaschiertes Basismaterial 

wird durch Laminieren von Epoxidharz/Glasfasermatten-Prepregs mit Kupferfolie 

hergestellt. Die Bezeichnung Laminat wird als Synonym für Basismaterial 

verwendet. 

Layout 

Design, Leiterbild, Leiterbildentwurf 

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Leiterzug 

Patternplating: Nach der Durchmetallisierung erfolgt der galvanische Leiterzugaufbau 

strukturiert z.B. durch galvanische Abscheidung in eine Fotoresistmaske, 

übliches Verfahren der Leiterplattentechnik im Subtraktiv-Metallresistverfahren. 

Leitfähigkeit 

spezifische elektrische Leitfähigkeit, ist der reziproke Wert des spezifischen 

Widerstands-gemessen in Siemens (Bezug auf einen Würfel mit der Kantenlänge 1 

cm) g=G.l/w.h (W=Breite, h=Höhe, l=Länge des Leiters, G= gemessene Leitfähigkeit). 

Lösungsverhalten 

Auflösen: Vorgang des in Lösung Gehens, z.B. Auflösung von Salzen in Wasser 

unter Dissoziation in Ionen 

lötaugenfreie (landless) Leiterbilder 

Landless Design: Konstruktion ohne Lötaugen mit dem Ziel der Erhöhung der möglichen 

Verdrahtungsdichte 

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Landless Design 

Lötstopplack, Lötstoppmaske (LM) 

auf die Leiterplatte aufgetragene, meist polymere Maske (strukturierte Lackschicht), 

die nur die Lötflächen(Lötaugen, Pads) bzw. Bauelementanschlüsse frei läßt. 

Dadurch werden diese beim nachfolgenden Belotungsprozeß nicht mit belotet. 

Ergebnis ist die Einsparung von Lot, aber besonders die Vermeidung von 

Kurzschlüssen bei feinstrukturierten Leiterplatten. In der SMD-Technik dient der 

Lötstopplack oft auch zur Isolation der leitenden Bauelementoberflächen gegenüber 

den Leiterzügen. Die Lötstoppmaske sollte nur auf Kupfer- oder sehr dünn 

beschichtete Leiterzugoberflächen aufgetragen werden, da beim Aufschmelzen z.B. 

der galvanisch aufgebrachten Zinn- oder Bleizinn-Schicht ein Kräuseln bis zur 

Zerstörung der Lackschicht auftreten kann (Orangenhauteffekt). Lötstoppmasken 

bestehen meist aus Epoxidharzen, die im Siebdruckverfahren strukturiert 

aufgebracht oder durch nachfolgende fotolithografische Strukturierung ganzflächig 

aufgebrachter Schichten von fotosensitiven Lacken hergestellt werden (Siebdruck, 

Gießen, Sprühen, Tauchen, Walzlackieren oder ähnlich) 


Lötstopplack, Lötstoppmaske (LM): auf die Leiterplatte aufgetragene, meist polymere 

Maske (strukturierte Lackschicht), die nur die Lötflächen (Lötaugen, Pads) bzw. 

Bauelementanschlüsse frei läßt. Dadurch werden diese beim nachfolgenden 

Belotungsprozeß nicht mit belotet. Ergebnis ist die Einsparung von Lot, aber 

besonders die Vermeidung von Kurzschlüssen bei feinstrukturierten Leiterplatten. In 

der SMD-Technik dient der Lötstopplack oft auch zur Isolation der leitenden 

Bauelementoberflächen gegenüber den Leiterzügen. Die Lötstoppmaske sollte nur 

auf Kupfer- oder sehr dünn beschichtete Leiterzugoberflächen aufgetragen werden, 

da beim Aufschmelzen z.B. der galvanisch aufgebrachten Zinn- oder Bleizinn- 

Schicht ein Kräuseln bis zur Zerstörung der Lackschicht auftreten kann (Orangenhauteffekt). 

Lötstoppmasken bestehen meist aus Epoxidharzen, die im Siebdruckverfahren 

strukturiert aufgebracht oder durch nachfolgende fotolithografische 

Strukturierung ganzflächig aufgebrachter Schichten von fotosensitiven Lacken 

hergestellt werden (Siebdruck, Gießen, Sprühen, Tauchen, Walzlackieren oder 

ähnlich). 

Metallisierung 

Auftragen von Metallschichten durch chemische oder galvanische Prozesse 

Microbohren 

Micro-Vias: Durchsteiger mit Durchmesser = 100 µm 

Mischungsverhältnis 

Verhältnis von mindestens zwei Komponenten eines Mehrkomponentensystemes. 

Das Mischungsverhältnis wird i.d.R. wie folgt angegeben: X Teile Komponente A und 

Y Teile Komponente B. Es ist zu beachten, ob das Mischungsverhältnis in Volumen-/ 

oder Gewichtsteilen angegeben ist. 

Mißregistrierung 

Misregistration: Versatz durch fehlerhafte Registrierung bzw. Justage 

Multilayer 

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Leiterplatte mit Leiterbahnen auch im Innern des Basismaterials. Multilayer werden 

durch sandwichartiges Verpressen verschiedener ein- oder zweilagiger strukturierter 

dünner Leiterplatten (Innenlagen, Kerne) mit harzgetränkten vorgefertigten Glasgewebematten 

(Prepregs) und Kupferfolien als Deckfolie hergestellt und in üblichem 

Durchkontaktier- und Strukturierverfahren der Leiterplattentechnik fertiggestellt. 

Wesentlich ist, daß die durch Bohren freigelegten Innenlagenanschlüsse bei der 

Durchkontaktierung metallisch leitend miteinander und mit den Außenlagen verbunden 

werden. 

Naßlackgewicht 

Masse des nicht getrockneten Lackes auf einer Leiterplatte. Das Naßlackgewicht 

wird in der Regel in g Lack / m 2 Leiterplatte angegeben. 

Natriumperoxodisulfat im BF NaPS 

NaPS: Natriumpersulfat; eingesetzt anstelle von Ammoniumpersulfat in Beiz-, 

Reinigungs- und Ätzlösungen für Kupferoberflächen. NaPS ist besser regenerierfähig, 

da das komplexbildende Ammoniumion die Aufbereitung (z.B. Elektrolyse) 

stört. 

nm 

Längeneinheit. 1 nm = 10 -9 m. Die Einheit nm wird häufig bei der Angabe von Wellenlängen 

elektromagnetischer Strahlungen verwendet. Der sichtbare Bereich ( sichtbares 

Licht ) liegt etwa in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 800nm. 

Nutzen 

Nutzen: kleine Leiterplatten werden zu mehreren Stück im Verbund hergestellt, um 

sie handbar zu machen (z.B. erforderliche Mindestlänge in Horizontalanlagen 100- 

130 mm) und um eine erhöhte Produktivität zu erreichen. Die Trennung erfolgt erst 

beim Konturfräsen oder nach der Bestückung. In diesem Falle werden die 

Leiterplatten als Brechleiterplatten ausgeführt (beim Konturenfräsen werden Stege 

zum Halten der Einzelleiterplatten im Nutzen stehen gelassen, oder die Kontur wird 

nicht vollständig durchgefräst - Nutenfräsen). Wenn nicht bereits bei der Herstellung 

des Fotoplots rechentechnisch der Nutzen erstellt wurde, kann in Step-and-Repeat- 

Geräten der Nutzenfilm hergestellt werden. 

Off-Contact-Belichten 

Kontaktloses Belichten, d.h. Film oder Glasmaster liegt auf der zu belichtenden 

Platte nicht auf. 

O-Position 

Anfangsposition vor dem Bohrbeginn 

Oxidationslinie 

Prozeßfolge, in der die Kupferoberfläche von Multilayer-Innenlagen durch Oxidation 

strukturiert wird, um beim Multilayer-Pressen eine optimale Haftung zwischen den 

Lagen zu erzielen. 

Pad 

Anschlußplätze, Anschlußflächen; Bauteillandeflächen in der SMT-Technik, 

Lötaugen oder Lötflächen, Stellen auf der Leiterplatte, an denen Bauelemente 

ankontaktiert werden (amerik. Lands). 

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Panel-Plating 

Tenting-Verfahren: Subtraktivtechnik, wobei die durchkontaktierte Leiterplattenfläche 

sofort, meist ohne Gestellwechsel, galvanisch ganzflächig auf die 

Nennkupferschichtdicke verstärkt (Panelplating) und strukturiert geätzt wird. Der 

Resist muß die Bohrung beidseitig abdecken (von engl. tent = Zelt). Bezeichnung 

auch tent and etch. Vorteile sind weniger Arbeitsschritte, höhere Verfahrenszuverlässigkeit, 

einfachere Ätzmittel und kein Metallresist. Nachteile sind höhere Belastung 

des Ätzmittels mit Kupfer, größere Strukturweiten wegen höherer Unterätzung 

und Probleme beim vollständigen Lochabdecken vor dem Ätzangriff (Auflage 

Festresist auf dem Restring, Kantenabdeckung bei Flüssigresist). 

Passergenauigkeit 

Optische Justage: Justage von Teilen zueinander mittels optischer Einrichtungen, 

eingesetzt, wenn die mechanische Justage durch Stifte und Bohrungen nicht möglich 

ist oder die Genauigkeit nicht mehr ausreicht. Optische Justage kann manuell/visuell 

auf Markierungen (Justagemarken) mit Unterstützung durch optische Mittel (Lupen, 

Mikroskop) oder durch automatische Bildverarbeitungssysteme erfolgen. Die 

optische Justage oder optische Registrierung erfolgt zur Orientierung der einzelnen 

technologischen Ebenen gegeneinander (Bohrloch-struktur, Leitbahnstruktur, 

Leitbahn-strukturen in Multilayern, Lötstoppmaske, Bestückungsdruck). Spezielle 

Passersysteme und Korrekturmechanisen wurden zur Verbesserung der Lagetoleranz 

entwickelt, insbesondere Systeme zur Erkennung von Lagenversatz in 

Multilayern und rechentechnische Lagekorrektur zur optimalen Einbringung der 

Bohrungen (Röntgenverfahren). 

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Pattern Plating 

Nach der Durchmetallisierung erfolgt der galvanische Leiterzugaufbau, strukturiert 

z.B. durch galvanische Abscheidung in eine Fotoresistmaske, übliches Verfahren der 

Leiterplattentechnik im Subtraktiv-Metallresistverfahren. 

pH-Wert 

negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration; Maß für 

Säure- und Basenkonzentration einer Lösung. Neutrales Wasser hat einen pH-Wert 

von 7, der pH-Wert von Säuren ist kleiner 7, der von Basen größer 7. Gemessen 

wird der pH-Wert mit Indikatorpapier oder elektrochemisch durch die Potentialänderung 

einer Glaselektrode. 

Pitch 

Sprung, Raster für Pads, Abstand der Bauelementeanschlüsse 

Positionsdruck 

Druck zur Kennzeichnung der Position der Bauelemente auf einer Leiterplatte zur 

Unterstützung von Montage und Service 

Rakel 

plastischer in einer Halterung befestigter Materialstreifen aus Gummi, PUR o. ä. zum 

Ziehen der Farbe über die Druckschablone beim Siebdruck. Wesentlich für das Ergebnis 

der Siebdruckes sind Härte (in Shore gemessen), Rakel-anschliff (beim 

Maschinendruck meist 60°), der Rakelandruck und die Rakelanstellung (Schräglage). 

Rakeldruck 

Thixotropie: Eigenschaft eines Stoffs, unter Belastung (Druck, Scherkraft) seine 

Viskosität zu erniedrigen. Siebdruckfarben (Farben für den Kennzeichnungs, bzw. 

Bestückungsdruck) bzw. sonstige Materialien (Lötstopplack, Lotpasten, SMD- 

Kleber), die mit Siebdruck verarbeitet werden, müssen thixotrop sein, weil die zu 

druckende Farbe durch das Siebgewebe fließen muß, aber dann das Druckbild bis 

zum Aushärten oder Bestücken nicht verlaufen darf. Entsprechend der Thixotropie 

ist der Rakelandruck einzustellen. 

Reflow-Löten 

Aufschmelzlöten; die Kontaktierung von SMD-Bauelementen erfolgt durch das Aufschmelzen 

z.B. mittels Infrarot von Lotdepots, die sich auf den Lötpads der 

Leiterplatte unter den Bauelementanschlüssen befinden (Herstellung der Lotdepots 

durch Heißluftlöten oder aus Lotpaste mittels Schablonendruck u.a.). Die gesamte 

Leiterplatte wird auf Löttemperatur gebracht. 

RF-Verfahren 

Röntgenfluoreszenzverfahren zur Schichtdickenbestimmung (auch Legierungszusammensetzung) 

für Materialien mit einer Ordnungszahl über 20 sinnvoll. Das 

Verfahren arbeitet zerstörungsfrei und kann im laufenden Produktionsprozeß zur 

Kontrolle eingesetzt werden. 

Registrierung 

Optische Justage: Justage von Teilen zueinander mittels optischer Einrichtungen, 

eingesetzt, wenn die mechanische Justage durch Stifte und Bohrungen nicht möglich 

ist oder die Genauigkeit nicht mehr ausreicht. Optische Justage kann manuell/visuell 

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auf Markierungen (Justagemarken) mit Unterstützung durch optische Mittel (Lupen, 

Mikroskop) oder durch automatische Bildverarbeitungssysteme erfolgen. Die 

optische Justage oder optische Registrierung erfolgt zur Orientierung der einzelnen 

technologischen Ebenen gegeneinander (Bohrlochstruktur, Leitbahnstruktur, 

Leitbahnstrukturen in Multilayern, Lötstoppmaske, Bestückungsdruck). Spezielle 

Passersysteme und Korrekturmechanisen wurden zur Verbesserung der 

Lagetoleranz entwickelt, insbesondere Systeme zur Erkennung von Lagenversatz in 

Multilayern und rechentechnische Lagekorrektur zur optimalen Einbringung der 

Bohrungen (Röntgenverfahren). 

Registriergenauigkeit 

Bei der Belichtung: Übereinstimmung von Filmvorlage und Leiterbild 

Replenisher 

Auffrischungslösung, Ergänzungslösung: Bezeichnung für ammoniakalisches 

kupferfreies Ätzmittel bzw. Regenerierungslösung oder die erste Spülkammer der 

Sprühätze, deren Inhalt der Ätze zur Regenerierung wieder zugeführt wird. 

rheologische Eigenschaften 

Rheologie: Fließkunde, Erfassung der Fließ- und Reibungseigenschaften von 

Flüssigkeiten (Flüssigfotolacke) oder Pasten (Siebdruckfarben), bei denen der 

Koeffizient der inneren Reibung (Viskosität) von den bestehenden Bedingungen 

(Druck, Temperatur) abhängig ist, z.B. bei flüssigen Fotolacken zum Gießen oder 

Tauchziehen. Demgegenüber beschreibt die Thixotropie die Eigenschaften bei 

veränderten Bedingungen (Druckänderung beim Siebdruck). 

Rückätzrate 

Desmearing/Rückätzen: Entfernung von Harzverschmierungen im Bohrloch. Durch 

die thermische Belastung beim Bohren vor allem in Multilayern werden Harzverschmierungen, 

vermischt mit Glasstaub, in den Bohrungen besonders an den Kupferanbindungen 

der Zwischenebenen erzeugt, die die anschließende Durchkontaktierung 

verhindern. Zum Desmearing stehen folgende Verfahren zur Verfügung: 

Oxidation mit Schwefelsäure, Chromsäure, Permanganat oder Sauerstoffplasma 

Schablonenaufbau 

Auf ein Siebdruckgewebe wird eine Schablone aufgebracht. Je höher der Schablonenaufbau 

(Dicke der Schablone) ist, desto dicker ist die gedruckte Lackschicht. 

Schwesterwerkzeug 

Im Magazin oder Schachtel nebeneinander stehendes Werkzeug 

Signierlack 

Siebdrucklack zum Kennzeichendruck/Positionsdruck auf Leiterplattenoberflächen 

zur Unterstützung der Bestückung oder des Servicemonteurs 

SMT 

Surface Mounting Technology; Oberflächenmontage von (miniaturisierten) Bauelementen 

auf Leiterplatten, SMD-Bestückung 

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Startpolymerisation 

Eine Polymerisation ist eine chemische Reaktion bei der Monomere zu Polymeren 

reagieren. Die diese Polymerisation auslösende Reaktion wird als Startpolymerisation 

bezeichnet. 

Strippen 

Entfernen von Resisten oder Reserven nach der Verwendung (Fotoresist, 

Siebdruckfarbe, Metrallresist strippen) 

Strukturviskosität 

Eine strukturviskose - thixotrope - Flüssigkeit ändert ihre Viskosität unter Einwirkung 

von Scherkräften. Wenn Scherkräfte auftreten, sinkt die Viskosität, nach Beendigung 

der Scherung steigt die Viskosität wieder an. 

Substrat 

Substrat: Basismaterial (Begriff wird besonders in der Hybridtechnik bzw. MCM- 

Technik verwendet) 

Technische Regeln für brennbare Flüssigkeiten ( TRbF ) 

Gesetzliches Regelwerk, daß Betriebsvorschriften und spezielle Vorschriften für Lageranlagen 

für brennbare Flüssigkeiten beinhaltet 

Temperschritte 

Tempern: Wärmebehandlung zur Spannungserniedrigung im Basismaterial oder 

Multilayer bzw. zur vollständigen Aushärtung des Harzes. Die Temperatur muß über 

der Glasumwandlungstemperatur des Harzsystems liegen. Bei Polyimidleiterplatten 

wird das Tempern zum Trocknen des Materials durchgeführt. Hier muß die 

Temperatur wenig über der Verdampfungstemperatur des Wassers liegen. 

Tenting-Technik 

Tenting-Verfahren: Subtraktivtechnik, wobei die durchkontaktierte Leiterplattenfläche 

sofort, meist ohne Gestellwechsel, galvanisch ganzflächig auf die Nennkupferschichtdicke 

verstärkt (Panelplating) und strukturiert geätzt wird. Der Resist muß die 

Bohrung beidseitig abdecken (von engl. tent = Zelt). Bezeichnung auch tent and 

etch. Vorteile sind weniger Arbeitsschritte, höhere Verfahrenszuverlässigkeit, einfachere 

Ätzmittel und kein Metallresist. Nachteile sind höhere Belastung des 

Ätzmittels mit Kupfer, größere Strukturweiten wegen höherer Unterätzung und 

Probleme beim vollständigen Lochabdecken vor dem Ätzangriff (Auflage Festresist 

auf dem Restring, Kantenabdeckung bei Flüssigresist). 

Tents 

mit Fotoresist „überspannte“ (überdeckte) Löcher (Bohrungen) 

Tenten 

Überspannen von Löchern durch Festresist, aber auch Lötstopplack überspannt 

kleinere Umsteiger 

Treatment 

Nachbehandlung der matten (Rück-) Seite der Kupferfolie, um eine ausreichende 

Haftung auf dem Basismaterial zu gewährleisten. Bekannt sind Messingtreatments, 

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galvanische Aufrauhung und Knospenbildung oder oxidative Behandlung des 

Kupfers. 

Unterspülen 

Seitliche Unterwanderung beim Entwicklungsprozeß, i.d.R. bedingt durch eine unzureichende 

Durchbelichtung der Resistschicht beim Belichten 

Unterstrahlung 

Bei der Belichtung eines fotostrukturierbaren Lötstopplackes wird eine Filmvorlage 

auf den Lötstopplack aufgelegt. Dieser Film enthält lichtdurchlässige und lichtundurchlässige 

Bereiche. Wenn der Film nicht vollständig aufliegt, d.h. ein Abstand 

zwischen Filmvorlage und Lötstopplack vorhanden ist, kann Licht unter die lichtundurchlässigen 

Bereiche des Filmes gelangen. 

UV-Licht 

ultraviolettes Licht; Licht im Kurzwellenbereich bei 100-400 nm. In der Leiterplattentechnik 

zur Belichtung von Fotoresisten verwendet, deren größte Empfindlichkeit im 

Bereich 240 - 360 nm liegen. Beim Belichten mit UV-Licht entstehen durch 

physikalisch-optische Einflüsse Bildverfälschungen. 

Verordnung über brennbare Flüssigkeiten (VbF) 

Die Verordnung über brennbare Flüssigkeiten ist ein gesetzliches Regelwerk, das im 

wesentlichen die Lagerung brennbarer Flüssigkeiten regelt. 

via holes 

Durchsteiger: Umsteiger, Durchkontaktierungen, elektrische Verbindungen zwischen 

zwei Leiterebenen, die meist nicht zum Bestücken der Bauelemente genutzt werden 

Viskosität 

Zähigkeit; innere Reibung in Gasen und Flüssigkeiten. Angegeben wird meist die 

dynamische Viskosität η, Maßangabe in Pascalsekunde (Pas = SI-Einheit), 

centiPoise (cP) oder die Kinematische Viskosität v in m2/s (SI-Einheit) bzw. Stokes 

St. Fließverhalten eines Stoffes; niederviskose Stoffe sind flüssiger als hochviskose. 

Die Viskosität ist temperaturabhängig (wichtiges Maß bei Klebern, Lacken und öligen 

Flüssigkeiten). 

Vollhartmetall-Spezialbohrer 

Bohrer aus dem Sinterwerkstoff Hartmetall. Voll = nur Hartmetall 

Vorpartie 

Eine Produktionsmenge die in einem Ansatz gefertigt wird bezeichnet man als Partie. 

Eine zeitlich vorher produzierte Mengeneinheit des gleichen Produktes nennt 

man Vorpartie. 

Wärmeverschleiß 

Durch die Berührung des Bohrers mit dem Werkstück entsteht durch die hohe 

Drehzahl Wärme. Diese Wärme bewirkt den Verschleiß. 

Wasserstoffperoxid 

Chemische Formel H2O2, vielfach eingesetzte Chemikalie mit Oxidationswirkung, die 

z.B. das Beizen oder Ätzen von Metallen verbessert. Es ist von Vorteil, daß als 

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Produkte nur Wasser und gegebenenfalls Sauerstoff entstehen. Wegen der leichten 

Zersetzbarkeit, die zu Explosionen führen kann, ist bei der Arbeit mit Wasserstoffperoxid 

Vorsicht geboten. Gegenüber stärkeren Oxidationsmitteln, wie z.B. Permanganat, 

kann Wasserstoffperoxid auch als Reduktionsmittel wirken. 

Wellenlängenbereich 

Die von einer Lichtquelle ausgesandte Strahlung erstreckt sich über einen bestimmten 

Wellenlängenbereich mit unterschiedlicher Intensität, d.h. es wird in der Regel 

nicht Licht einer Wellenlänge ausgesandt sondern Licht verschiedener Wellenlängen. 

Wellenlötanlagen 

Schwallötanlagen, Durchlaufanlagen zum automatischen Löten von Leiterplattenbaugruppen 

(5), bestehend aus dem Transportsystem (Kettensystem mit Lötrahmen 

oder Fingertransport für Leiterplatten), Fluxstation mit Schaum- oder Sprühfluxer, 

einer Vorheizzone, der Lötzone mit Einfach- oder Doppelwelle, evtl. 

Schutzgaseinrichtung und Abkühlzone, evtl. Reinigungszone. Moderne Anlagen sind 

weitgehend regelbar, teilweise programmgesteuert. Die Lotwelle wird von einer 

Pumpen-Düsenkombination erzeugt. Bei der Lochmontage werden nur die durchgesteckten 

Anschlüsse in das Lot getaucht, bei der SMT werden die aufgeklebten Bauelemente 

vollständig eingetaucht. 

Winkelschliff 

Rechtwinkeliger Schliff des Rakelgummis beim Siebdruck 

Z-Achse 

Sacklochbohren: Herstellen von nicht durchführenden (Sack-) Löchern. Beim mechanischen 

Tiefenbohren mit einem Tiefen-Meßsystem wird der z-Achsenantrieb der 

Bohrmaschine mit einer Genauigkeit um 25 µm reguliert. Werden Sacklöcher 

eingesetzt, erhöhen sich die Bohrkosten im Vergleich (0,9 mm Loch im Dreierstapel 

gebohrt = 100 %) auf das 2,5-fache. Sacklöcher können aber auch durch andere 

physikalisch/chemische Prozesse, wie Plasmaätzen, Laserbohren oder chemisches 

Ätzen des Dielektrikums realisiert werden 

Zuschnitt 

Das Basismaterial wird ca. 5 % größer mit einer Säge zugeschnitten. 

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