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PCB-Leiterplatte – Verschiedene Beschichtungsarten und ionische Verunreinigungen

Leiterplatten, auch PCB genannt, kommen sowohl in spezialisierten Geräten, als auch in Geräten vor, denen wir im Alltag begegnen. Es handelt sich um Isolierplatten unterschiedlicher Dicke und Steifheit. Sie werden von Leiterbahnen und Pads bedeckt. Wir unterscheiden zwischen ein-, zwei- und mehrschichtigen Platten. Bei letzterem ist der Verbindungsweg dreidimensional und verbindet Elemente unterschiedlicher Ebenen. Als leitfähiges Material wird üblicherweise Kupfer verwendet.

Die wichtigste Rolle der Schutzbeschichtungen

Getreu ihrem Namen, erfüllen sie eine Schutzfunktion. Sie verhindern die Oxidation von Kupfer in der Zeit zwischen der Herstellung der Platte und der Montage auf ihrer Gruppe. Ihre zweite Funktion besteht in der Beeinflussung der Qualität der Lötstellenverbindung- unter ihrer Beteiligung bilden sich intermetallische Verbindungen an der Grenzfläche- dies wiederum beeinflusst die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Lötstelle.

Welche Schutzbeschichtungen unterscheiden sich auf dem Markt?

Seit dem Jahre 2002 verbietet die europäische Union die Verwendung von Blei, Quecksilber, Cadmium und anderen gefährlichen Substanzen. In diesem Zusammenhang wird heutzutage nur bleifreie Beschichtungen auf PCB-Platten verwendet. Klassisch unterteilt man organische Beschichtungen (OSP), sowie anorganische. OSP bestehen aus organischen Verbindungen, solche wie Derivaten von Imidazolen, Arylphenylimidazolen oder Benzimidazolen.

Anorganische Beschichtungen werden in Keramik und Metall unterteilt. Bei den Metallbeschichtungen unterscheiden wir zwischen chemisch aufgebrachten (Nickel oder Gold) (ENIG) und solchen, die nach dem HASL-Verfahren eingefügt wurden.

Kurze Information zu möglichen Plattenverunreinigungen

Bei erhöhter Luftfeuchtigkeit können sie den Oberflächenwiderstand der Isolierung verringern, was einen erhöhten Stromablauf, chemischer Korrosion und Dedridenbildung bewirken könnte. Jede Verunreinigung beschädigt die PCB Leiterplatte und verringert deren Zuverlässigkeit. Verunreinigungen können in jeder Produktionsphase auftreten. Es gibt drei Arten von Schadstoffen: Ionische, nichtionisch und andere.

Ionische Verunreinigungen sind die schlimmsten. Durch den Kontakt mit Wasser zerfallen sie in Ionen, die problemlos Strom weiterleiten. Das Belassen dieser Verunreinigungen führt zur Korrosion (infolge der Potentialdifferenz zwischen Metallen in Kontakt mit Feuchtigkeit) und einem unkontrollierten Stromfluss. Die größte Entstehungsquelle für diese Art von Verunreinigungen sind Prozesse wie das Aufbringen von Metallbeschichtungen auf die im HASL-Verfahren bedruckten Leiterplatten und das Löten. Nichtionische Verunreinigungen sind häufig nichtionische Bestandteile von tonischer Sinterung, Elemente von festen Kolophoniumpartikeln, Ölen oder Wachsen. Weitere Verunreinigungen sind Partikeln wie

z.B.: Staub, Harz, Bruchteile von Glasfasern oder Lotkugeln, die im Lötprozess übrig geblieben sind.

Was sind nun die saubersten Plattenoberflächen?

Am saubersten sind die Oberflächen der Leiterplatten, auf denen kleine Bestandteile angelötet sind. Darüber hinaus weisen Plättchen mit Goldschutzbeschichtigung eine geringe Oberflächenverschmutzung auf als ihre Äquivalenten ohne Bezug.

Plattenbeschichtung und Produktionspraxis

Die Plattenhersteller verweisen darauf, dass die Plattenbeschichtung trotz der Beschreibung vom Kunden keine völlig freie Wahl ist. Das Verzinnen ist eine günstige Methode, sie eignet sich jedoch nur für weniger komplexe Platten. In weiter entwickelten Projekten wird eine Vergoldung empfohlen. In Manchen Situationen ist es nicht möglich, die Platten zu verzinnen. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die Vergoldung nicht nur in Situationen der technologischen Notwendigkeit gewählt werden sollte, sondern auch auf Wunsch des Kunden bei hoher Widerstandsfähigkeit der Platte gegen äußere Bedrohungen, einer ideal-glatten Pad-Oberfläche, oder der besten Lötbarkeit.

Das in Gdańsk eingesessene Unternehmen TS PCB ist eben einer dieser Produzenten, die sich mit der Herstellung solcher Platten beschäftigen. Dies ist ein Betrieb, welcher seit 1984 tätig ist, mit Sicherheitszertifikaten geehrt wird, sowie getreu seiner Kunden ihre Zeit und ihr Geld zu schätzen weiß. Sie sind zweifellos Spitzenreiter in der Herstellung von gedruckten Schaltungen.

 

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