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DE10300344A1 - Solder stop lacquer structured using a laser for protecting conductors on circuit boards comprises a solid body, has a specified coating viscosity and contains a flame protection agent - Google Patents

Solder stop lacquer structured using a laser for protecting conductors on circuit boards comprises a solid body, has a specified coating viscosity and contains a flame protection agent Download PDF

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Publication number
DE10300344A1
DE10300344A1 DE10300344A DE10300344A DE10300344A1 DE 10300344 A1 DE10300344 A1 DE 10300344A1 DE 10300344 A DE10300344 A DE 10300344A DE 10300344 A DE10300344 A DE 10300344A DE 10300344 A1 DE10300344 A1 DE 10300344A1
Authority
DE
Germany
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coating
roller
laser
lacquer
solder mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10300344A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Jürgen Schäfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atotech Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Atotech Deutschland GmbH and Co KG
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Priority to TW092128464A priority patent/TWI290016B/en
Priority to EP03757973A priority patent/EP1552730B1/en
Priority to AU2003274002A priority patent/AU2003274002A1/en
Priority to JP2005501290A priority patent/JP4347294B2/en
Priority to DE50307530T priority patent/DE50307530D1/en
Priority to AT03757973T priority patent/ATE365442T1/en
Priority to KR1020057004858A priority patent/KR100946973B1/en
Priority to US10/531,394 priority patent/US20070141263A1/en
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Priority to MYPI20033907 priority patent/MY142182A/en
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Abstract

Solder stop lacquer (1) structured using a laser comprises 50-10 wt.% of a solid body and has a coating viscosity of 5000-15000 mPas. The lacquer can be thermally hardened, has a halogen-free flame protection agent and contains no mineral fillers. Independent claims are also included for the following: (1) Process for coating a circuit board (2) with the solder stop lacquer comprising applying the lacquer using a roller coating device (3); and (2) Device for carrying out the above process comprising a roller coating device having an upper transport roller (4) and a lower coating unit for coating the underside of the circuit board consisting of a heated application roller (5) and two heated dosing rollers (6, 7) which form a dosing gap.

Description

Leiterplatten werden mit Lötstopplacken insbesondere mit fotosensiblen Lötstopplacken beschichtet, um die Leiter zu schützen und nur die zu lötenden Bohrungen und Lotpads für das Lotzinn freizulassen. Genügte bis 1975 noch der Siebdruck, so hat sich ab diesem Zeitpunkt der fotosensible Lötstopplack durchgesetzt. Die erforderliche Genauigkeit bei den immer komplexer werdenden Schaltungen konnte nur durch das Fotostrukturierungsverfahren sichergestellt werden. Diese Lacke wurden bevorzugt im Vorhanggießverfahren einseitig aufgetragen . Dies wurde in der europäischen Patentanmeldung EP 0 002 040 A1 beschrieben. Diese Applikationstechnologie führt zu einigen Problemen. Diese sind insbesondere die Kantenabdeckung hoher Feinleiter mit einer Breite und Höhe von 100 μm. Die mit einer Viskosität von 500 bis 1200 m Pas aufgetragenen Lacke fließen insbesondere beim Trocknen durch die damit verbundene Viskositätserniedrigung von den Leiterkanten ab. Dieses Problem wurde durch Verwendung leicht verdunstender Lösungsmittel und durch Füllstoffzusätze gelöst. Die beschichteten Leiterplatten werden zunächst in einem Paternosterofen bei niedriger Temperatur abgelüftet, wobei der Lack auf den Leiter auftrocknet. Anschließend erfolgt die eigentliche Trocknung mittels heißer Umluft. Das Problem der Beschichtung hoher Leiter wurde auch insbesondere durch die Sprühbeschichtung gelöst. Allen Beschichtungsverfahren ist jedoch die Mitbeschichtung von Bohrungen gemeinsam. Der dort eingeflossenen Lack wird nach der Fotostrukturierung im Entwicklerbad herausgelöst. Dies führt gemeinsam mit den freientwickelten Lotpads zu erheblicher Abwasserbelastung. Die Lackqualität hat insbesondere durch die alkalischen Entwicklungsprozesse gelitten, da diese dann über entsprechende Carboxylgruppen verfügen mussten, welche die Feuchtigkeitsaffinität verschlechterten. Die für die Fotostrukturierung erforderlichen Acrylate beeinträchtige den Erweichungsbereich des Lötstopplackes , welches sich insbesondere beim Löten mit bleifreiem Lot bei höheren Löttemperaturen nachteilig bemerkbar macht.Printed circuit boards are coated with solder resists, in particular with photosensitive solder resists, to protect the conductors and only leave the holes and solder pads to be soldered free for the solder. Screen printing was sufficient until 1975, from then on the photosensitive solder mask became established. The required accuracy in the increasingly complex circuits could only be ensured by the photo structuring process. These varnishes were preferably applied on one side in the curtain casting process. This was in the European patent application EP 0 002 040 A1 described. This application technology leads to some problems. These are in particular the edge covering of high fine conductors with a width and height of 100 μm. The paints applied with a viscosity of 500 to 1200 m Pas flow away from the conductor edges, in particular when drying, due to the associated reduction in viscosity. This problem was solved by using easily evaporating solvents and by adding fillers. The coated printed circuit boards are first vented off in a paternoster oven at low temperature, the paint drying on the conductor. Then the actual drying takes place using hot circulating air. The problem of coating high conductors was also solved in particular by spray coating. However, the co-coating of bores is common to all coating processes. The paint that has flowed in there is removed after the photo structuring in the developer bath. Together with the freely developed solder pads, this leads to considerable wastewater pollution. The paint quality suffered in particular from the alkaline development processes, since these then had to have corresponding carboxyl groups, which worsened the moisture affinity. The acrylates required for photo structuring adversely affect the softening range of the solder resist, which is particularly noticeable when soldering with lead-free solder at higher soldering temperatures.

Die weiter fortschreitende Miniaturisierung stellt diese Generation von Lötstopplacken vor neue Probleme. Hierbei macht sich insbesondere die Unsicherheit bei der Entwicklung negativ bemerkbar. All diese Probleme können durch die Verwendung eines mittels Laser strukturierbaren Lötstopplackes gelöst werden. Hiermit werden nur die Lotpads und die Restringe der Bohrungen mittels Kohlendioxidlaser vom Lack befreit. Ein Entwicklungsprozess ist nicht erforderlich. Somit entsteht auch kein Polymerabfall. Der Laser ist sehr genau zu positionieren. Probleme wie beim Filmversatz können nicht auftreten. Der Einsatz eines nicht fotosensiblen thermisch härtbaren Lötstopplackes scheitert zur Zeit daran, dass kein Applikationsverfahren verfügbar ist, mit dem eine Lackfreiheit der Bohrungen gewährleistet werden kann. In der EP 0766 908 Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Leiterplatten, insbesondere zur Herstellung von Multi-Chip-Modulen wird ein beidseitiges Walzenbeschichtungsverfahren für fotopolymerisierbare Beschichtungsmittel beschrieben, bei dem die Dosierwalzen auf 25 bis 60 °C erwärmt und die Auftragswalzen auf 5 bis 20 °C gekühlt werden können. Die Erwärmung des Lackes führt zur Verdunstung und zum Auftrocknen der nicht übertragenen Lackschicht auf die Gummioberfläche der Auftragswalze. Eine Kühlung führt zur Abscheidung von Kondensat. Die erzielte Leiterkantenabdeckung bei 50 μm Leiterhöhe und 50μm Lackschichtdicke betrug 13 μm. Die Borungen waren nicht lackfrei. Die Beschichtungsviskosität ist mit 20 000 bis 100 000 m Pas so hoch, dass nur mit profilierten Walzen bei Schichtdicken von 50 bis 200 μm gearbeitet werden kann. Die Beschichtungsgeschwindigkeit von 5 bis 20 m pro min ist für eine Beschichtung mit Lötstopplacken zu hoch, da keine gute Kantenabdeckung erzielt werden kann. Diese hohe Beschichtungsgeschwindigkeit wird auch in der DE 10131027 A1 mit dem Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsbeschichtung von Holz/Kunststoff- und Metalloberflächen beschrieben. Hierbei werden vorzugsweise strahlenhärtbare Pulverlacke mittels einer Schmelzwalze aus einem Pulverlackvorrat gefördert. Dies ist mit rein thermisch härtenden Lacken nicht durchführbar, da es dann zu Härtungsreaktionen und Verklumpungen kommt. Für die Beschichtung der Unterseite wird eine Schmelzwalze in einen Pulverlackbehälter ohne Dosierung eingetaucht. Dies führt bei thermisch härtbaren Lacken zur Aushärtung des Vorrates. Gleiches gilt für das in der Patentschrift EP 0698 2333 B1 beschriebene Verfahren., das den Auftrag von strahlenhärtbaren Beschichtungsmitteln aus der Schmelze beschreibt. Keines der bekannten Verfahren ist in der Lage die erfindungsgemäße Zielsetzung zu erfüllen Sie beziehen sich ausschließlich auf strahlenhärtbare Lacksysteme. Die für den Leiterplattentransport erforderliche Lackfreiheit der Ränder kann ebenfalls nicht realisiert werden. Die marktgängigen Lötstopplacke enthalten mineralische Füllstoffe zur Erhöhung der Viskosität insbesondere um ein Ablaufen des Lackes von den Leiterflanken zu verhindern. Diese mineralischen Füllstoffe sind üblicherweise mit einem Gewichtsanteil von 20 bis 50 % in den Lötstopplacken enthalten. Wenn diese marktgängigen Lötstopplacke mittelst Laser strukturiert werden, so bleibt ein Ascherückstand auf den Lotpads zurück, der sich pilzartig aufbaut. Dies verhindert eine einwandfreie Lötung, zumal die Reinigung schwierig ist.The advancing miniaturization poses new problems for this generation of solder resists. The uncertainty in the development is particularly noticeable here. All of these problems can be solved by using a solder resist that can be structured using a laser. This removes the paint from the solder pads and the remaining rings of the holes using a carbon dioxide laser. A development process is not necessary. This means there is no polymer waste. The laser must be positioned very precisely. Problems like film offset cannot occur. The use of a non-photosensitive, thermally curable solder resist is currently unsuccessful due to the fact that no application process is available to ensure that the holes are free of paint. In the EP 0766 908 A method and device for coating printed circuit boards, in particular for producing multi-chip modules, describes a two-sided roll coating process for photopolymerizable coating compositions, in which the metering rolls can be heated to 25 to 60 ° C and the application rolls can be cooled to 5 to 20 ° C. The heating of the lacquer leads to evaporation and drying of the non-transferred lacquer layer on the rubber surface of the application roller. Cooling leads to the separation of condensate. The conductor edge coverage achieved at 50 μm conductor height and 50 μm lacquer layer thickness was 13 μm. The bores were not free of paint. The coating viscosity is so high at 20,000 to 100,000 m Pas that it is only possible to work with profiled rollers with layer thicknesses of 50 to 200 μm. The coating speed of 5 to 20 m per min is too high for a coating with solder resists, since good edge coverage cannot be achieved. This high coating speed is also reflected in the DE 10131027 A1 entitled: Process and device for high-speed coating of wood / plastic and metal surfaces. Here, radiation-curable powder coatings are preferably conveyed from a powder coating supply by means of a melting roller. This cannot be carried out with purely thermally curing lacquers, since this leads to hardening reactions and clumping. To coat the underside, a melting roller is immersed in a powder coating container without metering. In the case of thermally curable lacquers, this leads to the hardening of the stock. The same applies to that in the patent specification EP 0698 2333 B1 described method., Which describes the application of radiation-curable coating compositions from the melt. None of the known methods is able to achieve the objective according to the invention. They relate exclusively to radiation-curable coating systems. The lack of paint on the edges required for the transport of the printed circuit board cannot be realized either. The commercially available solder resists contain mineral fillers to increase the viscosity, in particular to prevent the paint from running off the conductor flanks. These mineral fillers are usually contained in the solder resists with a weight fraction of 20 to 50%. If these commercially available solder resists are structured using lasers, an ash residue remains on the solder pads, which builds up like a mushroom. This prevents perfect soldering, especially since cleaning is difficult.

Eine Lackfreiheit der Bohrungen wird mit den derzeitigen Applikationsverfahren nicht sichergestellt. Füllstofffreie Lötstopplacke in halogenfreier Ausführung sind zur Zeit nicht verfügbar, sodass mit einer erheblichen Toxidität der Verbrennungsgase gerechnet werden muss.The holes are free of paint not ensured with the current application procedures. unfilled solder resists in halogen-free version are currently not available, so that a significant toxicity of the combustion gases is expected must become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen bevorzugt thermisch härtbaren Lötstopplack sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar zu machen, das eine rückstandsfreie Strukturierung mittels Lasern ermöglicht und bei dem mit niedriger Lackschichtdicke eine gute Kantenabdeckung bei schmalen und hohen Leitern, eine fehlerfrei geschlossene Lackoberfläche sowie eine gleichzeitige Lackfreiheit der Bohrungen und Leiterplattenränder bei Halogenfreiheit des Lackes gewährleistet werden kann.It is therefore an object of the present invention to make available a preferably thermally curable solder resist as well as a method and a device which use a residue-free structuring Lasering enables and with a low lacquer layer thickness a good edge coverage with narrow and high conductors, a flawlessly closed lacquer surface as well as a simultaneous lacquer-free of the holes and PCB edges with halogen-free lacquer can be guaranteed.

Die Lösung all dieser Probleme erfolgt durch einen mittels Laser strukturierbaren bevorzugt thermisch härtbaren Lötstopplack nach Anspruch (1) ein Verfahren gemäß Patentanspruch (5) sowie durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch (12) Besonders bevorzugte Varianten sind jeweils Gegenstand der entsprechenden abhängigen Patentansprüche.All these problems are solved by means of a preferably thermally curable solder mask which can be structured by means of a laser. 1 ) a method according to claim ( 5 ) and by a device according to claim ( 12 ) Particularly preferred variants are the subject of the corresponding dependent claims.

Die Erfindung wird wie folgt beschrieben:
Ein bevorzugt thermisch härtbarer Lötstopplack (1) mit einer Beschichtungsviskosität von bevorzugt 5000 bis 15 000 m Pas und einem Festkörper von 50 bis 100 % der vorzugsweise aus thermisch härtbarem Pulverlack besteht und bevorzugt keine mineralischen Füllstoffen enthält, wird zusammen mit einer beidseitig mit Leitern und mit Bohrungen zur Aufnahme von bedrahteten Bauelementen versehene Leiterplatte (2) einer Walzenbeschichtungsanlage (3) zugeführt, die aus einer oberen gummierten Transportwalze (4), einer unteren gummierten Auftragswalze (5) und einem Dosierwalzenpaar (6) und (7) besteht. Zwischen den Dosierwalzen (6) und (7) wird aus einem oberhalb der Walzenbeschichtungsanlage (3) angeordnetem Vorratsbehälter (8) ein hochviskoser Lötstopplack (1) zu dosiert. Bei Verwendung von thermisch härtbarem pulverförmigen Lötstopplack (1) wird dieser über einen Siebkasten (9) auf die gegenläufig zur Auftragswalze (5) rotierende Dosierwalze (6 aufgetragen. Diese übernimmt den auf der Auftragswalze (5) verbleibenden Lack auf den dann der pulverförmige Lötstopplack aufgestreut wird. Auf diese Weise wird ein Anhärten vermieden und die Walzenapplikation von thermisch härtbarem pulverförmigen Lötstopplack ermöglicht. Nach der Schichtdickeneinstellung mittels der Dosierwalzen (6) und (7) wird die Lackfreiheit des Randes durch eine auf die stehende Dosierwalze (7) aufgeklebte Folie erzielt, wobei der Beschichtungsbereich ausgespart ist. Dann wird dieser Lack mit der gegenläufigen Dosierwalze (6) auf die glatte (Rz = 5 μm) und weiche (20 bis 40 shore A) Gummioberfläche der Auftragswalze (5) übertragen und nun mit einer Viskosität von bevorzugt 5000 bis 15 000 m Pas mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 4 m/min in einer Schichtdicke von 20 bis 70 μm auf die Unterseite der Leiterplatte (2) aufgetragen.The invention is described as follows:
A preferably thermally curable solder mask ( 1 ) with a coating viscosity of preferably 5,000 to 15,000 m Pas and a solid of 50 to 100%, which preferably consists of thermally curable powder coating and preferably does not contain any mineral fillers, is provided together with a conductor on both sides and with bores for receiving wired components PCB ( 2 ) a roll coating system ( 3 ) fed from an upper rubberized transport roller ( 4 ), a lower rubberized application roller ( 5 ) and a pair of metering rollers ( 6 ) and ( 7 ) consists. Between the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ) is made from a above the roll coating system ( 3 ) arranged storage container ( 8th ) a highly viscous solder mask ( 1 ) too dosed. When using thermally curable powder solder mask ( 1 ) this is via a sieve box ( 9 ) in the opposite direction to the application roller ( 5 ) rotating metering roller ( 6 applied. This takes over the on the application roller ( 5 ) remaining varnish on which the powdered solder resist is then sprinkled. In this way, hardening is avoided and the roller application of thermally curable powder-type solder mask is made possible. After setting the layer thickness using the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ) is the lack of paint on the edge by a standing metering roller ( 7 ) achieved glued film, whereby the coating area is left out. Then this lacquer with the counter-rotating metering roller ( 6 ) on the smooth (Rz = 5 μm) and soft (20 to 40 shore A) rubber surface of the application roller ( 5 ) transferred and now with a viscosity of preferably 5000 to 15000 m Pas at a speed of 1 to 4 m / min in a layer thickness of 20 to 70 μm on the underside of the circuit board ( 2 ) applied.

Bei der Beschichtung mit thermisch härtbarem pulverförmigen Lötstopplack. werden alle Walzen und die zu beschichtende Leiterplatte auf die Temperatur erwärmt, mit der die erforderliche Beschichtungsviskosität erreicht wird.When coating with thermal curable powdery Solder resist. all the rollers and the circuit board to be coated are placed on the Temperature warmed, with which the required coating viscosity is achieved.

Bei dieser hochviskosen Beschichtung wird aufgrund der hohen Lackhaftung an der Gummierung nur ein Teil der auf der Auftragswalze befindlichen Lackschicht übertragen. Vorraussetzung für die Lackübertragung ist die Haftung an der zu beschichtenden Leiterplattenoberfläche. Da diese auf den Kupferleitern (10) am höchsten ist, wird dort auch die dickste Lackschicht aufgetragen. Die Bohrlochwandungen können keine Haftfläche ausbilden und somit wird dort auch kein Lack übertragen. Bei den bisher gebräuchlichen Walzenbeschichtungsverfahren wird der Lack über eine gerillte Gummierung derart aufgebracht, dass der Lack aus den Rillen herausgedrückt wird, wobei auch Lack in die Bohrungen gedrückt wird Im erfindungsgemäßem Verfahren erfolgt die Beschichtung unabhängig von der Beschaffenheit der zu beschichtenden Oberfläche. Der erfindungsgemäß aufgetragene Lötstopplack (1) deckt somit die Leiter sehr gut ab und lässt die Bohrungen und die Leiterplattenränder lackfrei, so dass eine gute Lötung der bedrahteten Bauelemente und ein Transport der beschichteten Leiterplatte in den Trockner gewährleistet ist. Eine Beschädigung der Gummioberfläche durch Einschnitte der hohen Leiter wird durch die erfindungsgemäße Gummierung in Verbindung mit der hohen Beschichtungsviskosität vermieden.With this highly viscous coating, due to the high paint adhesion to the rubber coating, only a part of the paint layer on the application roller is transferred. Prerequisite for the paint transfer is the adhesion to the surface of the PCB to be coated. Since this on the copper conductors ( 10 ) is the highest, the thickest layer of lacquer is also applied there. The borehole walls cannot form an adhesive surface and therefore no paint is transferred there. In the previously used roller coating processes, the lacquer is applied by means of a grooved rubber coating in such a way that the lacquer is pressed out of the grooves, lacquer also being pressed into the holes. The solder mask applied according to the invention ( 1 ) covers the conductors very well and leaves the holes and the edges of the PCB free of paint, so that good soldering of the wired components and transport of the coated PCB into the dryer is guaranteed. Damage to the rubber surface due to cuts in the high conductors is avoided by the rubber coating according to the invention in connection with the high coating viscosity.

Nach dieser erfindungsgemäßen Beschichtung wird die Leiterplatte (2) über einen Kettentransport mit Transportklammern (11) in einen Infrarottrockner transportiert, der nur unterhalb der Transportstrecke mit IR Strahlern (12) ausgestattet ist. Diese sind mit mittelwelligen Strahlern der Wellenlänge 2 bis 4 μm ausgestattet. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Abdunststrecken im Paternosterofen, wo der Lack ohne Viskositätserniedrigung antrocknen soll, damit er nicht durch eine Viskositätserniedrigung von den Leiterkanten (13) abläuft, wird bei dem erfindungsgemäßem Verfahren der gegenteilige Effekt angestrebt. Der Lack soll möglicht schnell in seiner Viskosität von 5000 bis 15 000 m Pas auf unter 500 m Pas erniedrigt werden. Hierdurch glättet sich die zuvor wellige Lackoberfläche und der Lack läuft die Lei terflanken hinauf . Die Freiheit von mineralischen Füllstoffen begünstigt diesen Fließprozess. Die Lacktemperatur sollte in 10 bis 60 Sekunden auf 100 bis 120 °C gebracht werden. Durch die einsetzende Trocknung und Härtung und dem damit verbundenen Viskositätsanstieg wird ein Abtropfen vermieden. Die Bohrungen und die Ränder bleiben lackfrei. Nach der Klebfreimachung durch Trocknung und Härtung wird die zweit Seite der Leiterplatte (2) in der gleichen Anlage beschichtet oder einer baugleichen zweiten Walzenbeschichtungsanlage zugeführt. Die Leiter (10) haben wie in 2 ersichtlich üblicherweise eine Kantenabdeckung (13) von 5 bis 10 μm bei einer Lackschichtdicke von 30 μm. Bei dem erfindungsgemäßem Verfahren wird wie in 3 dargestellt, eine Leiterkantenabdeckung (13) von größer 10 μm erzielt .After this coating according to the invention, the printed circuit board ( 2 ) via chain transport with transport clips ( 11 ) transported in an infrared dryer, which is only below the transport route with IR emitters ( 12 ) Is provided. These are equipped with medium-wave emitters with a wavelength of 2 to 4 μm. In contrast to the hitherto usual evaporation sections in the paternoster oven, where the lacquer should dry without lowering the viscosity, so that it is not reduced by a reduction in viscosity from the conductor edges ( 13 ) takes place, the opposite effect is aimed at in the method according to the invention. The viscosity of the paint should be reduced as quickly as possible from 5000 to 15,000 m Pas to less than 500 m Pas. This smoothes the previously wavy paint surface and the paint runs up the conductor flanks. The freedom from mineral fillers favors this flow process. The paint temperature should be brought to 100 to 120 ° C in 10 to 60 seconds. Drip-off is avoided by the onset of drying and hardening and the associated increase in viscosity. The holes and the edges remain free of paint. After the adhesive has been removed by drying and hardening, the second side of the circuit board ( 2 ) coated in the same system or fed to a structurally identical second roller coating system. The ladder ( 10 ) have as in 2 usually shows an edge cover ( 13 ) from 5 to 10 μm with a lacquer layer thickness of 30 μm. In the method according to the invention, as in 3 shown, a conductor edge cover ( 13 ) of greater than 10 μm.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Lack einen Anteil eines hochsiedenden Lösungsmittels mit einem Siedepunkt von größer 120 °C in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% enthält und nicht mit mineralischen Füllstoffen ausgestattet ist Bei dem pulverförmigen Lötstopplack wird dies durch eine Viskositätserniedrigung auf unter 500 m Pas erreicht. Die Freiheit an mineralischen Füllstoffen ermöglicht auch eine Laserstrukturierung ohne pilzartige Ascherückstände auf den lötfähigen Kupferflächen.This is achieved according to the invention in that the paint contains and does not contain a proportion of a high-boiling solvent with a boiling point greater than 120 ° C. in an amount of 5 to 20% by weight is equipped with mineral fillers. With the powdered solder resist, this is achieved by lowering the viscosity to less than 500 m Pas. The freedom in mineral fillers also enables laser structuring without fungal ash residues on the solderable copper surfaces.

Beispiel 1

Figure 00050001
example 1
Figure 00050001

Viskosität : 7500 m Pas bei 25 °C
Walzenbeschichtungsanlage : RC Fa. Robert Bürkle GmbH Freudenstadt
Gummierung Dicke: 10 mm,
Härte :30 Shore A , Rz 5 μm
Spaltbreite zwischen den Dosierwalzen (6) und (7) : 120 μm
Nassauftrag : 50μm
Übertrag : 42 Vol%
Teflonfolie über Dosierwalze (7) Aussparung vom rechten Rand : 410 mm
Geschwindigkeit: 2 m/min
IR-Strahler : Enter Strahler 2 μm Wellenlänge zweiter Strahler 4 μm Wellenlänge
Umlufttemperatur : 120 °C
Trocknerlänge : 4 mViscosity: 7500 m Pas at 25 ° C
Roll coating system: RC from Robert Bürkle GmbH Freudenstadt
Rubberization thickness: 10 mm,
Hardness: 30 Shore A, Rz 5 μm
Gap between the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ): 120 μm
Wet application: 50μm
Carryover: 42 vol%
Teflon film over metering roller ( 7 ) Cut-out from the right edge: 410 mm
Speed: 2 m / min
IR emitter: Enter emitter 2 μm wavelength second emitter 4 μm wavelength
Forced air temperature: 120 ° C
Dryer length: 4 m

Beispiel 2

Figure 00060001
Example 2
Figure 00060001

Schmelzbereicht : 65-78 °C
Viskosität : 14 000 m Pas bei 110 °C
Korngröße : 10 – 20 μm TG nach der Härtung 1 Stunde 160 °C : 160 °C
Walzenbeschichtungsanlage : H RC Fa. Robert Bürkle GmbH Freudenstadt
Gummierung Dicke: 10 mm,
Härte :30 Shore A , Rz 5 μm
Temperatur der Auftragswalze (5) und der Dosierwalzen (6) und (7) : 110 ° C
Temperatur der Leiterplatte : 110 °C
Teflonfolie über Dosierwalze (7) Aussparung vom rechten Rand : 410 mm
Spaltbreite zwischen den Dosierwalzen (6) und (7) : 50 μm
Trockenauftrag : 30 μm
Übertrag : 60 Vol.%
Geschwindigkeit : 3 m/min
IR-Strahler : Erster Strahler 2 μm Wellenlänge zweiter Strahler 4 μm Wellenlänge
Umlufttemperatur : 140 °C Trocknerlänge : 4 m Melting range: 65-78 ° C
Viscosity: 14,000 m Pas at 110 ° C
Grain size: 10 - 20 μm TG after curing for 1 hour 160 ° C: 160 ° C
Roll coating system: H RC from Robert Bürkle GmbH Freudenstadt
Rubberization thickness: 10 mm,
Hardness: 30 Shore A, Rz 5 μm
Application roller temperature ( 5 ) and the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ): 110 ° C
PCB temperature: 110 ° C
Teflon film over metering roller ( 7 ) Cut-out from the right edge: 410 mm
Gap between the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ): 50 μm
Dry application: 30 μm
Carryover: 60 vol.%
Speed: 3 m / min
IR emitter: first emitter 2 μm wavelength second emitter 4 μm wavelength
Circulating air temperature: 140 ° C dryer length: 4 m

Ergebnis:Result:

Erste Beschichtung:First coating:

Trockenfilmdicke : 30 μm
Kantenabdeckung bei 100 μm Leiterhöhe : 11 μm
Bohrungen Durchmesser 300 bis 1000μm : lackfrei
Leiterplattenränder : 5 mm lackfreiDry film thickness: 30 μm
Edge coverage at 100 μm conductor height: 11 μm
Bores diameter 300 to 1000μm: paint-free
PCB edges: 5 mm paint-free

Ergebnis:Result:

Zweite Beschichtung:Second coating:

Trockenfilmdicke : 30 μm
Kantenabdeckung bei 100 μm Leiterhöhe : 12 μm
Bohrungen Durchmesser 300 bis 1000μm : lackfrei
Leiterplattenränder : 5 mm lackfreiDry film thickness: 30 μm
Edge coverage at 100 μm conductor height: 12 μm
Bores diameter 300 to 1000μm: paint-free
PCB edges: 5 mm paint-free

Ergebnis Laserstrukturierung:Result laser structuring:

Kohlendioxidlaser : Lotpads frei von Ascherückständen
Verbrennungsgase : Frei von HalogenenCarbon dioxide laser: solder pads free of ash residues
Combustion gases: Free of halogens

Ergebnis LötungResult soldering

Bohrungen und Lotpads einwandfrei mit Lot benetzt.Bores and solder pads flawless wetted with solder.

Claims (13)

Mittels Laser strukturierbarer Lötstopplack (1), dadurch gekennzeichnet, dass er einen Festkörper von 50 bis 100 Gew.% und eine Beschichtungsviskosität von 5000 bis 15 000 m Pas besitzt , bevorzugt thermisch härtbar ist, einen halogenfreien Flammenschutz besitzt und keine mineralischen Füllstoffen enthält.Laser-patternable solder mask ( 1 ), characterized in that it has a solids content of 50 to 100% by weight and a coating viscosity of 5,000 to 15,000 mPas, is preferably thermally curable, has a halogen-free flame retardant and contains no mineral fillers. Mittels Laser strukturierbarer lösungsmittelhaltiger Lötstopplack (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , dass der verwendete Lack einen Anteil an über 120 °C siedenden Lösungsmitteln in einer Menge von bevorzugt 5 bis 20 Gew.% enthält.Solvent-containing solder mask that can be structured using a laser ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the paint used contains a proportion of solvents boiling above 120 ° C in an amount of preferably 5 to 20 wt.%. Mittels Laser strukturierbarer Lötstopplack (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein halogenfreies Epoxidharz eingesetzt wird.Laser-patternable solder mask ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a halogen-free epoxy resin is used. Mittels Laser strukturierbarer lösungsmittelfreier Lötstopplack (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen bevorzugt thermisch härtbaren pulverförmigen Lötstopplack (1) handelt, der im Temperaturbereich von 80 bis 120 °C eine Viskosität von bevorzugt 10 000 bis 15 000.mPas aufweist.Laser-structured solvent-free solder mask ( 1 ) according to claim 1, characterized in that it is a preferably thermally curable powdery solder mask ( 1 ), which has a viscosity of preferably 10,000 to 15,000.mPas in the temperature range from 80 to 120 ° C. Verfahren zur Beschichtung von Leiterplatten (2) mittels Laser strukturierbaren Lötstopplacken gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Lötstopplacke (1) mittels einer einseitig von unten auftragenden Walzenbeschichtungsanlage (3) derart beschichtet werden, dass bei einer Lackschichtdicke von 30 bis 40 μm und einer Leiterzugbreite und Höhe von 100 μm eine Leiterkantenabdeckung (13) von größer 10μm bei gleichzeitiger Lackfreiheit der Bohrungen gewährleistet ist.Process for coating printed circuit boards ( 2 ) by means of laser structurable solder resists according to claim 1, characterized in that solder resists ( 1 ) by means of a roller coating system applied from below on one side ( 3 ) are coated in such a way that with a coating layer thickness of 30 to 40 μm and a conductor width and height of 100 μm, a conductor edge cover ( 13 ) greater than 10μm with simultaneous lack of paint in the holes. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Lackauftrag mittels einer gummierten Walze (5) erfolgt, die eine Härte von 20 bis 40 Shore A und eine Rauhigkeit Rz von 5 bis 10μm besitzt.A method according to claim 5, characterized in that the lacquer application by means of a rubberized roller ( 5 ), which has a hardness of 20 to 40 Shore A and a roughness Rz of 5 to 10μm. Verfahren nach Anspruch 5 zur Beschichtung von Leiterplatten mittels Laser strukturierbaren bevorzugt thermisch härtbarem Lötstopplack (1) dadurch gekennzeichnet, dass eine Walzenbeschichtungsanlage (3) verwendet wird, die über eine unterhalb der zu beschichtenden Leiterplatte (2) angeordneten Beschichtungseinheit verfügt, die neben einer gummierten Auftragswalze (5) zwei Dosierwalzen (6) u. (7)besitzt, die zwischen sich einen Dosierspalt ausbilden, in den der hochviskose Lötstopplack (1) aus einem Vorratsbehälter (8) dosiert oder als Pulverlack (1) über einen Siebkasten (9) auf die gegenläufig rotierende Dosierwalze (6) aufgestreut wird.Method according to Claim 5 for coating printed circuit boards by means of laser-structurable, preferably thermally curable solder mask ( 1 ) characterized in that a roll coating system ( 3 ) is used, which is located below the circuit board to be coated ( 2 ) arranged coating unit, which in addition to a rubberized application roller ( 5 ) two metering rollers ( 6 ) u. ( 7 ) that form a metering gap between them into which the highly viscous solder mask ( 1 ) from a storage container ( 8th ) dosed or as a powder coating ( 1 ) via a sieve box ( 9 ) on the counter-rotating metering roller ( 6 ) is sprinkled. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 7 zur Beschichtung von Leiterplatten (2) mit thermisch härtbarem pulverförmigem Lötstopplack (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze (5) und die Dosierwalzen (6) und (7) sowie die Leiterpatte (2) auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher der Lack die erforderliche Beschichtungsviskosität von 5000 bis 15000 m Pas aufweist.Method according to claims 5 and 7 for coating printed circuit boards ( 2 ) with thermally curable powder solder mask ( 1 ) characterized in that the application roller ( 5 ) and the metering rollers ( 6 ) and ( 7 ) and the printed circuit board ( 2 ) are heated to a temperature at which the paint has the required coating viscosity of 5000 to 15000 m Pas. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Lackoberfläche auf der Unterseite der beschichteten Leiterplatten (2) mittels Infrarotstrahlern (11) innerhalb von 10 bis 60 sek. auf größer 100 °C erwärmt wird und hierbei eine Viskosität von 200 bis 500 m Pas erreicht.Method according to claims 5 to 8, characterized in that the lacquer surface on the underside of the coated printed circuit boards ( 2 ) using infrared radiators ( 11 ) within 10 to 60 sec. is heated to greater than 100 ° C and reaches a viscosity of 200 to 500 m Pas. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenluft bei lösungsmittelhaltigen Lacken eine Temperatur von 110 bis 120 °C aufweist und eine Erwärmung der Lackoberfläche während der Trocknung über diese Temperatur vermieden wird.Method according to claims 5 to 7, characterized in that the dry air in solvent-containing Paints has a temperature of 110 to 120 ° C and a warming of paint surface while drying over this temperature is avoided. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Lötstopplack (1) in Dicken von 20 bis 40μm derart aufgetragen wird, dass eine Lackübertragung von der Gummierung auf die Leiterplatte von 30 bis 70% bevorzugt von 40 bis 60% der Lackschichtdicke erfolgt ohne dass die Bohrlochwandungen beschichtet werden.A method according to claim 5, characterized in that a solder resist ( 1 ) is applied in thicknesses of 20 to 40 μm in such a way that a coating transfer from the rubber coating to the printed circuit board takes place from 30 to 70%, preferably from 40 to 60%, of the coating layer thickness without the borehole walls being coated. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass eine Walzenbeschichtungsanlage (3) verwendet wird, die über eine obere Transportwalze (4) und eine untere Beschichtungseinheit zur Beschichtung der Leiterplattenunterseite verfügt welche aus einer beheizbaren gummierten Auftragswalze (5) sowie aus zwei beheizbaren Dosierwalzen (6) und (7) besteht, die zwischen sich einen Dosierspalt ausbilden, wobei die Dosierwalze (6) gegenläufig zur Auftragswalze (5) drehbar ist und über dieser entweder ein Lackvonatsgefäß (8) oder ein Siebkasten (9) für Pulverlacke angeordnet ist.Device for carrying out the method according to claim 5, characterized in that a roll coating system ( 3 ) is used, which is via an upper transport roller ( 4 ) and a lower coating unit for coating the underside of the circuit board which consists of a heatable rubberized application roller ( 5 ) and two heatable metering rollers ( 6 ) and ( 7 ), which form a metering gap between them, the metering roller ( 6 ) counter to the application roller ( 5 ) is rotatable and either a lacquer vat container ( 8th ) or a sieve box ( 9 ) is arranged for powder coatings. Vorrichtung nach Anspruch (12) dadurch gekennzeichnet , dass zur Erzeugung eines lackfreien Randes eine stehende Dosierwalze (7) verwendet wird, die mit einer 30 – 150 μm dicken Kunststofffolie derart ummantelt ist, dass die gewünschten Beschichtungsbereiche durch das Abziehen der Folie freigelegt werden.Device according to claim ( 12 ) characterized in that a standing metering roller ( 7 ) is used, which is coated with a 30 - 150 μm thick plastic film in such a way that the desired coating areas are exposed by peeling off the film.
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