Lötmaske

Was ist eine Lötmaske?

Die Lötmaske (auch bekannt als Lötstopplack) ist eine dünne Schicht aus polymerem Material, die auf die Oberfläche der Leiterplatte (PCB) aufgebracht wird. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Kupferbahnen zu schützen und zu verhindern, dass Lot in Bereiche fließt, die während des Lötprozesses nicht verlötet werden sollen. Um das Lötverfahren optimal durchzuführen, wird die gesamte Leiterplatte – mit Ausnahme der Lötflächen – mit Lötmaske beschichtet.

Die Lötmaske wird auf beiden Seiten der Leiterplatte aufgebracht. Harz ist der Hauptbestandteil der Lötmaske, da es eine gute Feuchtigkeits- und Temperaturbeständigkeit aufweist und nicht leitfähig ist. Ursprünglich verwendeten die meisten Leiterplatten grüne Lötmaske, weshalb diese häufig auch als „Grünlack“ bezeichnet wird. Allerdings ist Lötmaske in vielen Farben erhältlich, wie z. B. grün, weiß, gelb, rot, blau und schwarz. Die Wahl der Farbe hängt von den unterschiedlichen Anforderungen und Wünschen der Kunden ab.

Funktion der Lötmaske

Die Lötmaske auf der Leiterplatte hat die folgenden Funktionen:

• Verhindert die Oxidation der Kupferschicht;
  
• Verhindert Kurzschlüsse, die durch Brücken beim Löten entstehen;
  
• Verhindert physikalische Unterbrechungen in der Leiterbahn;
  
• Die Lötmaske weist hohe Isolationswerte auf, wodurch die Konstruktion von hochdichten Leiterplatten ermöglicht wird.
  
• Verhindert Kurzschlüsse zwischen Leiterbahnen und Lötstellen während Reflow-Löten, Wellenlöten und manuellem Löten;

Arten von Lötmasken

Es gibt verschiedene Arten von Lötmasken auf Leiterplatten. Unabhängig vom Typ muss die Lötmaske nach der Musterung wärmebehandelt werden. Zu den gängigen Arten von Lötmasken gehören die folgenden:

• Trockenfilm-photosensitive Lötmaske:

  DFSM wird vakuumbasiert mit der Leiterplatte verbunden, anschließend belichtet und entwickelt.
  

• Flüssiges Epoxidharz:

  Je nach Anforderungen der Anwendung kann die Lötmaske aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Die kostengünstigste Variante ist die Flüssigepoxidharz-Maske, bei welcher das Lötmaskenmuster mittels Siebdruck auf die Leiterplatte aufgebracht wird.
  

• Flüssige photosensitive Lötmaske:

  LPSM kann entweder per Siebdruck oder durch Sprühen auf die Leiterplatte aufgebracht werden, danach belichtet und entwickelt werden, um Öffnungen zu erzeugen, sodass die Bauteile auf den Kupferpads verlötet werden können.

Lötmaske vs. Schablone

Die Lötmaske ist ein entscheidender Prozess in der Leiterplattenfertigung. Die farbige Oberflächenschicht auf der Leiterplatte ist die Lötmaske. Die Lötmaske ist ein „negativer Output“, das bedeutet, sobald das Lötmaskenmuster auf die Platine aufgebracht wird, bleibt das Kupfer an den Stellen des Muster öffnungen unbedeckt, anstatt mit Lötmaskentinte beschichtet zu werden.

Die Stahlgitter-Schicht ist eigentlich eine Vorlage für die Gehäuseverpackung von SMD-Bauelementen und entspricht den Pads der SMD-Komponenten. Man kann sie direkt als ein entsprechend der Stahlgitter-Schicht gestaltetes und hergestelltes Stahlblechformwerkzeug verstehen. Im SMT-Bestückungsprozess wird ein Stahlgitter normalerweise verwendet, um an den entsprechenden Positionen der Leiterplattenpads Löcher auszustanzen, und der Lotpaste wird auf dem Stahlgitter verstrichen. Wenn die Leiterplatte unter dem Stahlgitter platziert wird, fließt die Lotpaste durch die Löcher nach unten und bedeckt gleichmäßig die Pads. Daher sollte die Öffnung der Stahlgitter-Schicht nicht größer als die tatsächliche Pad-Größe sein, besser etwas kleiner oder gleich groß wie das Pad.

Die Kerndifferenzen zwischen der Lötstopplack-Schicht und der Stahlgitter-Schicht sind wie folgt:

Schichtbegrenzung

In der Regel können wir nur einlagige und zweilagige Aluminium-Substrate herstellen. Aufgrund der Grenzen des Fertigungsprozesses sind mehrschichtige Aluminium-Substrate schwer herzustellen, sodass sie die Anforderungen komplexer Mehrschicht-Designs nicht erfüllen können.

Geringe Flexibilität

Metallische Aluminium-Materialien weisen eine hohe Steifigkeit und geringe Weichheit auf und sind nicht so flexibel wie Polyimid- oder Polyester-Substrate. Daher sind sie für Anwendungen, die wiederholtes Biegen erfordern, nicht geeignet.

Unpassende thermische Ausdehnungskoeffizienten

Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminium-Substraten ist relativ hoch und unterscheidet sich von einigen Bauelementen und Lotmaterialien. Die Diskrepanz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann leicht zu Lötstellenbeschädigungen oder Ablösungen führen und somit die Gesamtzuverlässigkeit beeinträchtigen.

Aluminium-Substrate bringen zusätzliche Prozessanforderungen mit sich

Im Vergleich zu herkömmlichen Substraten erfordern die Metalleigenschaften von Aluminiumsubstraten mehr Zeit bei der Berücksichtigung während der Fertigung und Montage, was die Prozesskomplexität und die Kosten erhöht.

Hohe Kosten

Obwohl Aluminiumsubstrate deutliche Vorteile im Wärmemanagement bieten, weisen im Vergleich zu herkömmlichen FR4-Materialien aluminiumbasierte Leiterplatten höhere Materialkosten, spezielle Fertigungsverfahren und Anforderungen an die Oberflächenbehandlung auf, wodurch die Gesamtfertigungskosten steigen.

Anwendungsbereiche von aluminiumbasierten Leiterplatten

• Die Öffnungen der Lötstopplack-Schicht sind frei von Lötstopplack-Tinte, während die Öffnungen der Stencil-Schicht zum Auftragen von Lötpaste verwendet werden;
  
• Die Lötstopplack-Schicht dient zum Auftragen von Lötstopplack-Tinte, während die Stencil-Schicht zum Auftragen von Lötpaste verwendet wird;
  
• Die Lötstopplack-Schicht gehört zur Fertigungsphase der Leiterplatte, während die Stencil-Schicht zur Montagephase der Leiterplatte gehört;
  
• Die Lötmaske hat eine Vielzahl von Farben zur Auswahl, während die Stahlmesh-Schicht in der Regel grau ist.
  
• Die Lötmaskenschicht ist Teil der Leiterplatte, während die Stahlmesh-Schicht nicht dazu gehört, sondern lediglich eine Vorlage ist, die zum Verkleben verwendet wird;