Jetzt wird’s bunt: Drucke und Lacke auf Leiterplatten

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Der Nutzen des Carbondrucks

Carbonpaste ist eine elektrisch gut leitende Graphitpaste, die in Siebdrucktechnik aufgebracht wird. Carbon verbessert die Härte mechanisch beanspruchter Kontakte (Tasten, Schleifer), die direkt von der Leiterplattenoberfläche abgenommen werden. Carbonpaste kann auf alle metallischen Flächen, auf die Leiterplatte oder direkt auf die Oberfläche des Basismaterials gedruckt werden. Carbon wird in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt, um verschiedenste funktionale Eigenschaften für eine Baugruppe zu erlangen.

Wird zwischen den Leiterbahnen auf der Oberfläche der Leiterplatte und dem Carbondruck eine hinreichende Isolation aufgebracht, dann kann Carbonpaste mit der Funktion eines elektrischen Layers gedruckt werden. Mit dieser Strategie sind einfache elektronische Baugruppen (Fernbedienungen, Computermäuse, Anzeigelemente) mit dennoch komplexer Verdrahtung machbar und es kann das Konfektionieren, die Montage und das Löten von Drahtbrücken eingespart werden.

Carbonpaste kann auf die Vias nicht kontaktierter doppelseitiger Leiterplatten gedruckt und mit Vakuum durch die Viabohrung gezogen und ausgehärtet werden. Wenn die Anforderungen an die Anwendung der Baugruppe die Toleranz und die mittlere Qualität dieses Verfahrens zulassen, dann kann der technische Aufwand für das Galvanische Kontaktieren eingespart werden.

Auf hohem Niveau bewegt sich der Carbondruck, der für die Funktion passiver Embedded-Komponenten genutzt wird. Dabei werden gerechnete Induktivitäten und/oder Widerstände als Carbonstruktur auf die inneren Lagen von Multilayern gedruckt. Durch mechanische Verfahren oder Laserablation ist ein Trimmen der Komponentenwerte möglich. Das elektrophysikalische Verhalten der Baugruppe kann dadurch verbessert werden. Für das CAD-Layout ergeben sich zusätzliche Freiräume auf den Außenlagen, die konventionell für die weitere Bauteilbestückung genutzt werden können.

Am CAD-System muss der Druck von Carbonpaste in die Logistik des Layoutens eingebunden werden. Die zu bedruckenden Bereiche sind in einem eigenen Layer unterzubringen. Weil Carbonpaste Strom sehr gut leitet, ist unbedingt ein Design-Rule-Check erforderlich, der sicherstellt, dass nach dem Aufdruck des Carbons auf der Leiterplatte kein Kurzschluss entstehen kann, respektive, dass keine Unterschreitung von Mindestabständen zwischen benachbarten Strukturen stattfinden kann (Bild 5).

Schlussendlich erfordern alle Lacke einen Trocknungsprozess. Werden mehrere Lackverfahren eingesetzt, dann geht der Wärmeeintrag beim Trocken immer zu Lasten der Leiterplatte. Die Wechselwirkung zwischen Lacken und Coatings, die mit der Baugruppenproduktion aufgebracht werden, kann kritisch sein. Bei unbekannten Kombinationen sollte die Verträglichkeit vorab geprüft werden. Fragen Sie Ihren Leiterplatten- und/oder Baugruppenproduzenten.

* Arnold Wiemers, Mitinhaber der LA-Leiterplattenakademie GmbH, Berlin.

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