Direct Imaging – strutturazione precisa dei circuiti stampati

Struttura i layout dei circuiti stampati in modo digitale e diretto con alta precisione utilizzando la luce LED ultravioletta.
Da molti anni il mercato dell'elettronica richiede dispositivi elettronici sempre più piccoli, leggeri e affidabili e continuerà a farlo anche in futuro.

In considerazione della crescente necessità di componenti elettronici sempre più complessi con una crescente integrazione di sempre più funzioni su chip e altri componenti elettronici, crescono anche i requisiti di complessità e miniaturizzazione delle piste conduttrici, dei pad e di altre strutture sul circuito stampato. Con larghezze delle piste dei conduttori e spaziature inferiori a 50 my, la tecnologia di esposizione dei contatti mediante maschere di esposizione, diffusa nell'industria dei circuiti stampati, raggiunge i suoi limiti. L'imaging laser diretto (LDI), in cui un laser guidato da un complesso sistema di specchi mappa le immagini del layout sullo strato fotosensibile del circuito stampato, è stata per un certo periodo l'unica tecnologia estremamente dispendiosa in termini di manutenzione per soddisfare questi requisiti di miniaturizzazione. PRECOPLAT si affida ora a una tecnologia di imaging diretto più economica e che fa risparmiare risorse, basata sulla luce LED ultravioletta, la cosiddetta imaging digitale a microspecchi, sviluppata dallo specialista tedesco di perforatrici e tecnologie di esposizione Schmoll Maschinen.

Unità laser del sistema MDI di Schmoll per la strutturazione di circuiti stampati - Autore: Schmoll Maschinen GmbH
Unità laser del sistema MDI di Schmoll per la strutturazione di circuiti stampati

Il sistema MDI completamente automatico di Schmoll è caratterizzato dal fatto che la luce UV altamente concentrata con una lunghezza d'onda definita viene diretta tramite un microchip dotato di migliaia di microspecchi ad alta precisione e il layout viene eseguito su un percorso breve e con meno perdite energetiche rispetto al laser viene creato il circuito stampato. Grazie al percorso luminoso più breve e alla minore perdita di potenza, come sorgente luminosa sono necessari solo i LED e si può fare a meno dei laser che sono soggetti a guasti e hanno una durata di conservazione notevolmente più breve. Utilizzando più lunghezze d'onda, il sistema può anche garantire uno spettro luminoso adatto per la creazione di maschere di saldatura fotosensibili. Poiché le teste di esposizione con i sistemi a specchio possono essere orientate in modo flessibile in tutte le direzioni, è possibile utilizzare un'ampia varietà di formati di pannelli con poco sforzo e senza tempi di allestimento aggiuntivi. Come al solito, risultati riproducibili della massima precisione sono garantiti attraverso l'uso consolidato di azionamenti lineari e sistemi di misurazione diretta della posizione.

Rispetto ai sistemi LDI convenzionali (laser direct imaging), le macchine MDI richiedono inoltre molto meno spazio e il bilancio energetico complessivo è notevolmente migliore. Poiché i LED richiedono meno energia per generare l'energia di esposizione necessaria, anche il fabbisogno energetico per il raffreddamento delle macchine e degli ambienti è inferiore.  

L'MDI-TTG (Tandem Table) di Schmoll Maschinen utilizzato da PRECOPLAT raggiunge una risoluzione teorica di 15 my, ma trova il suo limite pratico nella massima prestazione fisica dei successivi processi chimici umidi come l'incisione e la galvanica, che attualmente è di 50 my. I primi dispositivi completamente automatici sono stati messi in servizio nel 2022. Gli impianti offrono ai clienti PRECOPLAT la massima flessibilità per tutti i campi di applicazione, dai prototipi alla produzione in serie.

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Oro al nichel elettrolitico (oro duro e legato)

Chiamata anche placcatura in oro duro. A differenza del processo ENIG, il nichel viene utilizzato anche come barriera alla diffusione del rame, ma l'oro viene depositato galvanicamente, cioè utilizzando una fonte di energia esterna. Ciò significa che è possibile ottenere spessori di strato notevolmente maggiori di 0,8 – 5 µ. Questo "oro duro" viene utilizzato per circuiti stampati con connettori che possono essere inseriti più volte. Più spesso è l'oro, maggiore è il numero di cicli di accoppiamento (esempio: 0,4 µ Au = 20 cicli di accoppiamento, 2 µ = 500 cicli di accoppiamento).

OSP (Protezione Organica della Superficie)

L'OSP è una soluzione organica che viene depositata selettivamente su superfici di rame saldabili con uno spessore dello strato compreso tra 0,02 e 0,06 µ utilizzando un bagno di immersione o di risciacquo. La superficie è piatta ed è particolarmente adatta per l'assemblaggio SMD di precisione. Non sono possibili processi di saldatura multipli poiché lo strato trasparente si decompone a temperature superiori a 150 °C.

La durata di conservazione è limitata a 6 mesi.

Argento chimico (chem Ag.)

L'argento chimico è una superficie terminale metallica che può essere facilmente saldata più volte con uno spessore dello strato di 0,15 - 0,45 µ, che viene depositata sui punti di saldatura senza elettricità esterna (simile al processo chimico dello stagno). La superficie è piatta e ben si adatta all'assemblaggio SMD.

È possibile un periodo di conservazione fino a 6 mesi. Similmente allo stagno chimico, la superficie perde la sua saldabilità a causa delle fluttuazioni della temperatura ambiente e dell'umidità. Le superfici non devono in nessun caso venire a contatto con materiali contenenti zolfo (come ad esempio alcuni tipi di carta da imballaggio).

Stagno chimico (Sn chimico)

Lo stagno chimico è una finitura metallica molto facile da saldare. Sul rame dei punti di saldatura senza elettricità esterna viene depositato uno strato sottile di stagno da circa 0,8 - 1,2 µ, che impedisce l'ossidazione del rame. La superficie dei pad è molto piatta ed è quindi particolarmente adatta per la tecnologia SMD, CoB e HDI e a pressione.

Il tempo di conservazione non deve superare i 6 mesi. Le differenze di umidità e temperatura durante lo stoccaggio possono influire sulla saldabilità.

ENEPIG (Oro a immersione al nichel senza elettrolisi al palladio)

Tra le fasi del processo di nichel e oro nel processo ENIG, anche il palladio viene inserito nella superficie finale come strato intermedio (0,05 - 0,25 µ di spessore) senza elettricità esterna.

Questo strato aggiuntivo non solo è ideale per tutte le varianti di saldatura, ma viene utilizzato principalmente per l'incollaggio di fili d'oro. Il processo è considerato un'applicazione speciale molto costosa.

Oro al nichel chimico (ENIG = nichel elettrolitico per immersione)

L'ENIG o oro nichel chimico è una superficie metallica, molto facile da saldare. Si deposita sullo strato di rame dei giunti di saldatura con uno spessore di 4 - 9 µ di nichel e idealmente 0,05 - 0,1 µ di oro, che impedisce l'ossidazione del rame. La deposizione avviene senza elettricità esterna sfruttando processi catalitici e la differenza di potenziale elettrico (valenza) dei metalli utilizzati.

La superficie è molto piatta, la capacità di saldatura multipla è adatta per la tecnologia SMD, COB e HDI nonché per l'incollaggio di fili di alluminio e ha una durata fino a 12 mesi.

La superficie è specificata IPC-4552 e soddisfa gli attuali requisiti RoHs e WEE.

Stagnatura ad aria calda (HAL = Hot Air Leveling)

Il termine stagnatura ad aria calda viene utilizzato sia per il processo di produzione che per la superficie dei circuiti stampati con 99,55% Sn (stagno), 0,3% Ag (argento) e 0,15 -0,05% Ni (nichel). Ha lo scopo di proteggere il rame sotto i giunti di saldatura dall'ossidazione.

I circuiti stampati vengono immersi in un hot melt (> 260°C) composto dai metalli citati. Le superfici da stagnare vengono poi appiattite con aria compressa calda e i fori vengono liberati con un getto d'aria. La superficie è molto adatta per saldature multiple e può essere conservata fino a 12 mesi.

HAL è molto interessante in termini di qualità e prezzo quando si tratta di assemblaggio radiale e tecnologia SMD su un solo lato. La nostra saldatura è senza piombo e soddisfa le linee guida RoHS.