Lötstopplack auftragen: Tipps zur richtigen Auswahl der Lötstoppmaske für Ihre Leiterplatte

Altium Designer
|  Erstellt: October 17, 2017  |  Aktualisiert am: September 25, 2020
Zwei kostümierte Personen auf einer Allerseelen-Prozession.
Editorial credit: CREATISTA / Shutterstock.com

Jetzt, wo wieder Halloween ansteht, habe ich so viel Zeit damit verbracht, über Kostüme nachzudenken, dass ich schon fast ein schlechtes Gewissen habe. Dieses Jahr werde ich ziemlich viel Gesichtsfarbe benötigen, und ich habe mich umfangreich darüber informiert, wie man sie richtig aufträgt. Verschiedene Schichten, Farben und Arten von Farbe bedürfen unterschiedlicher Hilfsmittel und unterliegen unterschiedlichen Zeitvorgaben, wenn man das optimale Ergebnis erzielen will. Zuerst probierte ich es ohne Anleitung und stellte fest, das einige Bereiche meiner Gesichtsfarbe abblätterten, während andere Bereiche perfekt intakt blieben. Auch wenn ich wahrscheinlich keine Kurzschlüsse aufgrund von schrecklicher Gesichtsfarbe erleiden werde, habe ich festgestellt, dass die Situation beim Lötstopplack auftragen ähnlich ist - die sind jetzt übrigens auch in mehreren Farben erhältlich! Wie bei einer guten Gesichtsfarbe ist die Wahl der Art und Dicke der Lötstoppmaske für ein erfolgreiches Produkt wichtig, allerdings sind Fehler im Falle der Lötstoppmaske viel teurer.

Was ist ein Lötstopp?

Eine Lötstoppmaske schützt Metallelemente auf einer Leiterplatte vor Oxidation.Es wird auf eine Leiterplatte gefüllt und verhindert, dass sich "Brücken" zwischen den Lotpads bilden, wenn ein kleines Stück Lot an einer Stelle haftet, an der es nicht haften sollte. Lötstoppmaterial kann oft auch als Lötstopplack, Lötstoppmaske, Soldermask oder Stopplack bezeichnet werden. 

Die Verwendung von Reflow oder eines Lötbads ist ein kritischer Schritt in der Leiterplattenfertigung, da man bei diesen Techniken nicht ausreichend verhindern kann, dass Lotstücke an ungewünschten Stellen anhaften. Eine Lötstoppmaske wird auch als "Lötstopplack" bezeichnet, was ich für den besseren Begriff halte, da ich früher immer dachte, dass eine Lötstoppmaske eine volle Schicht Lot ist, die auf die Leiterplatte aufgebracht wird.

Lötstopplack auftragen: so gehen Sie am besten vor Die Lötstopp besteht aus einer Polymerschicht, die auf die metallenen Leiterbahnen auf einer Leiterplatte aufgebracht wird. Es gibt verschiedene Arten von Maskenmaterial, und die beste Option für Ihre Leiterplatte hängt von den Kosten und der Art Ihrer Anwendung ab. Die einfachste Option einen Lötstopplack aufzutragen  ist die Verwendung einer Siebdruckvorlage, mit deren Hilfe flüssiges Epoxidharz auf die Leiterplatte gedruckt wird. Das lässt sich mit dem Airbrushen von Flächen mit einer Schablone vergleichen.

Versiertere Lötstopp verwenden Photoimaging entweder mit Trockenfilm- oder flüssigem Lötstopplack. Die flüssige photostrukturierbare Lötstoppmaske (liquid photoimageable solder mask; LPSM) kann wie Epoxid gesiebt oder auch über die Oberfläche gesprüht werden, was oft die kostengünstigere Applikationsmethode ist. Die Trockenfilm-Lötmaske (dry film solder mask; DFSM) muss vakuumlaminiert werden, um Defekte durch Luftblasen zu vermeiden. Beide Photoimaging-Ansätze werden entwickelt, um die Bereiche in der Maske zu entfernen, in denen Pads von einer Komponente verlötet werden sollen und die Aushärtung erfolgt mittels eines Backprozesses oder UV-Licht.

Leiterplatte mit aufgetragenem Lötstopplack
Lötstoplacke werden als Epoxid- oder photostrukturierbares Polymer aufgebracht.

Welchen Lötstoppsollte ich auftragen?

Die Entscheidung für einen geeigneten Lötstopp hängt von den physikalischen Abmessungen der Leiterplatte, Löcher, Komponenten und Leiter, dem Oberflächenlayout und der endgültigen Anwendung für Ihr Produkt ab.

Wenn Ihre Leiterplatte in der Luft- und Raumfahrt, der Telekommunikation, der Medizin oder anderen Industrien mit der Anforderung hoher Zuverlässigkeit verwendet wird, müssen Sie als erstes die Industriestandards für die Lötstoppmaske und Ihre vorgesehene Anwendung im Allgemeinen prüfen. Es gibt spezifische Anforderungen, die Vorrang vor dem haben, was Sie sonst noch im Internet in Erfahrung bringen. 

Für die meisten modernen Leiterplattendesigns benötigen Sie einen fotostrukturierbaren Lötstopplack. Die Oberflächentopographie entscheidet, ob eine flüssige oder trockene Anwendung verwendet wird. Im Falle einer Trockenmaske wird eine gleichmäßige Dicke über die gesamte Oberfläche aufgebracht. Hierbei gilt, dass eine Trockenmaske am besten haftet, wenn die Oberfläche Ihrer Leiterplatte sehr flach ist. Wenn die Oberflächeneigenschaften komplex sind, ist eine Flüssig-(LPISM)-Option wahrscheinlich effektiver, um einen besseren Kontakt mit dem Kupfer Ihrer Leiterbahnen und dem Laminat herzustellen. Der Nachteil der Flüssigvariante ist, dass die Dicke nicht an allen Stellen der Leiterplatte genau gleich ist.

Auch kann sich die Oberflächen der Maskenlage unterscheiden. Sprechen Sie mit Ihrem Hersteller darüber, welche Optionen er anbieten kann und wie sich das auf die Produktion auswirken wird. Eine matte Oberfläche reduziert beispielsweise Lotkugeln, wenn Sie einen Reflow-Prozess verwenden.

Wie dick sollten Sie den Lötstopplack auftragen?

 

Die Dicke des Lötstoppmaskelack hängt in erster Linie davon ab, wie dick die Kupferbahnen auf der Leiterplatte sind. Im Allgemeinen werden Sie ca. 15 µm Lötstopplack auf den Leiterbahnen haben. Wenn Sie eine flüssige Maske verwenden, wird die Dicke über anderen Strukturen notwendigerweise variieren. Über leeren Laminatflächen können Sie mit einer Dicke von 20-45 µm rechnen und über komplexen Strukturen, besonders an Leiterbahnkanten ist der Lötstopplack dünner aufzutragen, zum Teil nur 5 µm dick.

Wie bei jedem anderen Fertigungsparameter oder Prozess sollten Sie berücksichtigen, wie empfindlich Ihre letztendliche Anwendung sein wird, und Ihr Design entsprechend planen. Grundsätzlich ist es ist immer wichtig, die Fertigungsmöglichkeiten mit Ihrem Hersteller zu besprechen. Dieser ist vielleicht sogar in der Lage, aufgrund seiner Fähigkeiten bessere Optionen vorzuschlagen.

Wie kann ich den Lötstopp in mein Design integrieren?

Wenn Sie Ihre Leiterplatte entwerfen, sollte der Lötstopp eine eigene Lage in den Gerberdateien sein. Überprüfen Sie die Designregeln für Lötstopplagen. Normalerweise ist ein 75-µm-Rand um die zu bedeckende Struktur herum ratsam, für den Fall, dass der Lötstopplack nicht perfekt zentriert ist. Zudem benötigt man auch einen Mindestabstand zwischen den Pads, der oft 200 µm beträgt, um sicherzustellen, dass die Maske ausreicht, um die Bildung von Lotbrücken zu verhindern.

Wenn Sie kompliziertere PCB-Designs produzieren, ist es wichtig, eine PCB-Design-Software zu wählen, mit der Sie diese Designregeln bei Bedarf anpassen können. Altium Designer ist hierfür eine sehr flexible Option. Sie können die Lötstopplage sogar vollständig entfernen, wenn Sie mit besonders ungewöhnlichen Designanforderungen arbeiten. In Kombination von Altium 365 steht Ihnen zudem eine PCB-Cloud-Plattform für eine noch bessere Zusammenarbeit zur Verfügung.

Leiterplatte während der Lötstopplack aufgetragen wird
Leiterplatten, die im Reflowverfahren hergestellt werden, benötigen einen Lötstoppmaskelack. Die Oberfläche der Maske kann die Qualität des Reflow beeinflussen.

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PCB Design Tools für Electronics Design und DFM. Informationen für EDA-Führungskräfte.

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