Glob Top, Dam and Fill & Flip Chip Underfill

Selektiver Schutz für Leiterplatten

Um Leiterplatten gegen schädliche äußere Einflüsse zu schützen, werden sie beim Conformal Coating mit einer dünnen Schicht Gießharz oder Schutzlack überzogen. Neben der Versiegelung der gesamten Platine können auch nur Teilbereiche oder einzelne Bauteile auf dem Träger vergossen werden. Vom „Glob Top“ über „Dam and Fill“ bis zum „Flip Chip Underfill“ haben sich hier unterschiedliche Verfahren herausgebildet.

Ohne sie geht heute gar nichts mehr: Die Leiterplatte (oder Platine) ist heute das am häufigsten eingesetzte Träger- und Verbindungselement für elektronische Bauteile. Ihre Einsatzgebiete sind beinahe grenzenlos: Neben Computern, Autos und Flugzeugen stecken Leiterplatten unter anderem auch in Haus- und Kommunikationsgeräten, in Sicherheitselektronik sowie in Medizingeräten. Damit beispielsweise Airbags zuverlässig auslösen und Bordcomputer in Flugzeugen fehlerfrei funktionieren, muss die komplexe Elektronik auf der Leiterplatte dauerhaft vor Feuchtigkeit, Schmutz, Stößen, Chemikalien und anderen schädlichen Einflüssen geschützt werden. Dies ist unter anderem Aufgabe des Vergusses. Je nachdem, welche elektronischen Komponenten (Sensoren, Prozessoren etc.) vergossen werden sollen bzw. welche Funktion(en) der Verguss übernimmt, haben sich in diesem Bereich unterschiedliche Verfahren herausgebildet.

Conformal Coating

Beim sogenannten „Conformal Coating“ geht es grundsätzlich darum, die sensible Elektronik auf der Leiterplatte durch den Auftrag spezieller Beschichtungen oder Vergussmassen zu schützen. Je nach Anwendung können die Materialien manuell mittels Streichen oder Aufsprühen aufgetragen werden. Aufgrund ihrer hohen Präzision und Reproduzierbarkeit greifen Anwender hier jedoch immer häufiger auf die maschinelle oder robotergestützten Applikation mittels eines geeigneten Dosierkopfs zurück.

Dam and Fill / Frame and Fill

Beim sogenannten „Dam and Fill“ handelt es sich um ein selektives Verfahren, mit dem einzelne Bereiche auf der Leiterplatte vergossen werden können, ohne die umliegenden Flächen und Komponenten zu beeinträchtigen. Dafür werden bei dem auch als „Frame and Fill“ bezeichneten Verfahren zwei Vergussmedien mit unterschiedlicher Viskosität verwendet. Um den zu schützenden Bereich auf der Platine wird in einem ersten Schritt ein Damm oder Rahmen aus höherviskosem Material dosiert. Die so entstandene „Mulde“ wird anschließend mit einem flüssigen Gießharz gefüllt, bis die entsprechenden Strukturen vollständig abgedeckt sind. Das Dam and Fill-Verfahren kommt auch beim Optical Bonding zum Einsatz: Hier wird zur Spalteinstellung zwischen Deckglas und Display bzw. Touch Screen zuerst ein Damm auf das Substrat dosiert, der daraufhin mit einem optisch klaren Klebstoff aufgefüllt wird. Neben einer besseren Wärmeableitung und erhöhten Stabilität lässt sich mit diesem Verfahren auch eine deutlich verbesserte Display-Lesbarkeit erzielen.

Glob Top

Eine weitere Möglichkeit, um sensible Bereiche auf der Leiterplatte selektiv zu schützen, stellt das „Glob Top“-Verfahren dar. Im Unterschied zum „Dam and Fill“ kommt hier nur ein Vergussmedium zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird das viskose Gießharz auf einen Halbleiterchip dosiert, bis es ihn und die zugehörige Drahtbondkontaktierung vollständig umschließt. Dabei darf die verwendete Vergussmasse nicht so stark verlaufen, dass sie benachbarte Bauteile verunreinigt oder Flächen auf der Leiterplatte benetzt, die frei bleiben müssen. Dies gilt es bei der Wahl des Gießharzes sowie der Bestimmung der entsprechenden Vergussmenge zu berücksichtigen.

Flip Chip Underfill

Beim „Flip Chip Underfill“ handelt es sich um ein Verfahren, das speziell zur mechanischen Stabilisierung von Flip Chips entwickelt wurde. Um auftretende Spannungen oder Verzug zwischen dem Substrat und dem Flip Chip zu reduzieren, wird der bei der Kontaktierung entstandene, dünne Spalt mit einem als „Underfill“ bezeichneten, dünnflüssigen Material gefüllt. Nach dem Materialauftrag rund um den entsprechenden Chip zieht sich der Underfill dank Kapillarwirkung in den engen Spalt hinein, bis dieser vollständig mit dem Gießharz ausgefüllt ist.

  • Speziell für Underfill-Anwendungen sind die Dos GP Zahnraddosiersysteme die ideale Wahl. Die optional verfügbare Schwenknadel ermöglicht einen schnellen und exakten Materialauftrag auch bei sehr komplexen Bauteilgeometrien. 
    Mehr zu den Zahnraddosierern
  • Auch bei Glob Top- sowie Dam and Fill-Anwendungen haben sich die Zahnraddosiersysteme bereits vielfach bewährt. Je nach Anforderung und verwendetem Material können hier auch die volumetrischen Kolbendosiersysteme von Scheugenpflug eine wirtschaftliche Alternative darstellen. Ihre Dosierzylinder werden dem gewünschten Volumen bzw. dem vorgegebenen Mischungsverhältnis exakt angepasst und sorgen so für maximale Prozesssicherheit. 
    Mehr zu den Kolbendosierern
Effizientes Wärmemanagement bei Leiterplatten

Neben Conformal Coating-Applikationen spielen bei Leiterplatten auch Anwendungen aus dem Bereich Wärmemanagement eine zentrale Rolle. Aufgrund der höheren Performance im Vergleich zu Pads oder Folien greifen Anwender in diesem Bereich verstärkt auf flüssige Wärmeleitmaterialien zurück.

  • Für diese Fälle hat Scheugenpflug den neuen Kolbendosierer Dos P016 TCA im Programm, mit dem flüssige Wärmeleitmedien bis zu dreimal schneller appliziert werden können.
    Mehr zum Dos P016 TCA
TIPP: Beim Vergießen von SMD-Leiterplatten sollten Vergussmaterialien mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählt werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass durch das Schrumpfen des Materials bei niedrigen Temperaturen Lötverbindungen beschädigt werden. Die Glasübergangstemperatur (TG) des Materials muss dabei so gewählt werden, dass sie über der Betriebstemperatur der Leiterplatte liegt.

Leiterplatten zuverlässig vergießen. Wir beraten Sie gerne!

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