starren Leiterplatten
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Abdeckfolie (Coverlay) statt Lötstopplack auf starren FR4-Leiterplatten
Abdeckfolie auf FR4: Coverlay statt Lötstopplack
Für einige Anwendungen ersetzt eine Abdeckfolie (Coverlay) den Lötstopplack. Die Folie besteht aus Polyimid mit einer Kleberschicht und wird unter Druck und Temperatur auf die fertige Außenlage laminiert. Verwendet wird meist eine Abdeckfolie mit 25 µm Polyimid und 25 µm Kleber (dickeres Polyimid ist möglich). Üblich ist diese Technik bei flexiblen Leiterplatten. Leiton setzt sie auf Wunsch auch erfolgreich auf starren Platinen ein.
Der Grund ist normativ und mechanisch zugleich. Die Designnorm IPC-2221 (IPC, Normengeber der Leiterplattenindustrie) erlaubt reduzierte Leiterabstände unter einer permanenten Polymerbeschichtung (Tabelle 6-1, Kategorie B4). Lötstopplack zählt formal dazu. In der Praxis wird Lack als Isolation aber oft nicht anerkannt, weil Schichtdicke an den Leiterkanten und Porenfreiheit nicht spezifiziert sind. Eine laminierte Polyimidfolie ist dagegen ein definiertes Dielektrikum mit spezifizierter Dicke und Durchschlagfestigkeit. Dazu kommt eine deutlich höhere Abriebfestigkeit, als sie ein Lack erreicht.
Die Öffnungen in der Abdeckfolie werden mechanisch erzeugt, nicht fotolithografisch wie beim Lötstopplack. Je nach Layout wird gebohrt, gefräst oder gelasert. Oft deckt die Folie auch vollflächig ab, ganz ohne Öffnungen. Mechanisch erzeugte Öffnungen in Abdeckfolie sind gröber als beim Lack. Für dichte SMD-Layouts (SMD, Surface Mounted Device) mit feinen Pads bleibt Lötstopplack die richtige Wahl. Die Abdeckfolie ist nur eine gezielte Lösung für Flächen mit Abrieb- oder Isolationsanforderung.
Wann verwendet man eine Abdeckfolie auf starren Leiterplatten?
Wenn eine Leiterplatte direkt auf einem Metallgehäuse liegt und deswegen einen zuverlässigen mechanischen Schutz gegen elektrische Überschläge benötigt, ist Coverlay die richtige Wahl. Es gibt mechanische Beanspruchungen, bei denen die Dicke des Lötstopps nicht ausreichend ist oder ein theoretisches Risiko darstellen kann. Auch hier ist Coverlay eine potentielle Lösung. Braucht die Außenlage eine anrechenbare Isolation, wird Lötstopplack in der Praxis meist nicht anerkannt. Die laminierte Folie ist dann die belastbare Lösung. Muss Störlicht ausgeschlossen werden, passt die Kombination mit schwarzem FR4. Das Substrat ist durchgefärbt und lichtdicht, auch an den Kanten.
Umgekehrt gilt: Für Standardbaugruppen ohne diese Anforderungen bleibt Lötstopplack die wirtschaftliche Wahl. Er ist feiner strukturierbar und günstiger. Standardbasis ist normales FR4. Auf Wunsch kombiniert Leiton die Folie mit durchgefärbtem schwarzem FR4, etwa für lichtdichte Aufbauten.
Anwendungen
Abgrenzung: Abdeckfolie gegen Lötstopplack, Prepreg und Schutzlack
Die Abdeckfolie konkurriert mit dem Standardlack, mit überpressten Prepreg-Lagen und mit Beschichtungen nach der Bestückung. Die Matrix zeigt die Einordnung.
| Lösung | Typischer Einsatz | Wann die richtige Wahl |
|---|---|---|
| Abdeckfolie (Coverlay) auf starrem FR4 (Leiton) | Außenlagen mit Abriebbelastung oder definierter Isolationsanforderung, auf Wunsch kombiniert mit durchgefärbtem schwarzem FR4. | Wenn die Oberfläche mechanisch belastet wird oder eine anrechenbare Isolation auf der Außenlage gefordert ist. |
| Lötstopplack | Standard für nahezu alle starren Leiterplatten, fotolithografisch fein strukturierbar. | Wenn keine Abrieb- oder Isolationsanforderung besteht. Nach IPC-2221 formal zulässige Beschichtung, als Isolation aber oft nicht anerkannt. |
| Aufgepresstes FR4-Prepreg (Leiton) | FR4-Prepreg wird über die fertige Außenlage gepresst. Die Leiter sind vollständig in Laminat eingebettet und gelten damit als innenliegend. | Wenn ein qualifiziertes Isolationssystem mit spezifizierten Kennwerten gefordert ist, auch parallel zur Lamination. Details und Grenzen auf der eigenen Sonderseite: hier weiterlesen. |
| Schutzlack (Conformal Coating) | Beschichtung der fertig bestückten Baugruppe gegen Feuchte, Betauung und Verschmutzung. | Wenn die komplette Baugruppe inklusive (bestimmter) Bauteilen geschützt werden soll, nicht die blanke Leiterplattenoberfläche. |
| Coverlay auf flexiblen Leiterplatten | Standardaufbau bei Flex und Starrflex, dort ersetzt die Folie den Lack ohnehin. | Wenn die Baugruppe flexibel sein muss. Auf starren Platinen ist die Folie die Sonderlösung, bei Flex der Normalfall. |
Vorteile
-
Abriebfestigkeit:
Polyimid übersteht mechanische Dauerbelastung, an der jeder Lötstopplack scheitert. -
Spannungsfestigkeit:
die laminierte Folie ist ein definiertes Dielektrikum mit Datenblattwert. Bei 25 µm Polyimid rund 7,6 kV Kurzzeit-Durchschlag. -
Normative Belastbarkeit:
IPC-2221 lässt reduzierte Abstände unter permanenter Polymerbeschichtung zu (Kategorie B4). Anders als Lack hat die Folie eine spezifizierte Dicke und Durchschlagfestigkeit und ist damit als feste Isolierung bewertbar. -
Vollschwarzer Aufbau als Option:
durchgefärbtes schwarzes FR4 ist lichtdicht, auch an den Fräskanten. -
Erprobter Prozess:
Leiton setzt die Folie erfolgreich auf starren Platinen ein, übertragen aus der Flex-Fertigung.
Wichtige Hinweise:
Die Öffnungen in der Abdeckfolie entstehen mechanisch. Toleranzen und Mindestabstände sind gröber als bei fotostrukturiertem Lötstopplack. Für feine SMD-Strukturen ist die Folie nur eingeschränkt geeignet. Laminierung und mechanische Bearbeitung sind zusätzliche Prozessschritte und verändern Preis und Lieferzeit gegenüber Standardlack. Das optionale schwarze FR4 hat eine Glasübergangstemperatur von 130°C, für Hoch-Tg-Anforderungen ist das Material zu prüfen. Konformitätsnachweise wie RoHS und REACH sind auf Anfrage möglich.
Option: durchgefärbtes schwarzes FR4
Auf Wunsch dient durchgefärbtes schwarzes FR4 (glasfaserverstärktes Epoxidharz-Basismaterial) als Basismaterial. Anders als bei schwarzem Lötstopplack ist das gesamte Substrat schwarz, einschließlich der Kanten. Das Material ist lichtdicht, UL-zugelassen und mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 130°C vergleichbar mit Standard-FR4. Ab Lager verfügbar sind 0,6 mm, 1,0 mm und 1,6 mm mit 35 µm Kupfer, Sonderdicken sind kurzfristig beschaffbar. Details auf der Seite zu schwarzen FR4-Leiterplatten.
Spannungsfestigkeit der Abdeckfolie
Angerechnet wird nur die Polyimidfolie. Für die Kleberschicht ist keine Durchschlagfestigkeit spezifiziert. Sie verfließt beim Laminieren in das Leiterbild, ihre Restdicke über den Leitern ist daher undefiniert. Die Werte gelten senkrecht durch die Folie (Kurzzeitwerte nach ASTM D-149, Datenblatt Kapton HN).
| Aufbau | Durchschlagfestigkeit der Folie (Datenblatt) | Rechnerischer Kurzzeit-Durchschlag |
|---|---|---|
| 25 µm Polyimid + 25 µm Kleber | 303 kV/mm (7.700 V/mil) | ca. 7,6 kV, nur die Folie gerechnet |
| 50 µm Polyimid + Kleber | 240 kV/mm (6.100 V/mil) | ca. 12,0 kV, nur die Folie gerechnet |
Das sind Kurzzeit-Laborwerte, keine zulässigen Betriebsspannungen. Die Auslegung für den Dauerbetrieb erfolgt projektspezifisch mit deutlichem Abschlag für Alterung, Feuchte und Teilentladung. Parallel zur Oberfläche gilt der Wert nicht. Für starre Basismaterialien wird die dielektrische Festigkeit parallel zur Laminierung separat geprüft (IPC-TM-650 2.5.6, Angabe in kV bei definiertem Elektrodenabstand). Für die Folie selbst existiert dieser Kennwert nicht. Zwischen benachbarten Leitern unter der Folie isoliert der kleberverfüllte Zwischenraum, maßgeblich bleiben die Leiterabstände nach IPC-2221.
Angebot anfragen
Was wir für eine belastbare Anfrage brauchen: Layoutdaten (ODB++, Extended Gerber, KiCAD oder ähnlich), die Bereiche für Abdeckfolie und die offenen Bereiche, die geforderte Isolations- oder Spannungsanforderung, Materialdicke und Kupferaufbau, Stückzahl und Terminvorgaben.
Projekte ordnet Leiton je nach Preis, Lieferzeit und Technologie passend ein. Abdeckfolien-Platinen fertigt Leiton je nach Projekt in Deutschland oder in Asien.
Warum Leiton: technische Beratung bei der Entscheidung zwischen Folie und Lack, Coverlay-Erfahrung aus der Flex-Fertigung auf starre Platinen übertragen, schwarzes FR4 als Option ab Lager in drei Standarddicken, vom Prototyp bis zur Serie, persönliche Erreichbarkeit statt Ticketsystem.
Und Leiton ist vermutlich der einzige Lieferant auf der Welt, der diese Technologie auch UL-Zertifiziert hat. Somit können unsere Kunden ihre Produkte auch in die USA verkaufen.
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Aus zwei Gründen. Lötstopplack wird als Isolation oft nicht anerkannt, weil Schichtdicke und Porenfreiheit nicht spezifiziert sind. Eine laminierte Polyimidfolie bringt eine definierte Spannungsfestigkeit mit. Zweitens hält die Folie mechanischem Abrieb stand, den kein Lack dauerhaft übersteht.
Lötstopplack wird aufgetragen und fotolithografisch strukturiert. Die Abdeckfolie wird als Polyimidfolie mit Kleber unter Druck und Temperatur laminiert. Die Öffnungen entstehen mechanisch durch Bohren, Fräsen oder Lasern und sind daher gröber als beim Lack. Häufig deckt die Folie auch vollflächig ohne Öffnungen ab.
Angerechnet wird nur die Polyimidfolie, nicht der Kleber. Bei 25 µm Polyimid liegt der Kurzzeit-Durchschlag laut Datenblatt bei rund 7,6 kV, bei 50 µm bei rund 12 kV. Die Werte gelten senkrecht durch die Folie. Die zulässige Betriebsspannung wird projektspezifisch deutlich niedriger ausgelegt.
Ja. Das schwarze Substrat ist durchgefärbt und damit lichtdicht, auch an den Kanten. Schwarzer Lötstopplack färbt nur die Oberfläche. Die Eigenschaften entsprechen sonst Standard-FR4 mit UL-Zulassung und Tg 130°C. Lagerdicken sind 0,6 mm, 1,0 mm und 1,6 mm mit 35 µm Kupfer.
Immer dann, wenn weder Abrieb noch eine anrechenbare Isolation auf der Außenlage gefordert sind. Das ist der Normalfall. Lack ist feiner strukturierbar, schneller und günstiger. Die Abdeckfolie bleibt eine gezielte Sonderlösung für definierte Anforderungen.
Vom Folienmaterial und der belegten Fläche, vom Laminierschritt, von der mechanischen Bearbeitung der Öffnungen sowie von Format und Stückzahl. Dazu kommen einmalige Einrichtkosten (NRE, Non-Recurring Engineering). Vollflächige Abdeckung ohne Öffnungen reduziert den Bearbeitungsaufwand. Belastbare Preise ergeben sich aus den Layoutdaten.
In den offenen Bereichen setzt Leiton ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ein. Die Oberfläche ist mit dem Laminierprozess kompatibel.
Nur eingeschränkt. Die Öffnungen entstehen mechanisch und sind gröber als fotostrukturierter Lack. Für Fine-Pitch-Bestückung bleibt Lötstopplack die richtige Wahl. In der Praxis deckt die Folie deshalb oft vollflächig oder große Teilflächen ab.
Üblich sind Coverlay, Cover Film, Abdeckfilm und Polyimid-Abdeckung. Nicht gemeint sind abziehbare Schutzfolien oder Abziehlack (Peelable Mask) sowie Schutzlack auf bestückten Baugruppen (Conformal Coating).
Ja. Leiton ist vermutlich der einzige Hersteller auf der Welt, der diese Technologie auch mit UL liefern kann. Wir haben eine Reihe Kunden, die Ihre Produkte auch in den USA verkaufen und daher das UL-Label benötigen.
Elektronik-Design
- Expertise durch aktiven Austausch
- Expertise durch Schulung und Weiterbildung
- ISO 9001:2015 Qualitätsmanagement
- ISO 14001:2015 Umweltmanagement
- UL für starre FR4-Leiterplatten
- UL für flexible Leiterplatten
- UL für ALU IMS Leiterplatten
