Lötoberfläche oder Leiterplattenfinish, Teil 1: Funktion und Eigenschaften

Die Lötoberfläche – auch als Endoberfläche oder Leiterplattenfinish bezeichnet – ist eine dünne metallische oder organische Schicht, die der Leiterplattenhersteller auf die Kupferflächen der Bauteileanschlüsse (Lötpads) aufträgt. Da natürliches Kupfer an der Luft zum Oxidieren neigt, wäre das Löten der Bauteile nur schwer oder nicht zuverlässig möglich. Die Lötoberfläche deckt das freiliegende Kupfer auf der Leiterplatte ab und verhindert somit die Korrosion des Kupfers. So lässt sich die Lötbarkeit von Leiterplatten innerhalb des gewährleisteten Lagerzeitraums unter den definierten Lagerbedingungen bewahren.

Wie läuft die Oberflächenbeschichtung ab?

Die Lötoberfläche wird vom Leiterplattenhersteller nach dem Ätzprozess der Leiterbildstruktur partiell auf die Bauteileanschlüsse aufgetragen. Als Standardverfahren für das Aufbringen einer Lötoberfläche kommt die chemische Metallisierung zum Einsatz. Zuvor wird im vorgelagerten Prozessschritt Lötstopplack partiell auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgebracht. Der Lötstopplack lässt nur die Löt- und Kontaktflächen frei und wirkt als Abdeckung für den darauffolgenden Prozess der Oberflächenbeschichtung.

Wichtig zu wissen ist, dass die Endoberfläche nur die Lötflächen der Bauteile sowie Kühlflächen und Kontaktflächen bedeckt, die von Bauteilen genutzt werden. Trotz Beschichtung bleibt Kupfer das eigentliche elektrisch leitende Metall auf der Oberfläche von Leiterplatten.

Wie wählt man die richtige Lötoberfläche aus?

Eine universelle Lösung für die „beste Lötoberfläche“ gibt es nicht. Alle Lötoberflächen haben Stärken und Schwächen. In Europa sind folgende Endoberflächen am meisten verbreitet:

• Chemisch Nickel/Gold (chem. NiAu, ENIG)
• Chemisch Zinn (chem. Sn)
• OSP (Organic Solderability Preservative, Organic Surface Protection)
• Heißluftverzinnung (HAL: Hot Air Leveling)
• Chemisch Silber (chem. Ag)

Folgende Entscheidungskriterien sollten bei der Wahl der Endoberfläche berücksichtigt werden:

• Anzahl der Lötprozesse
• Elektrischer Funktionstest
• Bondfähigkeit
• Eignung für Steckverbinder und Einpresstechnik
• Lagerfähigkeit der Leiterplatten
• Eignung für Fine-Pitch-Anwendungen

Bei der Entscheidungsfindung der geeigneten Lötoberfläche gilt es, die Anwendung und Verarbeitung der Leiterplatte bei der Bauteilemontage mit einzubeziehen. Denn die Lötoberfläche kann sich direkt auf den Bestückungsprozess, die Qualität, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit auswirken. Eine wichtige Voraussetzung für den späteren Lötprozess ist eine homogene Oberfläche für die Bauteileanschlüsse. Insbesondere Fine-Pitch-Bauteile setzen eine dünne, planare Beschichtung der Lötpads voraus.