In der PCB-Produktion wird die Lötmaske mit Hilfe einer Offsetdruckmaschine auf den 50-Mikrometer-dicken Leitungen aufgetragen. Ein unvollständiger Aushärtungsprozess führt nicht nur zu beschädigten Platinen, sondern auch zu Problemen wie Brückenbildung, Verlust der Haftung zwischen den Schichten sowie zum Ausschuss. Die Lampe muss daher jedes Mal genau dort Energie abgeben, wo sich die Tinte befindet.
Was technisch wichtig ist: Bei der Nutzung von Quecksilberdampflampen für die Aushärtung geht es um die spektrale Ausstrahlung sowie die Energiedichte. Wir nutzen einen Spitzenwert von 365 nm, der mit den Photoinitiatorien in den Epoxid-Acrylat-Lötmasken übereinstimmt. Die maximale Strahlungsintensität beträgt 12 W/cm²; während des Aushärtungsprozesses liegt sie bei 800–1200 mJ/cm². Reflektoren verwenden dichroische Beschichtungen, um die Wärme vom Substrat fernzuhalten und gleichzeitig mehr UV-Strahlung auf die Tinte zu lenken.
Die Leistung der Lampe muss an die Geschwindigkeit der Druckmaschine angepasst werden. Eine Lampe mit einer Leistung von 1200 W pro Zoll ermöglicht eine stabile Aushärtung bei einer Geschwindigkeit von 300–600 Umdrehungen pro Minute – ohne dass es zu Überhitzung kommt. Die Ausstrahlungsintensität bleibt innerhalb von ±5% über die ersten 2000 Stunden konstant. Die Lebensdauer der Lampe beträgt etwa 5000 Stunden, wobei ein kontrollierter Abfall der Leistung stattfindet – es kommt also zu keinem plötzlichen Leistungsabfall. Ozongefreie Quarzkörper sorgen dafür, dass die Reinraumbedingungen eingehalten werden.
Warum das in der PCB-Produktion funktioniert: Die Aushärtung der Lötmaske erfordert hohe Präzision. Der 365-nm-Bereich sorgt gleichzeitig für die Aushärtung an der Oberfläche sowie in den tieferen Schichten. Dadurch kann die Tinte überall gleichmäßig verkleben, ohne dass es an den Rändern zur unvollständigen Aushärtung kommt. Die kontrollierte Spektralstruktur verhindert zudem exotherme Reaktionen, die FR-4-Substrate sowie dünne Schichten beschädigen könnten.
Dank einer stabilen Strahlungsintensität kann die Druckgeschwindigkeit erhöht werden, ohne dass man sich um die Zusammensetzung der Tinte kümmern muss. Dadurch werden weniger Fehlerprodukte entstehen, die Härte der Tinte bleibt konstant und die Emissionen von Lösungsmitteln sinken. Da die Reflektoren das UV-Licht statt der Wärme fokussieren, sinkt außerdem der Energieverbrauch.
Was man beachten sollte: Die Lampe muss an die Geometrie des Reflektors sowie an den Schaltzyklus der Druckmaschine angepasst werden. Quecksilberlampen benötigen eine stabile Stromversorgung – Spannungsschwankungen können zu Instabilitäten in der Strahlung führen. Auch die Temperatur des Substrats muss berücksichtigt werden. Quarzkörper werden heiß, daher sind Luftzirkulation sowie Wärmedämmung um die empfindlichen Platinen unerlässlich.
Es sollten Interlocks sowie Geräte zur Messung der UV-Strahlung vorhanden sein. Alle 2500 Stunden sollte eine Überprüfung der Leistung erfolgen. Es handelt sich dabei nicht um eine einfache Austauschlösung – alle Komponenten wie Lampen, Stromversorgung und Kühlung müssen optimal aufeinander abgestimmt sein.