Übersicht Leiterplatten-Lagen
Leiterplatten bestehen aus mehreren Schichten leitfähiger Kupferspuren, die elektronische Komponenten verbinden. Durch das Stapeln mehrerer Schichten von Kupferspuren und isolierenden dielektrischen Schichten (Kernschicht und Prepreg-Schichten) können mehr Verbindungsspuren und somit mehr Funktionen der Leiterplatte ermöglicht werden. Abhängig von der Anzahl der Kupferschichten sind sie in folgenden Weisen angeordnet:
● 1 Kupferschicht - einseitige Kupferschicht auf einer Kernschicht
● 2 Kupferschichten - Kupferschichten auf beiden Seiten einer Kernschicht
● >2 Kupferschichten - äußere Kupferschichten + weitere innere Kupferschichten auf mehreren Kernschichten, die durch Prepreg verbunden werden können.
Geschichtete Struktur
1. Kupferschichten: Die dünnen Kupferlinien auf den äußeren sowie inneren Seiten verbinden elektrische Komponenten.
2. Kernschichten (Substrat): Die Kernschichten isolieren die leitfähigen Kupferspuren und verleihen der Leiterplatte mechanische Stabilität. Während der Herstellung werden die angrenzenden Kupferspuren auf die Kernschichten aufgebracht.
3. Prepreg: Die mit Harz vorimprägnierten Faserschichten ("Pre-preg") erfüllen eine isolierende Funktion zwischen den leitfähigen Kupferschichten ebenso wie die Kernschichten (Substrat). Um eine Leiterplatte herzustellen, wird Prepreg im Wechsel zwischen zwei Kernschichten als Klebstoff verwendet, der sich unter der Hitze des Laminierungsprozesses verfestigt.
4. Lötstopplack: Eine dünne Schicht, die die äußersten Kupferschichten abdeckt, um zu verhindern, dass der Lötfluss zu unerwünschten Stellen fließt.
5. Lötpastenschablone: Optionale Herstellungsvorlage zum Auftragen von Lötpaste auf spezielle Bereiche der Leiterplatte.
6. Positionsdruck (Siebdruck): Ein Aufdruck auf den Außenseiten, auf dem Informationen zur Positionierung von Komponenten, Komponentenbezeichnungen, Symbole oder andere Beschriftungen aufgedruckt werden.
7. Beschichte Bohrungen: Kleine Bohrlöcher, die durch den PCB gebohrt und mit Kupfer beschichtet werden, um elektrische Verbindungen zwischen den verschiedenen Schichten herzustellen.
8. Nicht-beschichtete Bohrungen: Einfache Bohrungen für beispielsweise THT-Bauteile welche nicht Kupfer-beschichtet sind.
9. Abziehbarer Lötstopplack: Ein temporärer Schutzüberzug, um bestimmte Bereiche wie Pins und Pads während des Lötprozesses vor dem Löten zu schützen.
Herstellungsschritte
Vorprozess: Vor dem eigentlichen Laminierungsprozess werden die einzelnen Schichten vorbereitet. Dazu gehören das Ätzen der Kupferfolien, um die gewünschten Leiterbahnmuster zu erzeugen, und das Bohren von Durchkontaktierungen, um elektrische Verbindungen zwischen den Schichten herzustellen.
Laminierung: Die vorbereiteten Schichten werden unter Verwendung von Hitze und Druck zu einer einzigen Mehrschichtstruktur laminiert. Während des Laminierungsprozesses wird das Dielektrikum zwischen den Kupferfolien erhitzt und verfestigt.
Endbearbeitung: Nach der Laminierung werden die Mehrschicht-Leiterplatten weiterverarbeitet, um die endgültigen Eigenschaften zu erreichen. Dazu gehört das Schneiden oder Fräsen der Leiterplatte auf die gewünschte Größe, das Auftragen von Lötstopplack und das Elektrobeschichten der Oberfläche zur Verbesserung der Lötfähigkeit.
Leiterplattendicken
Je nach Anwendung und Designanforderungen werden unterschiedliche Arten von Leiterplattendicken verwendet. Hier sind einige gängige Arten von Leiterplattendicken:
Standarddicke 1,6 mm (0,063 Zoll): Dies ist die am häufigsten verwendete Leiterplattendicke. Sie bietet eine gute Balance zwischen mechanischer Festigkeit und Flexibilität. Die Standarddicke wird häufig für starre Leiterplatten verwendet, da sie für die meisten Anwendungen ausreichende Festigkeit bietet.
Dünne Leiterplatten: Diese haben eine Dicke unter der Standarddicke und werden häufig für Anwendungen verwendet, bei denen Gewichtsreduktion oder Flexibilität wichtig ist. Typische Dicken für dünne Leiterplatten können 0,8 mm (0,031 Zoll) oder sogar dünner sein. Oft werden sie in mobilen Geräten wie Smartphones oder Tablets eingesetzt.
Dickere Leiterplatten: Diese bieten erhöhte Festigkeit und eignen sich für Anwendungen, bei denen größere mechanische Festigkeit erforderlich ist. Typische Dicken für dickere Leiterplatten können 2,4 mm (0,093 Zoll) oder sogar dicker sein. Sie werden häufig in Anwendungen wie Leistungsverstärkern oder industriellen Steuerungssystemen eingesetzt.
Biegsame Leiterplatten (Flex-Leiterplatten): Diese bestehen aus dünnen Substraten, die Biege- und Drehbewegungen ermöglichen. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen Flexibilität, geringer Biegeradius oder 3D-Formbarkeit erforderlich sind. Die Dicken von flexiblen Leiterplatten können variieren, typischerweise im Bereich von 0,1 mm (0,004 Zoll) bis 0,5 mm (0,020 Zoll).