Leiterplattendesign Teil #4 - Was ist bei der Leiterplatten-Herstellungstechnik zu beachten?

Leiterplatten lassen sich in einseitige (mit einer leitfähigen Schicht auf der Unter- oder Oberseite), zweiseitige (diese weisen eine leitfähige Schicht auf der Ober- und Unterseite auf) und, die heutzutage am häufigsten verwendeten, Multilayer-Leiterplatten (diese verfügen auch innerhalb der PCB über leitfähige Schichten) unterteilen. Bei mehrlagigen Leiterplatten ist die Anordnung der Schichten besonders wichtig. Die Leiterplatte kann durch Ätzen (d. h. Nassverfahren) oder Fräsen (d. h. Trockenverfahren) hergestellt werden

Professionelle Vorgehensweisen für die Leiterplattenfertigung finden sich im Internet. Auf Webseiten findet sich Lehrmaterial über die PCB-Herstellung durch Ätzen (Nassverfahren). Zuerst erfolgt die Datenverarbeitung, daraufhin wird eine Filmmatrix hergestellt, es folgen Schichtaufbau, Vorbereitung der Platine, Zuschneiden, Bohren von Öffnungen, Through-Hole-Metallisierung, Transfer eines leitfähigen Musters einer Folienmatrix auf eine hergestellte Platine, galvanisches Stanzen einer leitfähigen Schicht, zinnresistente Beschichtung, PCB-Ätzen, Entfernung der Zinnbeschichtung, Lötstoppmaske, Siebdruckverfahren, Oberflächenbehandlung, HAL, NiAu, mechanische Nachbearbeitung durch Fräsen, Ritzen, metallographischer Mikroschliff. Der letzte Schritt ist die optische und elektrische Prüfung..

Eine schnelle Methode zur Herstellung einer funktionellen Leiterplatte ist die Fertigung über ein Trockenverfahren ohne dass Ätzen oder die Erzeugung chemischen Abfalls erforderlich wäre. Dies ist für Prototypen und für funktionsfähige Proben geeignet. Die Herstellungszeit beträgt etwa 5-7 Tage. Hierfür werden verschiedene Instrumente verwendet – um die Verarbeitung von Daten (ODB++, Gerber, Excellon ...) von einer CAD-Designsoftware über eine Softwareanwendung zu ermöglichen und um eine Datei für das Bohren von Löchern und für das Fräsen von Isolationsleitungen entlang der leitfähigen Bahnen (Oberflächen) zu erstellen. Kupfermaterial wird durch spezielles Gravurwerkzeug und Bohrer mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 3,0 mm schrittweise entfernt. Bei jedem Werkzeug lassen sich bedarfsgerecht automatisch Eintrittstiefe und Rotation einstellen. Die Form am Ende des Werkzeugs ist von großer Bedeutung. Diese kann flach (Schaftfräser) oder konisch (Schneide) sein. Zunächst gilt es die Daten von einer Software hochzuladen und daraufhin festzulegen, ob es sich bei der Leiterplatte um eine einschichtige oder mehrschichtige handelt. Ein wichtiger Bestandteil ist die Identifizierung der Werkzeuge für die PCB-Herstellung und deren Anordnung im Werkzeughalter. Wenn bereit, wird die Leiterplatte unter Verwendung einer Kamera auf einer Arbeitsstation platziert und mit den einzelnen Schritten des Fräsverfahrens begonnen (Bohren, Gravur, Frässchnitt ...). Eine Kontrollmessung zu Objekten, Bahnbreiten, Spurbreiten oder Lochdurchmessern an einem fertigen Board kann über eine Kamera durchgeführt werden.

Das Design und die Fertigung von Leiterplatten ist sicherlich ein breit gefächertes Themengebiet. Weitere interessante Informationen und eine Demonstration zur Leiterplattenherstellung finden sich zudem in der Webinar-Aufzeichnung "Was gibt es beim Leiterplattendesign zu beachten?" unter www.soselectronic.de/webinar.