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Multilayer Leiterplatten – wichtige elektronische Bauteile im 21. Jahrhundert!

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Leiterplatten werden oft als Platine oder Leiterkarte bezeichnet. Sie stellen den wichtigsten Bauteil in Handys, Computern und anderer Elektronik dar. Multilayer Leiterplatten bestehen aus mehreren Schichten. Sie dienen zur Befestigung und sind unerlässlich für elektrische Verbindungen.


Wie werden Leiterplatten hergestellt?

Die Leiterplatten sind aus elektrisch isolierenden Werkstoffen hergestellt. Die Leiterbahnen werden darauf befestigt. Als Isoliermaterial wird faserverstärkter Kunststoff verwendet. Da dies auch eine Kostenfrage ist, wird bei niedrigeren Preisklassen dafür Hartpapier verwendet. Die Leiterbahnen selbst werden aus einer dünnen Kupferschicht geätzt. Darüber hinaus werden die Bauelemente in Lötaugen und auf Pads (Lötflächen) gelötet. Auf diese Art und Weise werden sie an der betreffenden Stelle gehalten (footprints) und gleichzeitig verbunden. Kabelbinder, Verschraubungen sowie Klebstoff halten größere Komponenten. Es gibt verschiedene Arten von Leiterplatten, wie zum Beispiel Multilayer, einseitige Leiterplatten oder Sonderausführungen.


Wie sehen Leiterplatten mit mehreren Lagen aus?

Mehrschichtige Leiterplatten sind je nach Hersteller unterschiedlich gefertigt. Die Packungsdichte hat in modernen SMD-Bauteilen zugenommen. Das betrifft vor allem Computer. Deshalb wurden mehrere dünne Leiterplatten mit Prepregs zusammengeklebt. Diese Leiterplatten werden „Multilayer Leiterplatten“ genannt. Diese können bis zu 48 Schichten enthalten. Für Computer sind vier bis acht Schichten, für Mobiltelefone bis zu zwölf Lagen üblich. Die Verbindungen zwischen den Schichten werden mit Vias (Durchkontaktierungen) sichergestellt. Mehrschichtige Leiterplatten werden manches Mal auch bei geringerer Packungsdichte eingesetzt, um die induktionsarme Stromversorgung sämtlicher Bauteile sicherzustellen.


Was kann auf der Platine integriert werden?

Induktivitäten, kleine Kapazitäten, Kühlkörper, Kontakte sowie Spulen können auf der Leiterplatte integriert werden. Widerstände werden durch spezielle Pasten eingedruckt. Das kann aber auch in verdeckten Layern untergebracht werden. Somit können verschiedene Bauelemente sowie Bestückungen reduziert werden. Darüber hinaus gibt es Platinen, in denen integrierte Schaltkreise direkt aufgebracht werden. Das wird dann als „Chip on board, chip in board“ bezeichnet. Bei Quarzuhrwerken sind diese direkt zur Platine gebondet. Sie sind nur durch einen kleinen Tropfen Kunstharz geschützt.


Welche Techniken stehen zur Verfügung?

Dabei handelt es sich um die Microvia-Technik, die Buried-Via-Technik sowie die Plugged-Via-Technik. Die Microvia-Technik wird auch noch als HDI-Leiterplattentechnik bezeichnet. Sie stellt bei der Herstellung von Multilayer Leiterplatten die Standardtechnik dar. Dabei werden Sacklochbohrungen durch Plasmaätzen oder mit einem Laser in die Außenlagen angebracht. Sie enden dann auf der Kupferschicht der anderen Lagen. Nach der Reinigung werden die Löcher wieder galvanisch verkupfert. Dadurch entsteht wieder eine elektrische Verbindung. Hierbei bestehen mehrere Möglichkeiten. Je eine Lage kann symmetrisch, unsymmetrisch, zwei Lagen symmetrisch oder unsymmetrisch oder Microvias über zwei Lagen ausgeführt werden. Ist die Packungsdichte höher ist die Microvia-Technik wegen des Platzmangels unerlässlich. Die Pads der BGAs werden an Microviabohrungen gut angebunden, die auf anderen Schichten enden.


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