Mehrlagen-PCB-Design

Im täglichen Leben sind verstopfte Autobahnen und Stress im Verkehr nicht zu vermeiden, aber gegen überlastete Platinen im IT – Bereich gibt es wirksame Mittel. Ein passendes Layout für die Masseverbindung kann die elektromagnetischen Störungen auf der Platine reduzieren und Ärger ersparen. Zusätzlich sollte man auch etwas in Bezug auf Mixed-Signal-Systemen wissen.

Wie kann man mehrlagige Platinen produzieren ?

Wenn Sie PCB-Designs an den Produzenten senden, wird eine große Anzahl von einzelnen Lagen hergestellt, die auf der fertigen Platine am Ende zusammenfinden. Die Leiterbahnen aus Kupfer werden im ersten Schritt belichtet, in weiterer Folge geätzt und danach laminiert. Mit hochwertigen hydraulischen Pressen presst man die Lagen gemeinsam mit dem Isolier-material, bevor man die oberen und unteren Lagen der Platine danach weiter verarbeitet.

Die inneren Lagen der Leiterplatte werden aus sogenanntem „Prepreg“ (vorimprägniertes Material) produziert. Bei diesen Materialien handelt es sich meistens um Fasern aus Glas, die mit Harzen behandelt werden. Die Menge von Harz in diesem Material entscheidet darüber, wie stark die Platine in der hydraulischen Presse gequetscht wird.

Was versteht man unter Harz?

Für ein herkömmliches PCB würde ein Produzent vermutlich ein möglichst günstiges Prepreg-Material heranziehen, das über einen geringen Anteil an Harz verfügt und einen hohen Gehalt an Glasfaser aufweist, denn Glas beeinflusst die Fähigkeit zur Durchdringung des Harzes. Für Anwendungen im Hochspannungsbereich ist hingegen ein Prepreg-Material erforderlich, das über einen hohen Anteil an Harz verfügt, damit nach dem Pressvorgang der Schichten keine unerwünschten Hohlräume entstehen. Diese Hohlräume beeinflussen die dielektrische Funktion der Isolationsschichten und machen Pläne in Bezug auf den Spannungsschutz zunichte.

Spezielle Materialien für Anwendungen im Bereich der Hochspannung sind eine gute Auswahl. Sie weisen einen hohen Anteil an Harz auf und verfügen zusätzlich über dünne Schichten. So können ein Einschluss von Hohlräumen vermieden werden, und die Dichte sämtlicher Lagen verbessert sich entsprechend. Um nochmals zu den Speisen zurückzu-kehren: eine dem Blätterteig ähnliche Schichtung ist bei Anwendungen im Bereich der Hochspannung überaus ungünstig. Die Anteile von Glasfasern in diesen Materialien können auch gering sein, auf diese Weise kann das Harz gut eindringen.

Was geschieht nach dem Verpressen?

Nachdem alle Lagen des Materials und die Leiterbahnen aus Kupfer den Pressvorgang absolviert haben, werden die so gefertigten Platinen in weiterer Folge eingebrannt. Die Platinen werden zum Ausgasen für einen Zeitraum von etwa 18 Stunden bei einer Temperatur von 127 °C eingebrannt. Auf diese Weise verflüchtigt sich die im Harz verbliebene restliche Feuchtigkeit und weitere Stoffe werden auf diese Art und Weise entfernt. Danach befinden sich keine Mikroblasen in den einzelnen Lagen.