Leiterplatten-Sondertechnologien Übersicht

Hochlagige Multilayer bis zu 24 Lagen können als Prototypen und in Serie hergestellt werden. Hybride Aufbauten, Sacklöcher, Feinstleiter, vergrabene Bohrungen und Kupferdeckel-Plugging für BGAs sind hier in Kombination möglich. Als Endoberfläche wird hier meistens ein chemisch Gold (ENIG oder ENEPIG) gewählt.

Sonderaufbauten können diverse Dinge verschiedener Leiterplatten beinhalten oder vereinen. Es können verschiedene Materialien miteinander kombiniert werden (sog. Hybride) oder auch unkonventionelle, asymmetrische Aufbauten hergestellt werden. Auch sind unter Umständen unterschiedliche Kupferdicken in den jeweiligen Lagen realisierbar.

Alle Leiterplatten können mit Sonderkonturen, Innenfräsungen oder auch durchkontaktierten Fräsungen hergestellt werden. Hierfür fallen meist keine Aufpreise an. Fräsungen sind bis zu einem minimalen Durchmesser von 0,7mm möglich. Auch können auf Wunsch verschiedene Werkzeuge wie Flachkopf-Fräser eingesetzt werden.

Tiefenfräsungen (auch Z-Achsen-Fräsungen) auf Platinen können in beliebigen Formen und Tiefen sicher hergestellt werden. Es sind Kanäle wie auch ganze Flächen möglich. Je nach Anforderung können normale Fräser oder Flachkopf-Fräser verwendet werden, welche dann eine glattere Ebene erzeugen, die zum Beispiel bei Semi-Flex erforderlich ist.

Starre Leiterplatten sind in einer nahezu übergangslosen Bandbreite von 0,1mm bis zu 4,0mm Dicke herstellbar. In Kombination mit verschiedensten Kupferdicken und Materialeigenschaften wie Hoch-TG oder Kriechstromfestigkeiten (CTI) ergibt sich hieraus ein dauerhaft verfügbares Lager, das hunderte von Materialtypen beinhaltet.

Zur optimalen Installation der Leiterplatte in der Baugruppe können beliebig viele Senkbohrungen angebracht werden, so dass die Schraubköpfe später nicht mehr sichtbar sind. Verschiedene Winkel stehen zur Auswahl. Die Tiefe reguliert dabei die Breite der Schraubköpfe. Durch den hohen Aufwand entstehen hier jedoch Mehrkosten.

Wenn Sie bestimmte Bereiche vor dem Einfluss von Lot schützen möchten bzw. diese Bereiche erst später im Prozess löten wollen, so kann partiell Abdecklack auf der Leiterplatte aufgetragen werden. Dieser schützt die Bereiche vor Lot, lässt sich aber leicht und rückstandsfrei entfernen, wenn gewünscht. Die Oberfläche darunter bleibt lötbar.

Für Tastaturen und Taster kann partiell Karbondruck auf der Leiterplatte aufgetragen werden. Dieser erhöht die Abriebfestigkeit in den Tastbereichen und ist deutlich günstiger als die Alternative mit Hartgold. Allerdings sind auch hier einige Layoutregeln zu beachten, da der Karbondruck zunächst flüssig aufgebracht wird und leicht verläuft.

Qualitätssicherung ist wichtig, aber die Dokumentation ebenfalls. Wir verstehen die Bedeutsamkeit von Sicherheit und bieten daher eine Breite an individuellen Messungen sowie Dokumentationen für Ihre Serien-Projekte an. Diese gehen über Schliffe, Erstmusterprüfberichte, Impedanzmessberichte, bis hin zu individuellen Maß- oder Widerstandsprüfungen.

Farben wie rot, blau und lila gehören genauso zum stets verfügbaren Standard wie grün, weiß und schwarz. Diverse Matt-Töne stehen zur Auswahl. Auch eigens angemischte Sonderfarben sind möglich, jedoch ist dies oft nur bei größeren Serien wirtschaftlich sinnvoll. Wir pflegen eine extensive Auswahl an Lackmustern, fordern Sie gerne Muster an.

Sollte es wichtig sein, die Chargen oder gar jede einzelne Leiterplatte über einen individuellen Code rückverfolgbar zu machen, können IDs auf den Platinen aufgebracht werden. Dafür bieten sich hier DCC an, welche genormt sind und von Scannern ausgelesen werden können. Je nach Komplexität des Codes (Länge der ID) können solche DCC-Felder nur wenige Millimeter groß sein.

Für sehr genaue Impedanzmessungen kann die repräsentative Vermessung eines Coupons nicht mehr ausreichen. Auch müssen die Leiterplatten exakt den Messungen zuordenbar gemacht werden. In diesem Fall integrieren wir gern einen Test-Coupon im Nutzen, so dass weiterhin in der Prozesskette nachgemessen werden kann.

Für extreme Hitze steht Sondermaterial mit einem hohen Isolations-Wärmeleitwert von 12,0 W/mK in Serienmengen zur Verfügung. Die Isolationsdicke beträgt üblicherweise 100µm. Das Wärmemanagement der IMS-Leiterplatte lässt sich so stark verbessern. Üblich sind sonst Wärmeleitkoeffizienten von 1,0 bis 3,0 W/mK.

LED-Anwendungen mit hoher Leucht- und Reflexionsstärke können einen besonderen, weißen Hochreflexionslack der Firma Taiyo erhalten. Dadurch wird die Leuchtkraft indirekt verstärkt, wodurch eventuell weniger teure LEDs verwendet werden können und eine höhere Wirtschaftlichkeit erzielt wird. Hochreflexionslack ist für Serien erhältlich.

Mit einer gesamten maximalen Länge von 1500mm bzw. 1,50 Metern lassen sich gerade im Bereich Beleuchtung beeindruckende Installationen schaffen, die auch bei High-Power-LEDs kühl und zuverlässig arbeiten. Durch die extralangen Alu-Leiterplatten entfallen mühselig zu installierende und in der Anwendung riskante Verbindungen.

Anstatt der gängigen hochreflektierenden, weißen Lötstopplacke lassen sich auch andere Sonderfarben oder schwarze Lötstopplacke auf Aluminium-Leiterplatten aufbringen. Besonders beliebt sind heutzutage matt-schwarze Lacke. Beliebige Sonderfarben gemäß individueller Vorgaben sind für Serienmengen möglich.

Neben dünnem Aluminium bis 0,3mm können auch sehr dicke Aluminium-IMS-Leiterplatten gefertigt werden. Mit einer maximalen Dicke von 4,0mm ist der Kühlkörper damit quasi in der Leiterplatte integriert und erlaubt optimale Wärmeabfuhr. In solchen Dick-Aluminiumträgern können bei Bedarf von der Rückseite Tiefenfräsungen eingebracht werden.

Neben den gängigen Senkungen für FR4-Platinen, lassen sich bei Aluminium-IMS-Leiterplatten auch Gewinde in das Aluminium schneiden. Für abgerundete Kanten der gesamten Kontur können Stanzwerkzeuge angefertigt werden. Auch Ritzungen sind problemlos möglich, so dass sich die Platinen einfach aus dem Nutzen brechen lassen.

Feine Konturen oder 0-Millimeter-Schnitte lassen sich durch Laser herstellen. Auch wenn es auf extrem genaue Toleranzen ankommt, kann per Laser-Cut der Bereich jeweils neu eingemessen und ausgeschnitten werden. Dies erfordert zwar viel Zeit, dadurch lassen sich aber bei Steckern je nach Breite erfolgreich Toleranzen von +/-0,05mm erzielen.

Für optisch anspruchsvolle Flex-Platinen oder für besseres Reflexionsverhalten lassen sich flexible Platinen auch mit weißem Coverlay herstellen. Schwarzes Coverlay bietet hingegen absolute Lichtundurchlässigkeit. Dadurch bleiben die positiven, hochdynamischen Biegeeigenschaften erhalten und es muss kein Lack eingesetzt werden. Coverlay wird im Deutschen auch als Abdeckfolie bezeichnet.

Bestimmte Kontaktierungen lassen sich am Besten durch ein Herausheben der Kontaktflächen aus der Leiterplattengeometrie realisieren. Hierfür können mit speziellen Werkzeugen sogenannte Dimples (Grübchen) hergestellt werden, so dass die Kontakte herausstehen. Ein berühmtes Beispiel für diese Technologie sind Patronen für Tintendrucker.

Der Miniaturisierung sind heutzutage kaum Grenzen gesetzt. Flex-Leiterplatten können nicht nur sehr dünn, sondern dank einfacher Laserschnitt- oder Stanzverfahren sehr klein sein. Flex-Leiterplatten von 2mm Durchmesser und weniger sind heute keine Seltenheit mehr. Die Herausforderung liegt hier später jedoch in der Assemblierung.

Neben den üblichen ZIF/LIF-Steckern mit 0,3mm Polyimid-Versteifungen lassen sich Sonderformen und Sondermaterialien als Versteifungen aufkleben: Polyimid, FR4 und sogar Edelstahl. Diese ermöglichen Abschirmungen oder schlicht stabile Bereiche für Bauteile, dessen Lötpunkte nicht gebogen werden dürfen.

Manchmal reichen leichte Biegungen aus, sodass normales dünnes FR4 von nur 0,1 - 0,2 mm Dicke zum Einsatz kommen kann. Die Herstellprozesse und auch das Material sind hier günstiger, weil unter anderem ein normaler Flex-Lack verwendet werden kann. Ökonomisch sollte dies zuvor in Erwägung gezogen werden, bevor man auf voll-flexible Schaltungen setzt.

Wer nicht mit den Bestück-Hilfen (Fixtures) arbeiten möchte, der kann die Flex-Leiterplatten im Nutzen auf FR4-Träger aufgeklebt erhalten. Somit lassen diese sich fast wie starre Leiterplatten verarbeiten, sind in den Stückkosten aber höher als ohne Träger. Für mittlere Serien kann dies jedoch wirtschaftlich sein.

Selektive oder auch vollflächige Bereiche von Flex-Leiterplatten können mit einem 3M Kleber versehen werden. So kann die Schutzfolie dieses Klebers kurz vor der Platzierung bequem entfernt und die Platine im Gerät sicher und passgenau fixiert werden. Es stehen 3M-Kleber zur Verfügung, die Reflow-Resistent sind.

Flexible Multilayer bis 6 Lagen können in Serien oder als Prototypen hergestellt werden. Gerade bei Flex-Multilayern ist es nicht ungewöhnlich, dass auch ungerade Multilayer mit nur 3 oder 5 Lagen hergestellt werden. Anstatt von Prepregs werden hier Klebefolien auf Epoxid- oder Acrylbasis verwendet.

Feinstleiter bis zu 1mil (0,025mm) Strukturen für Leiterbahnen lassen sich auf flexiblen Leiterplatten realisieren. Durch diese extrem feinen Leiterzüge wird auch die dynamische Biegbarkeit positiv beeinflusst, da weniger Kupfer vorhanden ist, welches Biegungen hemmt. Dem gegenüber stehen jedoch erhöhte Fertigungskosten.

Der nächste Schritt von einer flexiblen Leiterplatte ist die Folientastatur. Kleine Metallplättchen werden als Knöpfe zwischen der Schaltungsfolie und der bedruckten Tastenfolie eingefügt, um ein haptisches Feedback beim Drücken zu erhalten. Auf der Rückseite befindet sich ein vergoldeter Stecker sowie optional ein 3M-Kleber zur Fixierung.

Ultra-dünne flexibe Polyimidfolien von nur 13µm Materialstärke zuzüglich Kupfer ermöglichen extremste Biegeradien. Für einlagige Leiterplatten mit 12µm Basiskupfer ohne Lötstopplack oder Abdeckfolie lassen sich hier bei Bedarf flexible, elektrische Schaltungsträger von nur 0,025mm (25µm) Dicke herstellen.

Nahezu transparente Schaltungen lassen sich mittels PET (Polyethylenterephthalat) als Schaltungsträger realisieren. Das Material ist für Großserien in Kombination mit groben, gedruckten Silberdruckstrukturen auch günstiger, jedoch gibt es solche Anwendungen kaum noch in Europa. Oft sind es Anforderungen ans Material, die PET mit Kupfer erfordern.

Starrflexe lassen sich am einfachstem im Nutzen verarbeiten, da die flexiblen Bereiche in der Bestückung sonst durch Abbiegen hinderlich sein können. Auch schützt ein Nutzenrahmen die Starrflex-Platine beim Versand und Transport. Wir setzen den optimalen Nutzen für Ihre Starrflex-Platinen, Sie bestücken ganz bequem und vereinzeln direkt vor dem Einbau.

Die Buchbinder-Technik erlaubt das Einbringen von mehr als 2 flexiblen Innenlagen bei Wahrung einer höchstmöglichen Flexibilität. Die flexiblen Lagen sind hierbei übereinander, aber nicht verklebt/verbunden. Würde man die innenliegenden flexiblen Lagen alle in einem Verbund verpressen, so wäre die Flexibilität deutlich geringer.

Lift-Off-Bereiche sind kleberfrei gestellte Fläche auf dem starren Teil der Starrflex-Platine, noch vor dem Übergang in den flexiblen Teil. Dadurch sind Biegungen innerhalb der Dimensionen der starren Leiterplatte möglich und man muss zu diesen nicht noch Platz für den Biegeradius einplanen, sondern kann ab Konturkante direkt abwinkeln.

Wenn das Layout sehr eng ist und ein Lift-Off-Bereich dennoch erforderlich ist, kann mit Laser-Schnitt platzsparend gearbeitet werden. Nachteilig dabei ist jedoch, dass der unter dem flexiblen Teil liegende starre Träger durch das Lasern leicht angebrannt wird und so unweigerlich Schmauch entsteht. Ferner kann die oft sehr scharfe Kante bei Biegungen einreißen.

Starrflex-Leiterplatten lassen sich auch mit Sacklöchern (englisch: blind vias) herstellen. Plugging ist hingegen meist nur dann möglich, wenn die flexiblen Lagen innen liegen oder pure FR4-Starrflexe gebaut werden. Dies liegt am erforderlichen Schleifprozess nach dem Pluggen, wofür Polyimid nur wenig geeignet ist.