Herstellung von 18-lagigen Leiterplatten

Da die Verarbeitungsgeschwindigkeiten und die Komponentendichte weiter zunehmen, erfordern viele moderne elektronische Systeme mehr Verlegungsschichten und eine bessere Signalisolierung, als Leiterplatten mit geringerem Schichtenanzahl bieten können.

Eine 18-lagige Leiterplatte bietet zusätzliche Signalschichten, mehrere Referenzebenen und eine verbesserte Stromverteilung, wodurch sie sich für komplexe Designs mit Bauteilen mit hoher Pin-Anzahl und Hochgeschwindigkeitsschnittstellen eignet.

Zu den typischen Anwendungsbereichen gehören:

• KI-Server
• Telekommunikationsgeräte
• Luft- und Raumfahrtelektronik
• Hochleistungsrechner
• Medizinische Bildgebungsgeräte
• Industrielle Steuerungsplattformen

TOPFAST bietet die Fertigung maßgeschneiderter 18-lagiger Leiterplatten für Prototypen und Serienproduktion an, einschließlich der Unterstützung für kontrollierte Impedanz und komplexe Mehrlagenstrukturen.

Warum sollte man eine 18-lagige Leiterplatte verwenden?

Im Vergleich zu 10- oder 12-lagigen Leiterplatten bietet eine 18-lagige Struktur eine größere Flexibilität bei der Leiterverlegung und eine verbesserte elektrische Leistung.

Höhere Routing-Dichte

Zusätzliche Ebenen vereinfachen die Verlegung von:

• Große BGA-Gehäuse
• DDR-Speicherschnittstellen
• PCIe-Busse
• Hochgeschwindigkeits-Differenzpaare

Dadurch können Entwickler die Leiterplattengröße reduzieren und gleichzeitig die Signalqualität gewährleisten.

Verbesserte Signalintegrität

Mehrere Masseflächen helfen dabei:

• Übersprechen reduzieren
• Verbesserung der Rückstrompfade
• Reflexionen minimieren

Weiterführende Literatur: Leitfaden zum Aufbau von Leiterplatten

Bessere Stromverteilung

Zusätzliche Stromversorgungs- und Masseebenen tragen dazu bei, dass:

• Geringere PDN-Impedanz
• Geringeres Schaltgeräusch
• Verbesserte Spannungsstabilität

Verbesserte EMI-Leistung

Mehr Referenzschichten verbessern die Abschirmung und tragen dazu bei, elektromagnetische Störungen zu reduzieren.

Typischer 18-lagiger Leiterplattenaufbau

Nachfolgend ist eine gängige Stapelkonfiguration dargestellt:

L1   Signal
L2   Erdung
L3   Signal
L4   Erdgeschoss
L5   Signal
L6   Leistung
L7   Erdung
L8   Signal
L9   Signal
L10  Erdung
L11  Leistung
L12  Signal
L13  Erdgeschoss
L14  Signal
L15  Erdung
L16  Signal
L17  Erdgeschoss
L18  Signal

Diese Struktur bietet:

• Stabile Impedanzregelung
• Effektive Signalisolierung
• Ausgewogene Kupferverteilung
• Verbessertes EMV-Verhalten

Je nach Anwendungsbereich können die Schichtaufbauten auch für HDI-Strukturen oder Hochfrequenz-Designs optimiert werden.

Weiterführende Literatur: Materialauswahl für Hochfrequenz-Leiterplatten

Standard-Spezifikationen

Parameter	Fähigkeit
Anzahl der Schichten	18 Schichten
Material	FR4, FR4 mit hoher Glasübergangstemperatur, Rogers
Kupfer Gewicht	0.5–6 oz
Dicke der Platte	1.6–6.0 mm
Minimaler Abstand/Raum	3/3 mil
Mindestbohrdurchmesser	0,15 mm
Oberfläche	ENIG, HASL, OSP, Immersionsversilberung
Gesteuerte Impedanz	Unterstützt
IPC-Norm	IPC-Klasse 2 / IPC-Klasse 3

Materialauswahl

Standard FR4

Standard-FR4 eignet sich für viele industrielle und Embedded-Anwendungen, bei denen Kosten und Herstellbarkeit im Vordergrund stehen.

Materialien mit hoher Glasübergangstemperatur

Laminate mit hoher Glasübergangstemperatur (Tg) werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen folgende Bedingungen herrschen:

• Hohe Betriebstemperaturen
• Bleifreie Montageprozesse
• Anforderungen an eine lange Lebensdauer

Rogers-Materialien

Rogers-Laminate werden in der Regel für folgende Anwendungen ausgewählt:

• HF-Schaltungen
• Mikrowellensysteme
• Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsgeräte

Häufige Anwendungen

KI-Server und Hochleistungsrechner

Leistungsstarke Prozessoren und Speicherarchitekturen erfordern:

• Dichte Verlegung
• Stabile Stromverteilung
• Hervorragende Signalintegrität

Telekommunikationsgeräte

Zu den Anwendungsbereichen gehören:

• Core-Netzwerk-Switches
• Optische Kommunikationssysteme
• 5G-Infrastruktur

Diese Systeme erfordern eine verlustarme Übertragung und eine zuverlässige Impedanzsteuerung.

Luft- und Raumfahrtelektronik

Luft- und Raumfahrtsysteme stellen hohe Anforderungen an:

• Verlässlichkeit
• Thermische Stabilität
• Vibrationsfestigkeit

Medizinische Ausrüstung

Medizinische Bildgebungssysteme und Überwachungsgeräte profitieren von mehrschichtigen Strukturen, die eine rauscharme und stabile Signalübertragung gewährleisten.

Herausforderungen bei der Herstellung

Die Herstellung einer 18-lagigen Leiterplatte erfordert eine strengere Prozesskontrolle als bei herkömmlichen Mehrlagenplatinen.

Ebenenausrichtung

Eine präzise Ausrichtung der inneren Schichten ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lochqualität und der Signalkontinuität.

Kontrolle der Laminierung

Mehrere Laminierungsschritte erfordern eine präzise Steuerung folgender Parameter:

• Temperatur
• Druck
• Harzfluss

Eine unsachgemäße Verarbeitung kann zu inneren Mängeln oder Zuverlässigkeitsproblemen führen.

Weiterführende Literatur: PCB-Herstellungsprozess

Verformungskontrolle

Mit zunehmender Plattendicke wird es schwieriger, die Ebenheit zu gewährleisten.

Eine ausgewogene Kupferverteilung und symmetrische Schichtaufbauten tragen dazu bei, Folgendes zu minimieren:

• Verbeugen und drehen
• Mechanische Beanspruchung
• Montageprobleme

Überlegungen zur Gestaltung

Stapelplanung

Die Anordnung der Schichten wirkt sich aus auf:

• Signalintegrität
• EMI-Leistung
• Fertigungsfähigkeit

Eine frühzeitige Planung des Laminataufbaus hilft, kostspielige Neukonstruktionen zu vermeiden.

Weiterführende Literatur: Leitfaden zum Aufbau von Leiterplatten

Gesteuerte Impedanz

Viele 18-lagige Leiterplatten unterstützen Schnittstellen wie beispielsweise:

• PCIe
• Ethernet
• USB
• DDR-Speicherbusse

Die Impedanzanforderungen sollten vor Beginn des Layouts berücksichtigt werden.

Via Zuverlässigkeit

Bei tiefen Durchkontaktierungen und dickeren Leiterplatten ist Folgendes zu beachten:

• Seitenverhältnis
• Dicke der Kupferbeschichtung
• Qualität der Lochwand

Weiterführende Literatur: Fehleranalyse bei Leiterplatten-Durchkontaktierungen

18-lagige Leiterplatte im Vergleich zu 16-lagiger Leiterplatte

Merkmal	16-lagige Leiterplatte	18-lagige Leiterplatte
Routing-Dichte	Sehr hoch	Extrem hoch
Signalintegrität	Ausgezeichnet	Überlegen
Integrität der Stromversorgung	Ausgezeichnet	Besser
Komplexität in der Fertigung	Sehr hoch	Höher
Typische Anwendungen	KI-Server, Telekommunikation	HPC, Luft- und Raumfahrt, Netzwerke

So bestellen Sie eine maßgeschneiderte 18-lagige Leiterplatte

FAQ

Schlussfolgerung

Eine 18-lagige Leiterplatte bietet die Verdrahtungsdichte und die elektrische Leistungsfähigkeit, die moderne elektronische Systeme heute erfordern. Dank optimiertem Schichtaufbau, sorgfältiger Materialauswahl und kontrollierter Fertigungsprozesse eignen sich diese Leiterplatten für anspruchsvolle Anwendungen in den Bereichen KI-Rechenleistung, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Industrieelektronik.