Leiterplattentypen (PCB)

Seit der Erfindung der gedruckte Schaltplatte (PCB)-Technologie im Jahr 1936 wurde eine Vielzahl von Methoden und Verfahren zur Herstellung verschiedener Arten von Leiterplatten entwickelt. Da jedoch die Nachfrage nach komplexen elektronischen Geräten weiter steigt, haben sich einige Trends herauskristallisiert, die sich erheblich auf die benötigten Leiterplattentypen und die Herstellungsverfahren ausgewirkt haben.

Wichtige Branchentrends

1. Bedarf an Hochfrequenzschaltungen: Die weite Verbreitung von Computern und tragbaren Telekommunikationsgeräten hat den Bedarf an Hochfrequenzschaltungen, -platinen und -materialien erhöht.
2. Anforderungen an das Wärmemanagement: Hochleistungskomponenten erzeugen viel Wärme, was effizientere Lösungen zur Wärmeableitung erforderlich macht.
3. Produkt-Miniaturisierung: Die Geräte werden immer kleiner und bieten gleichzeitig mehr Funktionen, was zu einer höheren Packungsdichte der Schaltkreise führt.
4. Druck auf die Kosteneffizienz: Die Unterhaltungselektronik verlangt mehr Funktionen bei niedrigeren Gesamtkosten.

Diese Trends treiben die Innovation bei Leiterplattenmaterialien und Fertigungstechniken voran, um die Anforderungen moderner elektronischer Geräte zu erfüllen.

PCB-Klassifizierungssystem

Moderne Leiterplatten können anhand mehrerer Kriterien kategorisiert werden, die alle die grundlegende Struktur von Leiterbahnen und Substratmaterialien gemeinsam haben. Zu den primären Klassifizierungsdimensionen gehören:

1. Herstellungsprozess:
   • Subtraktive Methode: Schaltkreisbildung durch Wegätzen der überschüssigen Kupferfolie.
   • Additive Methode: Direkte Abscheidung von Leiterbahnen durch Beschichtung oder Druck.
2. Material des Substrats:
   • Organische Substrate: Mit Harz imprägniertes Papier oder Glasfaser (z. B. FR-4, Polyimid).
   • Anorganische Substrate: Hochleistungsmaterialien wie Keramiken und Metalle.
3. Physikalische Merkmale:
   • Starre PCBs
   • Flexible PCBs
   • Starr-Flex-Hybrid-PCBs
4. Anzahl der leitenden Schichten:
   • Einseitige Tafeln (SSB)
   • Doppelseitige Tafeln (DSB)
   • Multilayer-Platten (MLB)

Materialtechnologien für Substrate

Organische Substrate:
Materialien auf Harzbasis (Epoxid, Polyimid usw.), die nach bestimmten Leistungsmerkmalen ausgewählt werden:

• Betriebstemperaturbereich
• Signalintegrität bei hohen Frequenzen
• Mechanische Festigkeit

Anorganische Substrate:
Bevorzugt für Spezialanwendungen aufgrund der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und Hochtemperaturstabilität:

• Keramische Substrate
• Platten mit Metallkern (Aluminium, Kupfer)
• Substrate aus Speziallegierungen

PCB-Herstellungstechnologien

Bebilderte PCBs:
Strukturierung von Schaltkreisen mittels Fotolithografie, mit drei Hauptvarianten:

1. Einseitige Tafeln (SSB):
   • Kostengünstige Lösung
   • Vorwiegend papierbasierte Substrate
   • Automatisierte Druck- und Ätzproduktion
2. Doppelseitige Tafeln (DSB):
   • Plated Through-Hole (PTH)-Technologie
   • Silver-Through-Hole (STH)-Technologie
   • Aufkommende Direktmetallisierungsverfahren
3. Multilayer-Platten (MLB):
   • Entwicklung hin zu dünneren, hochdichten Konstruktionen
   • Standardübernahme von Blind-/Buried Vias
   • Kontinuierliche Weiterentwicklung der Methoden zur Verbindung von Schichten

Fortgeschrittene Fertigungsprozesse

1. Surface Laminar Circuit (SLC)-Technologie:
   • Sequentieller Schichtaufbau
   • Optimiert für Blinde durch Fertigung
   • Rationalisierter Produktionsablauf
2. DYCOstrate® Technology:
   • Konstruktion auf Polyimidbasis
   • Implementierung des Plasmaätzens
   • Verbesserte Fähigkeit zur Feinlinienstrukturierung
3. Kosten-Nutzen-Analyse:
   • Traditionelle Prozessökonomie
   • Kostenvorteile der neuen Technologie
   • Umfassender ROI-Vergleich

Zukünftige technologische Richtungen

Die PCB-Innovation wird sich auf folgende Bereiche konzentrieren:

• Zusammenschaltungen mit höherer Dichte
• Feinere Linienauflösung
• Umweltfreundliche Herstellung
• Geringere Produktionskosten
• Einführung fortschrittlicher Materialien

Da die Elektronik immer leistungsfähiger und miniaturisierter wird, muss sich auch die Leiterplattentechnologie entsprechend weiterentwickeln, um die steigenden Marktanforderungen zu erfüllen.

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