Mikroleiterplatte:Tipps und Tricks, die Sie kennen sollten

Die heutige Technologie ist ziemlich anders als die, die wir in der Vergangenheit hatten. Interessanterweise wird die Größe elektrischer Komponenten deutlich kleiner. Und dasselbe gilt für Leiterplatten. Durch die Größenreduzierung können Leiterplattenhersteller jetzt Mikroleiterplatten entwickeln. Diese Mikrodesigns sind etwa halb so groß wie normale PCBs. Kleinere Boards erfordern jedoch neue Designregeln. In diesem Artikel lernen Sie also, wie Sie eine Mikroleiterplatte bauen. Außerdem lernen Sie die Designrichtlinien für Mikro-PCB kennen und erfahren, was Sie mit diesen Schaltungen machen können.

Was ist eine Mikroleiterplatte?

Mikro-Leiterplatte

Mikroschaltkreise sind wie normale Leiterplatten, aber mit kleineren Designs. Diese Platinen haben kleinere Leiterbahnen und Durchkontaktierungen, die das Entwerfen kleinerer Schaltungen ermöglichen.

Eine Mikroleiterplatte hat unterschiedliche Designmethoden im Vergleich zu Standard-PCB-Designmethoden. Es ist auch fortschrittlicher – da Sie keine traditionellen Materialien und Prozesse verwenden können, um sie herzustellen. Die Methode, die zum Entwerfen von Mikroleiterplatten funktioniert, ist die Fotolithografie.

Interessanterweise haben herkömmliche PCBs eine Mindestlinienbreite von 75 Mikrometern, während Mikroleiterplatten bis auf 30 Mikrometer reichen können. 

Herkömmliche Leiterplatte

Wie man eine Mikroleiterplatte herstellt

Sie sollten zuerst überlegen, wie klein Sie Ihre feinen Linien haben möchten. Wenn Sie mit 30 Mikron arbeiten, benötigen Sie nicht die normale 1-Unzen-Kupferschicht. Je mehr Sie Ihre Linienbreite reduzieren, desto mehr reduziert sich Ihre Dicke.

Dünnere Kupferbahnen können Ihrer Leiterplatte jedoch keine Probleme bereiten. Es wird jedoch Probleme geben, wenn Sie mit Hochstromanwendungen arbeiten. Glücklicherweise wäre eine einfache Lösung die Verwendung breiterer und spezifischer Leiterbahnen, um den hohen Stromfluss zu bewältigen.

Obwohl feine Linien von 30 Mikron robust und zuverlässig sind, können sie durch physische Misshandlung beschädigt werden. Sie können Lötmasken verwenden, um sie widerstandsfähiger gegen physische Gewalt zu machen.

Auch das Anbringen von Kupfer auf der Oberfläche Ihrer Leiterplatte kann schwierig sein. Sie können jedoch Methoden verwenden, um Ihre Mikrospuren auf die Oberfläche Ihres Boards zu kleben.

Außerdem müssten Sie bei Ihren kleinen Durchkontaktierungen auf die physikalische Grenze achten. Wenn Sie unter 50 oder 2 Mikron entwerfen, ist das Plattieren der Lochwände Ihrer Platine möglicherweise nicht einfach, und Sie können Durchkontaktierungen von schlechter Qualität erstellen.

Die Dicke Ihres Laminats bestimmt auch den Mindestdurchmesser Ihrer Durchkontaktierung.

Außerdem würde die Wahl neuer Technologien gegenüber der herkömmlichen Leiterplattentechnologie Zeit, Aufwand und Kosten sparen.

Tipps und Tricks zum Erstellen der kleinsten Leiterplatte

PCB-Löcher und Leiterbahn

1. Bei der Entwicklung von Mikroleiterplatten sind viele Dinge zu beachten. Zu diesen Faktoren gehören die minimale Leiterbahnbreite, das Bohrloch, der minimale Lötmaskenabstand, die Textgröße und viele andere. In Wahrheit hilft die Kombination dieser Faktoren dabei, die Größe Ihrer Leiterplatte zu bestimmen.

2. Ein weiterer Tipp für die Erstellung kleiner Leiterplatten ist, immer Ihre blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen (Nagelbett) zu berücksichtigen. Darüber hinaus sind diese Faktoren für das Design Ihres Boards wesentlich und tragen dazu bei, das kleinstmögliche Board zu machen.

3. Die Rolle der Durchkontaktierungen besteht darin, Leiterbahnen innerhalb der Leiterplattenschichten zu verbinden. Außerdem können traditionellere Optionen den Design-Routing-Raum Ihres Boards reduzieren. Aber Sie müssen Alternativen finden, wenn Sie kein großes Board wollen. Blind Vias können externe und interne Schichten verbinden und gleichzeitig den Routing-Raum reduzieren. Andererseits verbinden vergrabene Durchkontaktierungen verschiedene innere Schichten, nicht äußere. Daher brauchen Sie nicht viel Platz auf der Platine und Sie haben ein stabiles Produkt.

4. Übersehen Sie auch nicht den Abstand zwischen Ihren Komponenten. Wenn Ihr Design Ihre elektronischen Komponenten dicht beieinander hält, wird es Ihren Platz für das Leiterbahn-Routing auffressen.

5. Außerdem würde eine Komponente mit mehr Pins mehr Platz benötigen. Daher erleichtert der richtige Abstand das Löten Ihrer Teile auf der Mikroleiterplatte.

6. Zu guter Letzt verwenden Sie immer die Standard-Pin-Nummerierung für Ihr Board. Es sorgt für Orientierung und reduziert Risiken beim Prüfen und Löten. Auf diese Weise haben Sie weniger Fertigungsprobleme und reduzieren gleichzeitig die Größe Ihrer Leiterplatte.

Anwendungen von Mikroleiterplatten

Der Bedarf an kleinen Leiterplatten wächst mit der Miniaturisierung der Technologie weiter. Jetzt können Mikroleiterplatten mit verschiedenen Anwendungen arbeiten. Einige dieser Anwendungen umfassen:

• LED
• Halbleiter
• Mikrowelle
• Industriell
• Instrumentierung
• Leistungselektronik
• Auftragsfertigung
• Medizinische Ausrüstung

Mikro-PCB-Designrichtlinien

Hier ist eine Richtlinie, die Ihnen beim Design von Mikro-PCBs helfen soll.

1. Lochgrößen

Große PCB-Löcher

Beim Design von Mikro-PCBs müssen Sie jedes Element traditioneller PCB-Designs aussortieren. Daher müssen Sie eine vollständige Umgestaltung durchführen, damit Ihre Anwendung in eine kleinere Größe passt.

Diese Aufgabe kann jedoch ziemlich herausfordernd sein, wenn Sie sich nur mit traditionellen Designs auskennen. In Wahrheit ist ein Fehler, den Sie vermeiden müssen, das Erstellen großer Löcher.

Zweifellos wird Ihre Mikro-Leiterplatte nicht so effektiv sein, wenn die Löcher zu groß sind. Stattdessen produzieren Sie nur eine minderwertige oder nicht funktionierende Mikroleiterplatte. Daher ist es wichtig, dass Sie nur mit dem richtigen Hersteller zusammenarbeiten.

Hersteller können als Experten fungieren, die bei der Herstellung eines Mikro-PCB-Designs helfen – nach Ihren Standards.

2. Microvias

PCB Micro Vias

Aufgrund der HDI-Technologie benötigen Sie einen HDI-Multilayer zum Entwerfen von Leiterplatten. Kupferschichten können also als HDI-Multilayer funktionieren.

Aber das ist nicht alles. Sie benötigen auch Micro-Vias, da sie diese dünnen Kupferschichten verbinden können.

Laserbohrer können helfen, Löcher mit einem Durchmesser von 2 bis 3 Mil zu erstellen. Alternativ können Sie 5,9 mils Durchgangslöcher mit einer Dicke von 60 mils herstellen.

Beachten Sie jedoch, dass gebohrte Löcher nicht dasselbe sind wie lasergebohrte Löcher. Während gebohrte Löcher 12-mil-Pads mit sechs-mil-Löchern haben, haben lasergebohrte Micro-Via fünf-mil-Pads und können drei-mil-Vias verwenden.

3. Kupferdicke

Leiterplatte mit Kupfer

Interessanterweise ist eine Unze Kupfer die übliche Dicke für eine 3-mil-Feinleitungsschaltung. Im Gegensatz dazu arbeiten Mikroschaltkreise mit oz pro 30 Mikrometer Breite.

Aus diesem Grund müssen Ihre Spuren die Platinenoberflächenbeschichtung nicht verlassen. Alles, was Sie für die Herstellung benötigen, ist eine regelmäßige Musterplattierung.

Außerdem kann die Musterplattierung Verbindungen durch Ihre gesamte Schaltung herstellen. Im Gegensatz dazu ist die Drahtbondplattierung elektrisch.

4. Elektrische Prüfung

Da sich die Technologie weiterentwickelt, werden wir kleinere Landeplätze benötigen. Im Moment liegt die untere Grenze der starren oder fliegenden Sondentechnologie bei 2-3 Millionen. Es sollte jedoch im Laufe der Zeit niedriger werden, um mit kleineren Leiterplatten zu passen.

Wenn Sie jedoch kleinere Punkte auf Ihrer Mikroplatine verwenden, wie z. B. Randstreifenverbinder, sollten Sie Verlängerungen verwenden. Darüber hinaus können Sie diese 3-4-mil-Erweiterungspads verwenden, um Ihre Leitungen aus Ihrem Schaltkreis herauszudrücken.

5. Identifikationskennzeichnung

Tatsächlich können Sie die normalen Siebdruckbilder nicht auf Ihrem Mikroschaltkreis verwenden. Der Grund ist einfach! Für kleinere Schaltungen ist es einfach zu groß.

Stattdessen können Sie es mit einer kleineren Auflösung der Kennzeichnung versuchen, wie beim Tintenstrahldrucker.

6. Zuverlässigkeit

Während Sie Standard-PCB-Laminate für Mikroschaltkreise und HDI verwenden können, gibt es Grenzen für das, was Sie damit machen können.

Im Gegensatz dazu können Sie Laminate vom FR4-Typ verwenden, um ein- und doppelseitige Mikroschaltungen herzustellen. Diese Laminate müssen jedoch dünn genug sein, damit Sie Mikro-Durchgangslöcher bohren können.

7. Sicherheitskennzeichnung

Die Identifizierung ist nicht die einzige erforderliche Kennzeichnung. Sie benötigen auch Sicherheitskennzeichnungen. Darüber hinaus ist es möglich, Ihr Bild in Ihren Lötstopplack einzufügen. Daher empfehlen wir die Verwendung von Strichcodes.

Diese Strichcodes sind viel zu klein für das menschliche Auge.

8. Lötstopplack

Lötmaske

Die neueste Technologie ermöglicht es uns, feine Linien von 30 Mikron zu erzeugen. Eine solche Technologie ist jedoch beim Lötmasken nicht vorhanden.

Die Grenze für die Lötmaskierung liegt immer noch bei 75 Mikron Positionsgenauigkeit und Bildauflösung. Denken Sie auch daran, eine bleifreie Lotlegierung zu verwenden.

9. Endgültiges Finish

Während Sie Oberflächen für normale Leiterplatten verwenden können, empfehlen wir die Verwendung von Oberflächen speziell für Mikroschaltkreise.

Sie können drahtbondbares Weichgold, Silber oder Immersionszinn verwenden, um Ihr Mikroschaltkreisdesign zu vervollständigen.

10. Prüfen Sie, ob Ihr Hersteller dazu in der Lage ist

Leiterplattenhersteller

Es spielt keine Rolle, ob Sie mit einer bestimmten Anwendung arbeiten; Es ist immer wichtig zu wissen, was Ihr Hersteller tun kann. Dies ist ein ziemlich wichtiger Schritt im Mikro-PCB-Designprozess.

Die Dinge werden nicht reibungslos verlaufen, wenn Sie mit einem Hersteller zusammenarbeiten, der Ihre Standards und Spezifikationen nicht erfüllen kann. Mikroschaltungen sind immer noch komplex, und einige Hersteller bieten möglicherweise wenig oder gar keine Hilfe/Unterstützung an. Stellen Sie daher vor Beginn Ihres PCB-Designprozesses sicher, dass Ihr Hersteller auf dem neuesten Stand ist.

Beachten Sie auch, dass Ihr Design innerhalb ihrer Richtlinien liegen muss. Sie müssen Ihr Design also überarbeiten, wenn Ihr Hersteller Ihre Anforderungen nicht erfüllen kann.

Überarbeitung verursacht auch Verzögerungen und verlangsamt die Geschwindigkeit des Marktes und die Bearbeitungszeit.

12. Melden Sie sich bei einem Techniker

Sobald Sie sicher sind, dass Ihr PCB-Hersteller Ihre grundlegenden Anforderungen erfüllen kann, sollten Sie sich an einen Ingenieur dieses Unternehmens wenden. Idealerweise sollten Sie während des gesamten Designprozesses mit diesem Ingenieur in Verbindung bleiben.

Der Ingenieur würde auch als Leitfaden für Ihr Mikro-PCB-Design dienen. Leider bieten viele Unternehmen keine ingenieurgeführten Dienstleistungen an.

Wenn Sie also keinen Support von einem Techniker erhalten, sollten Sie sich bei anderen Fertigungsunternehmen umsehen, bevor Sie tief in den Designprozess einsteigen.

Schlussworte

Lasergeschnittene Leiterplatte

Die Fortschritte in der Technologie erfordern viel kleinere Leiterplatten. Obwohl diese Leiterplatten die Hälfte oder ein Viertel herkömmlicher Leiterplatten ausmachen, werden sie in Bezug auf Leistung und Fähigkeiten nicht nachlassen.

Darüber hinaus haben diese kleinen Leiterplatten verschiedene Anwendungen und können mehrere Produkte erstellen. Sie machen auch Schaltungsdesigns bequemer als Standard-Leiterplatten.

Denken Sie auch daran, dass die Größe Ihrer Leiterplatte von Ihrem Design abhängt. Sie können Designsoftware verwenden, um Layouts zu erstellen und die Größe Ihrer Leiterplatten schnell zu reduzieren.

Was halten Sie von Mikroplatinen? Sprechen Sie uns gerne an, wenn Sie Ihre Micro-PCB herstellen möchten.