Die Leiterplatten Produktion steht unter einem starken Preisdruck. Bedingt durch diesen Wettbewerb und immer leistungsfähigere Maschinen ist es heute möglich hochwertige und dennoch günstige Leiterplatten zu beziehen. Als ich meine Layout Tätigkeit begann, war eine Leiterbahnstärke von 300µm und ein minimaler Leiterbahnabstand von 250µm Standard. Heute sind die Standardwerte fast halbiert. Bei allem gelten aber immer noch die Gesetze der Chemie und Physik unverändert.

Wer langfristig gute Leiterkarten erhalten will, tut gut daran nicht nur das immer billigere PCB einzufordern und die gesetzten Grenzen ohne Notwendigkeit immer weiter auszuschöpfen. Die verwendete Leiterplatten­technologie sollte bewusst und begründet gewählt werden. Die Anforderungen durch die elektronischen Eigenschaften und die Notwendigkeiten der Entflechtung führen zur Auswahl der geeigneten Leiterplatten­technologie.

Die gewählte Leiterplattentechnologie ist immer für das gesamte Design gesetzt.  Es ist dennoch sinnvoll die gewählten technischen Möglichkeiten nur wo notwendig voll auszu­nutzen, in den verbleibenden Bereichen des Designs die Toleranzen aber etwas auszuweiten. Das ganze Design wird dadurch ohne Mehrkosten prozesssicherer und robuster.

Gute Praxis ist es auch sich, wo möglich Standard Prozesse des Leiterplattenherstellers zu benutzen. Die Kostenvorteile in der PCB Fertigung durch geringere Lagerhaltung und eingespielte Prozesse werden in der Regel an den Kunden weitergegeben. Die Kosten einer Leiterkarte variieren in Abhängigkeit der Komplexität der Leiterplatte, den Leiterplattenhersteller und nicht zuletzt den aktuellen Rohstoffkosten.

Die Kosten einer Standard Multilayer Leiterplatte setzen sich grob aus etwa 25% Material und 75% Prozesskosten zusammen. Das wesentliche Einsparpotential besteht somit bei der Planung der Prozesskosten. Aufgrund der großen Vielfalt der möglichen Technologien von Multilayer Leiterplatten ist die Auswahl nicht immer einfach. Welche Technologie mit Bezug auf Kosten den Anforderungen gerecht wird ist am besten im Dialog mit dem Leiterplattenhersteller zu klären. Es empfiehlt sich schon bei Projektstart mögliche Lieferanten auf Ihre Fertigungsprozesse hin abzufragen.

Gute Praxis ist es, sich wo möglich an Standard Prozesse des Leiter­platten­herstellers auszurichten. Die Kosten­vorteile in der PCB Fertigung durch geringere Lagerhaltung und eingespielte Prozesse werden in der Regel an den Kunden weiter­gegeben. Für einfache Designs kann die nachfolgende Tabelle ein erster Anhalt sein. Es empfiehlt sich schon bei Projekt­start mögliche Lieferanten auf Ihre Fertigungs­prozesse hin abzufragen.

Übersicht Leiterplattentechnologie:

	Standard-Produktion	geringe Mehrkosten	Hohe Mehrkosten	HigEnd Produktion
Anzahl der Lagen	2 - 6 Lagen	8 - 10 Lagen	bis 28 Lagen
Leiterplattendicke	1,55 mm	0,8mm / 1,0mm	0,6 - 2,4 mm	0,32 - 2,4 mm
Materialien	FR4	FR5, CEM1 / CEM3	Taconic / Rogers	Teflon / Keramik / Metallkern
Glasübergangs -temperatur	135°C	150°C	170°C	>400°C
Layer Stack	keine Vorgabe möglich	Herstellerabhängig eingeschränkte Vorgaben möglich	weite Bandbreite	fast beliebig
Kupferfolien	18µm / 35µm	70µm	105µm / 210µm	420µm / Wirelaid-Technik
Min. Leiterbahn / Abstand	200µm / 200µm	150µm / 150µm	100µm / 100µm	65µm / 65µm
Lötstoppmaske	+/- 100µm	+/- 75µm	+/- 50µm	+/- 25µm
Min. Lötstopp-Steg	200µm	125µm	75µm	45µm
Min. Restring	200µm		150µm	100µm
Kleinste Bohrung	0,4 mm	0,3 mm	0,2 mm	0,15 mm
VIA Min. Restring	200µm	150µm	125µm	100µm
VIA Kleinste Bohrung	0,3 mm hohe Toleranz im Enddurchmesser	0,3 mm	0,2 mm	0,15mm
LASER Min. Restring	150µm	125µm	100µm
LASER Bohrung	0,1mm		0,05mm .. 0,2mm
Kleinster Fräser­durchmesser	2,4mm/2,0mm	1,0	0,8mm	0,5mm

Das Spektrum an Leiterplatten Produkten ist unendlich facettenreich. Leiterplattenhersteller haben zudem unterschiedliche Möglich­keiten und Standards. Einen ein­heitlichen Standard für alle Leiter­platten­hersteller kann es daher nicht geben. Die Individuelle Anpassung des PCB Designs an die Prozesse eines oder zumindest wenige Leiter­platten Hersteller ist insbesondere für anspruchs­volle Design­lösungen notwendig. Dennoch mein Versuch eine Zusammen­fassung von Design-Regeln für ein einfaches kosten­optimiertes Multilayer Leiter­platten Design. Meiner Erfahrung nach können viele Leiter­platten Lieferanten nach diesen Regeln erstellte Leiter­platten­designs wirtschaftlich fertigen.

• Kupferschichtstärke: 17,5μm < 34μm
  
• Minimale Leiterbahn Breite:    ≥ 150μm
  
• Minimale Leiterbahn Abstand: ≥ 150μm
  
• Minimale Lötstopplack Steg:    ≥ 100μm
  
• Lötstopplack Freistellung: 75μm
  
• Minimaler Bohrdurchmesser: 0,3mm
  
• Restring: 200μm
  
• Leiterplattendicke: 1,55mm
  
• Minimaler Abstand Cu zur Kontur: 0,5mm
  
• Kern / Prepregs: ≥ 200μm
  
• Keine Buried / Blind Vias
  
• Maximal 8 Lagen
  

Der Auswahl von Gehäusen für Oberflächenmontierte Bauelemente hat eine immer größere Bedeutung. Kleinere Chip­gehäuse erfordern auch feinere Leiter­platten­strukturen. So ist es für ein BGA (Ball Grid Array) Gehäuse im 1,0mm Rastermaß erforderlich die VIAs auf Bohr­durch­messer 0,2mm und Restring 175μm zu verkleinern. Eine VIA Größe von 550μm ist notwendig um die Pins mit Dog Bones entflechten zu können. Für ein BGA im 0,8mm Rastermaß müssen die VIAs bereits auf Bohr­durch­messer 0,2mm und Restring: 150μm verkleinert werden. Für kleinere BGAs sind dann Buried / Blind Vias unumgänglich.

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