Leiterplatten-Layout

Der Entwurf von Gedruckten Schaltungen bzw.Leiterplatten gehörte von Anfang an zu den wichtigsten Leistungen der Fa. RK elektronik, sowohl als Bestandteil von Komplettlösungen als auch als eigenständige Dienstleistung. Die ersten Layouts wurden noch in Klebetechnik ausgeführt (mit schwarzem Kreppband oder rot/blauem Plastikband), sobald jedoch CAD-Systeme für das Leiterplatten-Layout verfügbar waren, wurde wegen der besseren Änderbarkeit auf Layouts in Datenform umgestellt; die Fa. RK elektronik gehörte zu den ersten 200 CAD-Benutzern in Deutschland. Während Rasterfolien mit geklebten Leiterbahnen inzwischen durch Austrocknung so geschädigt sind, dass häufig beim Schütteln die Leiterbahnen abfallen, konnten alle CAD-Layouts, die weiter gebraucht wurden, durch geeignete Systempflege nahezu unbegrenzt aufbewahrt und bei Bedarf geändert werden. Da heute alle Informationen für das Layout ebenso als Dateien vorliegen wie die zu liefernden Fertigungsdaten, kann die Auftragsabwicklung als Layout-Online komplett über das Internet erfolgen.

Dies hat durchaus seine Vorzüge, nicht nur die einfachere und schnellere Abwicklung: auf per EMail übersandte Dokumente wie Stromlaufpläne, Stücklisten und Layout-Regeln kann man sich eindeutig beziehen, während erfahrungsgemäss an eine Besprechung jeder Teilnehmer eine etwas andere Erinnerung hat. Grundlage einer Auftragserteilung können sowieso nur schriftliche Dokumente sein. Es ist eine absolute Selbstverständlichkeit, dass solche Unterlagen streng vertraulich behandelt werden, unabhängig davon ob sie so deklariert sind.

Angeboten werden Layouts für alle Ausführungen von Leiterplatten - die Beschränkungen liegen nach heutiger Technologie bei der Herstellung der Leiterplatten oder deren Kosten, nicht im verwendeten CAD-System. Zum Beispiel könnten weit mehr als 20 Lagen gezeichnet werden, es ist jedoch nicht möglich, einen 20Lagen-Multilayer mit 1.6 mm Dicke in normaler Presstechnik herzustellen, da die Lagen zwischen den Kupferschichten zu dünn werden, um einerseits die Lücken im Kupfer aufzufüllen und andererseits die Kupferlagen zuverlässig gegeneinander zu isolieren. Auch können Durchkontaktierungen beliebig klein entworfen werden, es liegt am Leiterplatten-Hersteller, was er noch bohren oder in anderer Technologie herstellen kann. Ebenso wird durch die Herstellungs-Technologie das Verhältnis Bohrdurchmesser zu Bohrtiefe bei durchkontaktierten Bohrungen auf bestimmte Werte begrenzt.

Besondere Schwerpunkte sind Adapterplatinen für Testautomaten und HiSpeed-Schaltungen mit kontrollierter Impedanz. Es wurden bereits grossflächige Adapter mit 16 Lagen und 15000 Pads erstellt, eine obere Grenze für die Komplexität gibt es nicht.

Ausgeliefert werden fertigungsgerechte Daten in den Formaten Extended Gerber und Excellon II, auf Wunsch auch ODB++. Dabei wird möglichst eine herstellerunabhängige Technologie gewählt, so dass der Kunde mit diesen Daten Leiterplatten bei verschiedenen Herstellern beziehen kann. Allerdings ist dies nicht immer möglich, z.B. gibt es beim Aufeinandersetzen von Microvias die Technologien "staggered" und "stacked", dabei müssen die Microvias auf den Lagen im ersten Fall gegeneinander versetzt sein, im zweiten Fall sitzen sie direkt übereinander - es handelt sich also um völlig verschiedene Layouts.

Die folgenden Bilder zeigen ein IC mit BGA256 und 6 Signalebenen. Die 2 Versorgungsebenen sind nicht gezeigt, die Leiterplatte wird beidseitg SMD-bestückt. Anders ist eine optimale Anbindung der Stützkondensatoren nicht möglich - das FPGA hat 3 Versorgungsspannungen und 60 Pins für GND und 3,3V, 2,5V und 1,2V.

Bild 1 BGA Bestückungsdruck Top

Bild 2 BGA Leiterbahnen

Bild 3 BGA Bestückungsdruck Bottom