Leiterplatten-Herstellung

Für interne Zwecke können im Labor für Fertigungsverfahren der Mechatronik nach Daten von Studierenden oder Lehrkräften in einem Laborprozess zweiseitig galvanisch durchkontaktierte Leiterplatten gefertigt werden.

Die Prozesse sind dabei klar auf das Lern-Erlebnis bei der Fertigung von eigenen Leiterplatten und Baugruppen ausgelegt und orientieren sich (soweit das in der Laborumgebung möglich ist) am industriellen Umfeld.

Sofern das möglich ist, werden die Fertigungsschritte daher durch interessierte Studierende selbst an den zur Verfügung stehenden Fertigungsgeräten durchgeführt.

Die Prozesse wurden und werden intensiv überarbeitet und optimiert.

Laufend wird ein Tutorium angeboten, in dem eigene Leiterplatten erstellt werden können. Termin ist jeweils Dienstags von 12:15 bis 16:45.

Für die Fertigstellung eines Leiterplatten-Nutzens sind im Normalfall zwei Termine notwendig. Falls es die Kapazität des Labors ermöglicht, können jedoch (ohne Gewähr!) auch Termine außerhalb der Tutoriumszeit vereinbart werden.

Die Leiterplatten-Daten müssen vor dem Tutorium - nach Möglichkeit etwa 5 Tage früher! - in das Leiterplatten-Portal geladen werden.

Im Rahmen des Tutoriums können eigene Layouts hergestellt werden - für die Fertigung werden jeweils 2 bis 8 einzelne Layouts zu einem Fertigungs-Nutzen zusammengefasst, so dass im Normalfall nicht ausschließlich eigene Leiterplatten hergestellt werden.
Soweit möglich, sprechen Sie sich bitte mit Ihren Kommilitonen ab um bereits im Vorfeld zu klären, welche Layouts zusammengefasst werden können - und wer die Fertigung im Labor übernimmt.

Um Anmeldung bei tasso.mulzer(at)bht-berlin.de wird gebeten, da an den Anlagen im Labor nur eine begrenzte Anzahl an Personen parallel arbeiten kann.
Die Reihenfolge in der Fertigung sprechen Sie bitte im Labor dann direkt mit den anderen dort arbeitenden Personen ab - es ist keine Terminverwaltung oder "Reservierung" der Anlagen möglich, so dass evtl. auftretende Engpässe an den Maschinen nur über ein vernünftiges Miteinander und direkte verbale Kommunikation geregelt werden. Als Anhaltspunkt dient immer die Ticket-Nummer ihrer hochgeladenen Layout-Daten.

Im Labor erfolgen die Prozesse in vergleichsweise kleinen und manuell geführten Anlagen, die zwar den industriellen Prozessen möglichst nahe kommen, jedoch nicht die Präzision erreichen können die eine kontrollierte Serienfertigung liefert. Daher ist eine Kombination von dünnen Leiterbahnen und dünnen Freistellungen grundsätzlich kritisch und erst ab ca. 250 µm zuverlässig realisierbar.

Neben dem Tenting-Prozess (Panel Plating) steht als weitere Fertigungsvariante der Metallresist-Prozess (Pattern Plating) zur Verfügung. Dieser Prozess benötigt etwas mehr Zeit und Fertigungsschritte, erreicht jedoch bei entsprechender Sorgfalt bessere Kennwerte.

Die Standard-Einstellung von Eagle bei der Freistellung von Leiterbahnen in Polygonen ergibt sich aus der Wire-to-Wire Distance im Normalfall zu 150 µm (8 mil). Bisher hat das im Tenting-Prozess regelmäßig zu Kurzschlüssen oder offenen Stellen geführt, weil entweder die Freistellungen nicht tief genug geätzt waren - oder (bei längerer Verweilzeit im Ätzbad) die Leiterbahnen zu weit unterätzt und damit weg waren.

Bitte für den Labor-Standard (Tenting-Prozess) daher darauf achten, dass nicht nur die Leiterbahnen, sondern auch die Freistellungen größer als 300 µm ("größer als 300" bedeutet dabei nicht überall 301, sondern je nach Möglichkeit 400 bis 500 µm - und nur, wo es wirklich benögtigt wird auch mal 300µm.) werden. Realisierbar ist das über folgende Parameter:

• Clearance-Parameter für "Different Signals" in den Design-Regeln.
• Parameter "Insulate" in der Polygon-Definition.

Oft führt der richtige Weg auch über das aufmerksame Lesen, Verstehen und Anwenden von DIN VDE 0110 - Stichwort "Luft- und Kriechstrecken".

Bohrungen werden üblicherweise mit unserer Präzisionsbohrmaschine gesetzt, die bis zu min. 0,2 mm bohren kann. In unserer Galvanik werden so kleine Bohrungen jedoch nicht mehr zuverlässig durchkontaktiert. Um sicher zu gehen sollten Sie ein Aspect Ratio von mindestens 4 einplanen (Bohrungen ≥ 0,4 mm).

Die Restringe sollten mindestens ebenfalls den übrigen Strukturgrößen folgen (min. 250 µm, besser größer), damit Sie beim manuellen Ausrichten der Filme auf die Bohrungen eine realistische Chance haben, die Bohrungen auch zu treffen. Die Standard-Einstellung von EAGLE von 200 µm führt im Labor leider regelmäßig zu Ausschuss bzw. zu einer echten Herausforderung an Ihre hoffentlich sehr ruhige Hand.

Denken Sie bitte daran, dass die Wahrscheinlichkeit einer Ausschuss-Produktion und damit verschenkter Zeit deutlich steigt, je näher Sie in der Planung an die technologieschen Grenzen gehen.

Bei einem echten Bedarf an kleineren Strukturen sprechen Sie die Möglichkeiten bitte vorher mit den Laboringenieuren ab.

Leiterplattenaufträge die ohne Rücksprache zu kleine Strukturen enthalten werden in den meisten Fällen vom Labor zurückgewiesen oder können an externe Fertiger vermittelt werden (die dann selbstverständlich ihre Leistung in Rechnung stellen).

Bei Fragen zu diesem Thema bitte vertrauensvoll an den Laboringenieur wenden.