Welche Größenänderungen sind nötig?
Die Fläche beeinflusst die Kosten linear; die Spannweite beeinflusst alle anderen Faktoren nichtlinear.
Material und Prozess: Mehr Laminat, mehr Kupfer, größere Tanks, größere Belichtungs- und Ätzanlagen.
Ebenheit: Derselbe Grenzwert von 0,7 % erlaubt eine deutlich größere absolute Durchbiegung über 1,9 m als über 200 mm.
Handhabung: Ein großes Panel ist schwer und in der Mitte flexibel, daher benötigt es an mehreren Punkten Unterstützung.
Montage: Drucker, Bestückungsautomat und Ofen müssen das Panel aufnehmen können, und die Vorrichtung muss es plan halten.
Ebenheit ist entscheidend
Zwei Leiterplatten mit gleichem Lagenaufbau können sich in ihrer Ebenheit stark unterscheiden, wenn die Kupferverteilung abweicht. Bei einer großen Leiterplatte ist der Effekt sichtbar, bevor er gemessen wird.
Bewährte Maßnahmen:
Symmetrischer Lagenaufbau: Kupfer auf nur einer Seite führt beim Laminieren zu einer Biegung der Leiterplatte; die Spiegelung der schweren Bereiche um die Mittellinie ist die effektivste Lösung.
Ausgewogene Kupferverteilung im Plan. Eine große leere Fläche in einer Ecke birgt die Gefahr von Verformungen; durch Nachbearbeitung oder Erdung lässt sich dies ausgleichen.
Dickenreserve. Dickere Leiterplatten sind verzugsresistenter, allerdings auf Kosten von Gewicht und Bohraufwand.
Kühlungskontrolle beim Laminieren. Kühlzyklen beim Pressen sind bei großen Leiterplatten besonders wichtig; zu schnelles Abkühlen führt zu Spannungen.
Designregeln für lange Leiterplatten
Große Leiterplatten sind oft Backplanes oder Panels mit vielen Anschlüssen, was die Routing-Prioritäten verändert:
Längenanpassung über große Spannweiten ist einfacher zu kontrollieren, aber Abweichungen vom Laminat sind wichtiger: Die Dielektrizitätskonstante des Prepregs variiert über eine große Leiterplatte.
Rückleitungen müssen über die gesamte Länge durchgehend sein; eine im zweiten Drittel der Backplane geteilte Leitungsebene stellt ein Problem der Signalintegrität dar, das sich durch Längenanpassung nicht beheben lässt.
Die Platzierung der Steckverbinder ist üblicherweise durch die mechanische Konstruktion vorgegeben, wodurch das Routing-Problem in die Mitte der Platine verlagert wird, wo mehr Platz vorhanden ist.
Die Impedanz wird auf ±10 % begrenzt, der Teststreifen muss jedoch die lange Leiterbahn und nicht nur die kurze Teststruktur repräsentieren.
Montage und Transport
Die Montagelinie benötigt eine Platine, die zum Förderband, Drucker und Ofen passt und gegen Durchhängen abgestützt ist. Ist die maximale Platine zu groß für die Linie, wird sie als kleineres Array gefertigt und in einer Vorrichtung oder in Segmenten montiert.
Auch der Transport ist Teil der Konstruktion: Eine 1,9 m lange Platine benötigt einen stabilen Träger und eine Verpackung, die keine Punktlasten erzeugt.
Wann die Platine geteilt werden sollte
Eine einzelne große Platine ist nicht immer die beste Lösung. Durch die Aufteilung in zwei Platinen, die durch einen Steckverbinder, ein flexibles Verbindungsstück oder einen starr-flexiblen Abschnitt verbunden sind, lassen sich folgende Vorteile erzielen:
- Reduzierung der Platinengröße auf ein für die Fertigungslinie leicht handhabbares Maß,
- Lokalisierung von Wärmeausdehnung und Verformung,
- Verwendung eines kostengünstigeren Laminats für die weniger kritische Hälfte,
- Erleichterung von Wartung und Austausch.
Der Kompromiss besteht in den Kosten des Steckverbinders und der Signalintegrität an der Verbindungsstelle – genau hier liegt bei einer Backplane der Entwicklungsaufwand.
Die veröffentlichten Grenzwerte stehen auf der Funktionsseite; die Regeln zur Paneelisierung stehen in der Notiz zur Paneelisierung und die Fertigungssequenz in der Prozessnotiz.
