Die Größenreduktion elektronischer Bauteile wird wohl durch den Computer am eindrucksvollsten demonstriert: Der erste Digitalcomputer Z1 von 1938 arbeitete mit einer Frequenz von 1 Hertz.
 
Sein Arbeitsspeicher bestand aus einer voluminösen Blechkonstruktion – insgesamt 64 Zahlen zu je 22 Bit. Der erste Röhrencomputer ENIAC beanspruchte eine Fläche von 10 x 17 Metern, wog 27 Tonnen – und hatte eine Rechenleistung, die heute von jedem Taschenrechner übertroffen wird.

Trotzdem die Komplexität der Schaltung zunimmt, steht Entwicklern nicht mehr Raum zur Verfügung – im Gegenteil. Mit der anhaltende Miniaturisierung geht eine höhere Zahl von Leitungen einher, die nur noch auf Leiterplatten mit mehreren Ebenen untergebracht werden können. Die einzelnen Ebenen eines „Multilayers“ werden mit einer Durchkontaktierung miteinander verbunden.

Mit dem LPKF Inhouse PCB Prototyping lassen sich bis zu achtlagige Multilayer im eigenen Haus in hoher Qualität fertigen, ohne dass ein externer Dienstleister eingeschaltet werden muss. Vom Entwurf bis zum fertigen Prototypen vergehen nur wenige Stunden. Entwurfsdaten verbleiben im Haus. Darüber hinaus eignen sich die LPKF-Verfahren zur Inhouse-Produktion von Kleinserien – On-Demand, denn alle Prozessschritte kommen ohne spezielle Werkzeuge oder Schablonen aus.

Wie ist ein Multilayer aufgebaut?

Multilayer sind Leiterplatten mit theoretisch unbegrenzter Anzahl voneinander isolierter, leitender Schichten. Multilayer sind in der Regel in den Innenlagen aus doppelseitigen und in den Außenlagen aus einseitig strukturierten Leiterplatten aufgebaut.

Die Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte ist einfach. Zuerst wird eine, dann die andere Seite mit einem LPKF ProtoMaten oder einem LPKF ProtoLaser strukturiert. Wichtig dabei: die Leiterplatte muss in einer genau definierten Position auf der Unterlage fixiert werden, damit die Schaltungsbilder auf beiden Seiten exakt übereinstimmen.

Die Ausrichtung erfolgt bei einfach ausgestatteten ProtoMaten mit einem Passlochsystem. Zwei Stifte auf der Unterlage passen genau in zwei Löcher im Basismaterial. Diese Methode ist für Standardanwendungen ausreichend genau – trotz exakter Bohrungen und Stiftpositionen entstehen geringe Abweichungen durch ein Spiel zwischen Stift und Platine. Die optimale Positionierung findet über eine automatische Fiducial-Erkennung statt: Eine Kamera – Standard bei den High-End-ProtoMaten und den ProtoLasern – erkennt die Bohrlöcher automatisch.

Für einen vierlagigen Multilayer werden zwei einseitige Leiterplatten an den Außenseiten mit einer doppelseitigen Leiterplatte als Innenlage zusammengefügt. Für sechs- oder achtlagige Multilayer werden weitere doppelseitige Leiterplatten integriert. Die Isolation erfolgt durch „Prepregs“ zwischen den Lagen. Wärme und Druck verbinden die Leiterplatten mit den Prepregs zu einem Multilayer. Die Kombination aus Leiterplatten und Prepregs variiert je nach Anwendungsfall.

Bei Multilayern kommt der Verbindung der Ebenen mit Durchkontaktierungen eine besondere Bedeutung zu. Im klassischen galvanischen Verfahren – ab sechs Layern obligatorisch – wird zunächst der gesamte Multilayer mit unbearbeiteten Außenseiten aufgebaut, dann gebohrt und durchkontaktiert. Erst zum Abschluss werden auch die äußeren Platinen strukturiert – so lässt sich der für die Durchkontaktierung erforderliche Strom einfacher anlegen.

Bei 4-Lagen-Multilayern kann auf galvanische Durchkontaktierung verzichtet werden. Mit ProConduct steht ein chemiefreies Verfahren zur Wahl, das mit bereits strukturierten Außenlagen bestens zurechtkommt.