Der Teufel sitzt im Detail – und das Detail ist wichtig

In der Leiterplattenproduktion gewinnt die Impedanzkontrolle seit einigen Jahren stark an Bedeutung. Der Trend bei den Herstellern in der Elektronikbranche geht zu immer höherfrequenten komplexen Schaltungen, und damit erhöhen sich natürlich auch die Anforderungen an solch ‚kleine Details‘ wie die Impedanzen. Die Leiterbahnen müssen an die Impedanzen von Sender und Empfänger angepasst werden. In Multilayern werden die Layer durch Kupferlagen geschirmt. Die Impedanz der Leiterbahn wird durch ihre Breite und Dicke sowie durch die Abstände zu benachbarten Leiterbahnen und außerdem durch die Dicke des Materials und eine eventuelle Isolierung durch Lötstopplacke bestimmt. Die Soll-Werte, die sich berechnen lassen, müssen in der Produktion mit engen Toleranzen eingehalten werden. Um den präzisen Anforderungen der neuen Technologie gerecht zu werden, ist in der Leiterplattenproduktion ebenfalls höchste Präzision gefordert.

Bei der Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH in Steinach hatte man von Anfang an ein besonderes Augenmerk auf höchste Präzision in der Fertigung und in neue Verfahren. Für die Einführung der impedanzkontrollierten Leiterplattenfertigung wurde eigens investiert. Denn ohne Vorbereitung und entsprechende Qualitätskontrolle sind die Prozesse in einer solchen Hightech-Fertigung nicht nachhaltig machbar. Das Unternehmen entschied sich für ein System der Polar Instruments. Mit der Software und Messtechnik kann die Fertigung vorbereitet und abschließend kontrolliert werden. Die eingesetzte Software macht es möglich, per Zielsuchfunktion die Abmessungen der Leiterbahnen auf Basis einer vorgegebenen Impedanz zu berechnen. Auch können die Leiterbahnimpedanzen aufgrund der Layouts, der Geometrie und der Materialeigenschaften im Vorfeld der Produktion berechnet werden. Ob die berechneten Werte so in der Produktion erreicht werden, wird im weiteren Prozess noch verifiziert. Die erreichten Werte werden mit den berechneten abgeglichen. In der Fertigung bietet das verwendete System schließlich noch die abschließende Qualitätskontrolle. Hierfür werden im gleichen Produktionslauf, wie dem der Leiterplatten, spezielle Testcoupons gefertigt, die in ihrer dielektrischen Separation der impedanzkontrollierten Struktur auf der Leiterplatte entsprechen. Auf den kurzen Leiterbahnabschnitten im Layout auf der Leiterplatte lassen sich die Impedanzen nicht exakt messen, erst ab 150mm sind genaue Messungen möglich. Deshalb dienen solche Testcoupons, die nach der Fertigung ausgefräst und mit dem Messgerät getestet werden, als Referenz für die erreichten Werte. Hier können entsprechende Reports auf Kundenwunsch mit dem Produktionsauftrag ausgeliefert werden. Ein aufwendiges Verfahren, das aber notwendig geworden ist, um den immer weiter wachsenden Anforderungen der modernen Technik gerecht zu werden.