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Kavitäten

Kavit√§ten (w√∂rtl. „H√∂hlen“) sind kleine Hohlr√§ume in Leiterplatten, die dazu dienen Bauelemente wie¬†Micro-Chips, K√ľhlk√∂rper oder Widerst√§nde in mehreren Ebenen untereinander unterzubringen. Die aufnehmenden Leiterplatten sind Multilayer-Platinen, das hei√üt sie verf√ľgen √ľber mehrere Ebenen¬†mit Leiterbahnen.

Wozu benötigt man Kavitäten auf Leiterplatten?

Moderne elektronische Ger√§te werden immer kleiner und gleichzeitig immer leistungsf√§higer. Dies gilt nicht nur f√ľr Endverbraucher-Produkte und Konsumg√ľter wie Smartphones, sondern auch f√ľr Medizinprodukte und √§hnliches. Was f√ľr die Anwender erfreulich ist, stellt die Hersteller vor immer gr√∂√üere Herausforderungen, da immer mehr Bauelemente auf immer kleineren Platinen untergebracht werden m√ľssen. Die L√∂sung f√ľr dieses Problem besteht darin, zur Best√ľckung auf mehrere √ľbereinander liegende Ebenen auszuweichen, statt in die Breite. Daneben gibt es Bauteile wie zum Beispiel HF-Chips, bei denen man bestrebt ist, deren Oberseite b√ľndig mit der Platinenoberfl√§che abschlie√üen zu lassen. Dies¬†ist vor allem beim Drahtbonden¬†bedeutsam, da dadurch der Bondloop kurz und die Kr√ľmmung geringgehalten werden k√∂nnen.

Um diesen Anspr√ľchen gerecht zu werden, ist vor allem die Kombination zweier Verfahren erforderlich: Multilayering-Platinen verf√ľgen neben den beiden Leitungsebenen auf der Ober- und der Unterseite noch √ľber weitere Lagen im Inneren der Platine. Diese Innenlagen werden mittels Blind Vias (deutsch: Sack- L√∂chern) und durch Kavit√§ten zug√§nglich gemacht. In den Kavit√§ten¬†k√∂nnen die ben√∂tigten Bauelemente untergebracht werden und

Erzeugung von Kavitäten

In modernen Leiterplatten können Kavitäten auf zwei Arten erzeugt werden. Beim mechanischen Verfahren fräst ein Werkzeug den Hohlraum in die Leiterplatte. Dabei kommt es vor allem darauf an, allen entstehenden Staub abzusaugen, damit die Leiterplatte nicht verunreinigt wird.

Bei der Erzeugung von Kavit√§ten mittels Lasern verdampft ein Laserstrahl zun√§chst die Kupferschicht und das Dielektrikum, bevor in einem zweiten Gang eventuell vorhandene Harzreste entfernt werden. Beim Laserverfahren k√∂nnen vor oder nach der Anlage der Kavit√§ten direkt weitere Arbeitsschritte, wie zum Beispiel das Strukturieren oder das Bohren von Vias, durchgef√ľhrt werden. Bei beiden Verfahren kommt es auf hohe Pr√§zision und zuverl√§ssige Wiederholbarkeit an. In beiden Punkten sind Laser den konventionellen Werkzeugen √ľberlegen. Der einzige scheinbare Vorteil des Fr√§sens von Kavit√§ten liegt in den Anschaffungskosten f√ľr die ben√∂tigten Anlagen; diese sind heute zum Teil noch geringer als f√ľr eine Laseranlage. Dieser scheinbare Vorteil wird jedoch durch den mechanischen Verschlei√ü¬†der Werkzeuge und die h√∂heren Ausschussraten wieder aufgehoben.

Weitere Anwendungsm√∂glichkeiten f√ľr Kavit√§ten

Im Anschluss an die Anlage der eigentlichen Kavit√§t kann diese noch vergoldet oder verkupfert werden. Das geschieht, wenn eine Abschirmung der von einem Bauteil ausgehenden elektromagnetischen Strahlung notwendig ist oder, umgekehrt, das Bauteil vor solcher Strahlung gesch√ľtzt werden soll. Solche metallisierten Kavit√§ten k√∂nnen auch als l√∂tbare Deckel zur HF-Abschirmung auf die entsprechenden Bauteile ausgesetzt werden. Die Metallisierung von Kavit√§ten eignet sich jedoch nicht nur zur Abschirmung eines Bauteils, sondern auch zu dessen K√ľhlung. Dazu wird nicht die gesamte Kavit√§t metallisiert, sondern nur der Boden mit einer Dickkupferlage. Die Intensit√§t des¬†thermischen Kontaktes zwischen der Metalllage und dem Bauteil wird √ľber die Rauheit der Kupfer-Oberfl√§che reguliert.

Keine Kavitäten: Semiflex-Leiterplatten

Nicht verwechselt werden d√ľrfen Kavit√§ten mit Semiflex-Leiterplatten. Letztere werden zwar ebenfalls erzeugt, indem verschiedenen Schichten der Leiterplatte mittels Fr√§skopf oder Laser abgetragen werden, jedoch geschieht dies auf der gesamten Breite der Leiterplatte und dient nicht zur Aufnahme zus√§tzlicher Bauelemente, sondern nur dazu, einen Teil der Leiterplatte biegsam zu machen, indem man sie ausd√ľnnt.¬†Zweck dieser Ma√ünahme ist ausschlie√ülich, die Platine auf beengtem Raum unterbringen zu k√∂nnen.¬†

Kurz zusammengefasst: Kavitäten

Als gefr√§ste oder gelaserte Hohlr√§ume in Multilayerplatinen sind Kavit√§ten unverzichtbar zur Herstellung moderne elektronischer Ger√§te, da sie die Erschlie√üung der dritten Dimension der Leiterplatte (der H√∂he) erm√∂glichen. Nur so k√∂nnen kleine und kleinste¬†elektronische Ger√§te hergestellt werden, bei¬†denen eine Erweiterung der Platine in die Breite oder L√§nge nicht in Frage kommt. Neben diesem Haupteinsatzzweck k√∂nnen Kavit√§ten auch zur Abschirmung von Halbleiterkomponenten verwendet werden und zur K√ľhlung von Bauteilen in der Leiterplatte.¬†

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