Zweilagige Leiterplatte (2L)
Der häufigste Leiterplattentyp der Branche: Kupfer auf beiden Seiten, verbunden durch Durchkontaktierungen. So wird eine zweilagige Leiterplatte genau gebaut, woraus sie besteht, wie man sie richtig layoutet, und welche IPC-Klassen und Toleranzen gelten.
Zwei Kupferlagen, verbunden durch durchkontaktierte Bohrungen
Eine zweilagige Leiterplatte hat Kupfer auf Ober- und Unterseite des Substrats, elektrisch verbunden durch Durchkontaktierungen (PTH) — mechanisch gebohrte Löcher, deren Wände durch Kupferabscheidung leitfähig gemacht werden. Diese durchkontaktierte Bohrung ist der gesamte Grund, warum es zweilagige Platinen gibt: Sie lässt ein Signal von einer Seite zur anderen wechseln, und ist der eine Prozessschritt, den es bei einer einlagigen Platine schlicht nicht gibt.
Zwischen einlagig (einfach, günstigst) und Multilayer (dicht, leistungsfähigst) angesiedelt, ist zweilagig das Arbeitspferd der Branche — gute elektrische Leistung, echte Verlegungsflexibilität durch zwei Lagen, und dabei immer noch unkompliziert, schnell und kostengünstig zu fertigen.
- Allgemeine Konsumelektronik — Audio, Netzteile, Haushaltsgeräte
- Automobilmodule — Steuergeräte, LED-Beleuchtung, Sensorschnittstellen
- Industriesteuerungen — SPS, Motorantriebe, Instrumentierung
- Telekommunikationsgeräte — Router, Modems, Netzwerktechnik
- Die Standardwahl, sobald ein Design über einlagig hinauswächst
Der Fertigungsprozess, Schritt für Schritt
Der entscheidende Unterschied zu einlagig: Bohrungen werden vor der Verkupferung gebohrt, denn die Galvanisierung ist es, die die beiden Lagen tatsächlich verbindet.
Materialvorbereitung
FR4-Kern mit beidseitig vorlaminierter Kupferfolie, vor Produktionsbeginn gegen die Leiterbahn-/Abstands-/Bohrregeln des Designs geprüft.
Bohren
Jede Durchkontaktierung wird zuerst mechanisch gebohrt — in diesem Stadium sind die Bohrungswände noch blanke, nichtleitende Glasfaser, mit anschließender Reinigung von Bohrresten und Harzverschmierung.
Stromloses Kupfer
Da die Bohrungswand noch nicht leitfähig ist, wird zuerst eine dünne chemische (stromlose) Kupfer-Startschicht darauf abgeschieden — der Schritt, der Galvanisierung überhaupt erst möglich macht.
Galvanische Verkupferung
Diese Startschicht wird durch galvanische Verkupferung aufgebaut, an Bohrungswänden und Leiterplattenoberfläche zusammen — dies ist die durchkontaktierte Bohrung, die Ober- und Unterseiten-Kupfer tatsächlich verbindet.
Belichtung
Fotolack wird auf beide Seiten aufgebracht und mit dem Schaltungsmuster belichtet, wodurch genau festgelegt wird, was Kupfer bleibt und was im nächsten Schritt geätzt wird.
Leiterbild-Galvanik (Pattern Plating)
Das belichtete Schaltungsmuster — und die Bohrungswände — erhalten zusätzliche Verkupferung auf beiden Seiten zusammen, bis zur finalen Zieldicke.
Ätzen
Der Fotolack wird abgezogen und die Platte geätzt, wodurch alles unerwünschte Kupfer entfernt wird und das fertige Schaltungsmuster auf beiden Seiten zurückbleibt.
Lötstopplack
Wird auf beide Seiten aufgebracht, um die Leiterbahnen zu isolieren und Lötbrücken bei der Bestückung zu verhindern.
Bestückungsdruck
Legenden- und Referenzmarkierungen werden je nach Design auf eine oder beide Seiten gedruckt.
Oberflächenfinish
Wird auf jedes freiliegende Pad beider Seiten aufgebracht, für zuverlässiges, oxidationsfreies Löten.
Fräsen/Trennen
Platinen werden aus dem Fertigungsnutzen zu ihrer endgültigen Kontur geschnitten.
Elektrischer Test
Prüft nun gezielt Durchgang und Isolation von Bohrung zu Bohrung und Lage zu Lage — nicht nur die Einzelebenen-Durchgängigkeit wie bei einer 1-lagigen Platine.
Endkontrolle
Optische Inspektion plus abschließende visuelle/maßliche Prüfung, oft gestützt durch Querschliff-Stichproben zur Prüfung der Galvanikqualität, vor der Verpackung.
FR4, Galvanikdicke und Finish
Das Substrat ist Standard-FR4, wobei die Kupferstärke manchmal ober- und unterseitig unterschiedlich spezifiziert wird — die Übereinstimmung beider Seiten ist aber meist die sicherere Standardwahl, da eine ungleiche Kupferstärke zwischen den Seiten die Platte aus dem Gleichgewicht um ihre Mittelachse bringt und beim Reflow- und Heißluftnivellieren zusätzliche thermische Spannung erzeugt, was Verzug begünstigen kann. Das Kupfer in der Bohrungswand selbst hat ein echtes, normgetriebenes Minimum: IPC-6012 fordert eine durchschnittliche Galvanikdicke von etwa 20 µm (0,8 mil) für Klasse 2 und 25 µm (1 mil) für Klasse 3 — eine dünne, unzuverlässige Galvanisierung in der Bohrungshülse ist genau das, was später zu unterbrochenen oder ausgefallenen Verbindungen führt.
| Oberflächenfinish | Am besten für | Kompromiss |
|---|---|---|
| HASL-LF | Allzweckplatinen mit vielen bedrahteten Bauteilen | Am günstigsten; nicht ideal für Feinraster/BGA |
| ENIG | Feinraster, BGA, längere Lagerfähigkeit | Flachere Oberfläche, höhere Kosten |
| Tauchsilber | HF-Designs, exzellente elektrische Leistung | Anlaufempfindlich, kürzere Lagerfähigkeit |
| Tauchzinn | RoHS-konform, günstiger als ENIG | Zinnwhisker- und Handhabungsrisiko |
Layout- & DFM-Richtlinien für zweilagige Platinen
Zwei Lagen eröffnen echte Verlegungsstrategie — Masseplanung zählt genauso viel wie Signalverlegung.
IPC-Klassen & Qualitätsstandards
Die Qualität der Durchkontaktierungen ist der Punkt, an dem sich zweilagige Platinen wirklich auf das IPC-Rahmenwerk zu stützen beginnen.
| IPC-6012-Klasse | Typische Verwendung | Min. Kupfer in der Wand |
|---|---|---|
| Klasse 1 | Allgemeine Konsumelektronik | — |
| Klasse 2 | Elektronik für dedizierten Einsatz — häufigster Standard | ≈ 20 µm (0,8 mil) |
| Klasse 3 | Hohe Zuverlässigkeit — Medizin, Luftfahrt, Militär | ≈ 25 µm (1 mil) |
IPC-A-600 ist der visuelle Abnahmekriterien-Standard zu 6012, und für Durchkontaktierungen definiert er speziell Fehler wie Lunker (eine Fehlstelle oder Unterbrechung im Kupfer der Bohrungswand, meist durch unzureichende Streufähigkeit des Bades oder eingeschlossene Verunreinigungen bei der galvanischen Galvanisierung) und Wicking (Dochteffekt) (kapillares Eindringen von Galvanikchemie entlang freiliegender Glasfasern) — beide werden bei der Querschliff-Inspektion geprüft. IPC-2221 regelt weiterhin die Leiterbahnbreite-versus-Strom-Dimensionierung; beide Lagen einer 2-lagigen Platine zählen als Außenlagen, erhalten also beide den günstigeren Stromtragfähigkeits-Koeffizienten in diesem Modell.
Unsere echten Spezifikationen für zweilagige Platinen
Alles oben ist allgemeine Industriepraxis. Das hier fertigen wir tatsächlich, inhouse, in Iași.
| Leiterplattendicke | 0,51 – 2,4 mm |
| Kupferstärke | 18 / 35 / 50 / 70 µm |
| Glasübergangstemperatur (Tg) | 135 °C Standard, 150 °C oder 170 °C auf Anfrage |
| Minimale Leiterbahn / Isolation | 0,15 mm / 0,15 mm |
| Minimale Bohrung | 0,3 mm (0,5 mm Pad) |
| Maximaler Nutzen (1–2 Lagen) | 390 × 520 mm |
| Lötstopplack | Grün, Weiß, Schwarz, Rot, Blau, Gelb |
| Oberflächenfinish | HASL-LF (bleifrei, RoHS-konform) |
| Prüfung | 100-%-Elektrotest (Kurzschluss und Unterbrechung, Flying Probe) und AOI-Prüfung an jeder Platine |
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