Leiterplattenherstellung: Ablauf und Einsatzgebiete

Eine Leiterplatte (Platine) ist eine dünne Materialplatte, die zur Aufnahme und Verbindung elektronischer Bauteile dient. Leiterplatten sind in einer Vielzahl von Geräten zu finden, von Computern und Mobiltelefonen bis hin zu Fernsehern und Radios. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Ablauf der Leiterplattenherstellung und die Einsatzgebiete der fertigen Platinen.

Was sind Leiterplatten und wo werden sie verwendet?

Leiterplatten (PCBs) sind dünne, flache Platten aus starrem Material, auf denen integrierte Schaltkreise und andere elektronische Bauteile angebracht sind. Sie werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet, von einfachen Haushaltsgeräten bis hin zu anspruchsvollen Computern und Industrieanlagen.

Die gängigsten Einsatzgebiete sind:

– Computer: Platinen werden in allen Arten von Computern verwendet, von Desktop-PCs und Laptops bis hin zu Servern und Supercomputern.

– Unterhaltungselektronik: Gedruckte Schaltungen werden in vielen Geräten der Unterhaltungselektronik verwendet, z. B. in Fernsehern, Radios und Stereoanlagen.

– Industrielle Ausrüstung: Platinen werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt, von Druckmaschinen bis hin zu automatischen Montagemaschinen.

– Telekommunikationsgeräte: sie werden in vielen Arten von Telekommunikationsgeräten verwendet, von Telefonschaltern bis zu Satellitenschüsseln.

Welche Arten von Leiterplatten gibt es?

Es gibt zwei Haupttypen von Platinen: einseitige und doppelseitige. Bei einseitigen Platten befinden sich die Schaltkreise nur auf einer Seite der Platine. Doppelseitige Platten haben Schaltungen auf beiden Seiten der Platte.

Einige Platinen werden mit mehreren Lagen von Leitern hergestellt, was komplexere Designs ermöglicht. Eine vierlagige Platine hat beispielsweise zwei leitende Schichten und zwei isolierende Schichten. Die leitenden Schichten bestehen in der Regel aus Kupfer, während die isolierenden Schichten aus einem Material wie FR-4 hergestellt werden.

Ablauf der Leiterplattenherstellung

Platinen werden in der Regel aus einem Material hergestellt, das als FR-4 bekannt ist und ein Verbund aus Glasfasern und Epoxidharz ist. Das FR-4 wird auf eine dünne Kupferplatte laminiert, die dann in bestimmten Bereichen weggeätzt wird, um das gewünschte Schaltungsmuster zu erzeugen.

Der Prozess der Herstellung einer Leiterplatte (PCB assembly) beginnt mit dem Entwurf der Schaltung mithilfe eines Softwareprogramms. Sobald der Entwurf fertig ist, wird er an einen Leiterplattenhersteller geschickt.

Der Leiterplattenhersteller erstellt ein fotografisches Negativ des Schaltkreisentwurfs, das zur Übertragung des Bildes auf ein mit Fotolack beschichtetes Kupferlaminat verwendet wird. Das Laminat wird dann in eine Ätzwanne gelegt, wo das freigelegte Kupfer weggeätzt wird.

Das verbleibende Kupfer wird dann mit einer Lötmaske bedeckt, die das Kupfer vor Korrosion schützt und die elektrische Isolierung gewährleistet. Die Leiterplatte wird dann in einem Ofen gehärtet, wodurch die Lötmaske aushärtet und der Herstellungsprozess abgeschlossen wird.

Bestückung der Leiterplatten

Nachdem die Platine hergestellt ist, muss sie mit elektronischen Bauteilen bestückt werden. Dieser Vorgang wird als Leiterplattenbestückung (PCBA) bezeichnet.

Die Bestückung einer Leiterplatte beginnt in der Regel mit dem Auftragen einer Lötpaste auf die Pads, auf denen die Bauteile montiert werden sollen. Die Lötpaste ist eine klebrige, leitfähige Paste, die die Bauteile an ihrem Platz hält und elektrische Verbindungen zwischen ihnen herstellt.

Die Bauteile werden dann mit einer Maschine, der sogenannten Pick-and-Place-Maschine, auf der Platte platziert. Sobald alle Komponenten an ihrem Platz sind, wird die Platte in einem Reflow-Ofen erhitzt, wodurch die Lötpaste schmilzt und feste elektrische Verbindungen zwischen den Komponenten und der Platte hergestellt werden.

Die einzelnen Komponenten einer Leiterplatte

Eine Leiterplatte besteht aus vielen verschiedenen Arten von Komponenten, darunter Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Transistoren.

– Widerstände: diese werden verwendet, um einen elektrischen Widerstand in einer Schaltung zu erzeugen.

– Kondensatoren: werden zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt.

– Induktivitäten: werden zur Erzeugung von Magnetfeldern benötigt.

– Transistoren: diese werden zur Verstärkung oder zum Schalten elektronischer Signale eingesetzt.

Diese Komponenten werden in der Regel aus Materialien wie Kupfer, Aluminium oder Silizium hergestellt. Sie werden in einem bestimmten Muster auf der Leiterplatte platziert, um die gewünschte elektrische Schaltung zu erzeugen.

Fazit

Gedruckte Schaltungen werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet. Sie nehmen in der heutigen Industrie einen bedeutenden Platz ein. Der Herstellungsprozess von Leiterplatten ist komplex, aber er ist notwendig, um diese wichtigen Komponenten herzustellen.