Die Leiterplatte – ein lebensnotwendiges Bauteil in der Elektronik

Ohne Elektronik funktioniert in der heutigen Zeit fast gar nichts mehr, weder im Haushalt, in der Arbeit oder der industriellen Fertigung. Doch selten ist den Anwendern bewusst, was hinter den kleinen Bauteilen steckt, die unsere Elektronik überhaupt zum Leben erwecken.

Ein solches spezielles Bauteil ist die Leiterplatte, ohne die elektronische Geräte und Bauteile nicht möglich wären. Man denke da bloß an das Mainboard im PC.

Leiterplatte bestückte Seite

Eine allgemeine Definition

Die Leiterplatte, auch gedruckte Schaltung oder Platine genannt, ist eine Platte aus einem Isolierstoff (z.B. Epoxidharz) mit hauchdünnen Leiterbahnen aus Kupfer. Sie wird mit elektronischen Bauelementen (Schaltkreise, Dioden, Widerstände etc.) bestückt, die entweder einseitig durch kleine Bohrungen mit den Leiterzügen durch eine Lötverbindung verbunden werden oder beidseitig, d.h. auf beiden Seiten der Leiterplatte befinden sich die Kupferleiterbahnen und Bauelemente.

Einsatzgebiete von Leiterplatten

Einsatzgebiete sind nahezu fast alle elektronischen und elektrischen Geräte im privaten und industriellen Bereich: Privat wie beispielsweise Computer, Rundfunk- und Fernsehgeräte ( Sat-Receiver, DVD-Player) sowie elektrische Haushaltsgeräte (Bohrmaschinen, Mikrowellen, Rasierapparate, Netzteile); Industriell wie Industriesteuerungen, Heizungen, dimmbare Lampen, Staubsauger oder Waschmaschinen (Steuerteil).

So werden Leiterplatten hergestellt

Leiterbahnen auf Leiterplatte

In der Regel produzieren die Hersteller von Geräten die Elektronik enthalten die eingesetzten Leiterplatten nicht selbst. Dafür gibt es spezielle Firmen, wie z.B. Multi Circuit Boards Ltd., die sich darauf spezialisiert haben Leiterplatten für Prototypen bis hin zur Serienfertigung zu entwickeln und zu produzieren.

Dabei kommen verschiedene Produktionsverfahren zum Einsatz.

Fototechnik:

Die Leiterplatte muss vollflächig mit einer dünnen Kupferschicht (ca. 35 Mikrometer) überzogen sein. Sie wird in einen UV-Lichtempfindlichen Lack getaucht und getrocknet. Mit einem vorhandenen Fotonegativ oder Positiv, auf dem die gewünschten Leiterzüge im Maßstab 1:1 abgebildet sind, wird die beschichtete Platine mit einer UV-Lampe belichtet.

Danach bilden sich die Leiterzüge erkennbar auf dem Fotolack ab. Die Platine wird anschließend in ein Ätzbad getaucht, sichtbar bleiben nur noch die gewünschten Leiterzüge aus Kupfer. Zum Schluss muss die Platine gereinigt und mit einem lötfähigen Schutzlack überzogen werden.

Siebdrucktechnik:

Beim Siebdruckverfahren wird ein feinmaschiges Drucksieb (z.B. aus Metall oder Kunststoff) als Schablone verwendet. Die Maschen sind mit Lack oder Folie teilweise geschlossen. Dies bewirkt, dass beim Pressvorgang an den offenen Stellen (welche das Leiterbild darstellen) die Druckfarbe auf die Platine gepresst wird. Anschließend erfolgt der Ätzvorgang.

Die Druckfarbe schützt die bedruckten Kupferschichten auf der Platine, sodass die nicht abgedeckten Zwischenräume von der Lösung weggeätzt werden. Nach erfolgtem Ätzprozess wird die Druckfarbe entfernt und die Platine gereinigt.

Das Siebdruckverfahren ist eine besonders wirtschaftliche Herstellungstechnik, um große Mengen an Leiterplatten zu produzieren.

Leiterplatten selbst herstellen

Ja man kann durchaus eine Leiterplatte selbst herstellen. Eine andere Variante ist das Vorzeichnen der Leiterzüge per Hand mit einem Spezialstift, der gegen das Ätzmittel beständig ist. Anschließend erfolgen das Ätzbad, die Reinigung der Platine und die Beschichtung. Zum Schluss wird die Leiterplatte mit einem ca. 1mm dünnen Bohrer an den Stellen gebohrt, wo Bauelemente eingesetzt werden sollen.

Nach der Bestückung mit den Bauelementen werden die Anschlussdrähte der Bauelemente mit den Leiterbahnen sorgfältig verlötet.



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