Was ist eine Leiterplatte?
Eine gedruckte Leiterplatte (PCB) dient als Grundlage und mechanische Unterstützung für elektronische Komponenten. Nichtleitende Oberflächen, Leiterplatten werden auch als geätzte Leiterplatten und Leiterplatten bezeichnet. Nachdem es mit Leiterbahnen, Signalbahnen und elektronischen Bauteilen bestückt ist, wird es entweder als Leiterplattenbaugruppe (PCBA) oder als Leiterplattenbaugruppe (PCA) bezeichnet.
Die Leiterplattenbaugruppe ist neben drahtumwickelten Schaltungen und Punkt-zu-Punkt-Schaltungen eine von mehreren Methoden zum Erstellen von Schaltungen. PCB-Baugruppen erfordern in der Regel einen höheren Aufwand für das Layout und höhere Anfangskosten als die anderen verfügbaren Optionen, sind jedoch im Zeitverlauf kostengünstiger und bieten eine höhere Zuverlässigkeit. Nach den anfänglichen Kosten, die mit dem Leiterplattendesign verbunden sind, ist die Leiterplattenherstellung billiger und bietet auch eine schnellere Massenproduktion.
Die zur Herstellung von Leiterplattenbaugruppen verwendeten Materialien können je nach Verwendungszweck variieren. Typischerweise bestehen die leitenden Schichten in der Leiterplattenanordnung aus einer dünnen Kupferfolie, und die dielektrischen Isolierschichten werden unter Verwendung von Epoxidharz zusammenlaminiert. Oft entsteht eine so genannte Platinenplatine, wenn das Substrat ein- oder beidseitig vollständig mit einer Kupferschicht überzogen ist. Es wird eine temporäre Maske angelegt, mit der unerwünschtes Kupfer durch Musterätzen entfernt werden kann.
Bei einigen Leiterplattenkonstruktionen werden Leiterbahnen eher zum Substrat hinzugefügt als vom Substrat entfernt. Dies erfolgt typischerweise durch Galvanisieren. Die gewählte Herstellungsmethode für eine Leiterplatte hängt davon ab, ob die Leiterplatte ein Einzelstück ist oder in großen Mengen reproduziert werden muss.
Fotodruck und Siebdruck sind die gebräuchlichsten Methoden zum Ätzen von Leiterplattenbaugruppen für kommerzielle Zwecke. Die Fotogravur beruht auf einer Fotomaske und einem chemischen Verfahren, um unerwünschtes Kupfer zu entfernen. Bei Ätzprozessen werden normalerweise Ammoniumpersulfat, Eisenchlorid oder Salzsäure verwendet, um unerwünschte Kupferschichten zu entfernen. Für den Siebdruck werden Tinten verwendet, die ätzbeständig sind und die darunter liegende Kupferfolie schützen, sodass nur das unerwünschte Kupfer weggeätzt wird. Eine weitere Option ist das Fräsen von Leiterplatten, für das eine spezielle Maschine zum Entfernen des Kupfers erforderlich ist.
Es stehen verschiedene Arten von Dielektrika zur Verfügung, darunter Composite-Epoxidmaterial (CEM) und flammhemmendes Material (FR). Jedes Dielektrikum bietet einen unterschiedlichen Isolationswert, abhängig von den Schaltungsanforderungen. Teflon, FR-1, FR-4, CEM-1 und CEM-3 sind einige Beispiele für Dielektrika. Zu den üblicherweise im Leiterplattenbau verwendeten Materialien gehören Phenol-Baumwollpapier (FR-2), Baumwollpapier mit Epoxy (FR-3 und CEM-1), Glasgewebe mit Epoxy (FR-4) und Mattglas mit Polyester (FR-6).