Was ist eine Leiterplatte??
Bei einer Leiterplatte handelt es sich um eine Platte, die durch die Verwendung von Drähten und Leitern eine elektrische Verbindung für verschiedene Komponenten herstellt und außerdem mechanischen Halt für oberflächenmontierte und gesockelte Komponenten bietet.
Es enthält dünne Kupferbahnen, die aufwendig in das isolierende Trägermaterial wie Glasfaser oder Epoxidharz geätzt sind. Die Kupferbahnen bilden die Verdrahtung zwischen Komponenten auf der LeiterplatteDer PCB-Herstellungsprozess verwendet Fotolithografie um die Schaltung präzise auf die Platine zu drucken. Sobald die Leiterplatte hergestellt ist, können elektronische Komponenten auf die Kupferpads gelötet werden, um eine vollständige Schaltung zu bilden. Die Leiterplatte stellt die Verbindungen zwischen den montierten Komponenten her und integriert sie in ein funktionsfähiges elektronisches System.
Obwohl Leiterplatten heutzutage in fast allen elektronischen Geräten zu finden sind, bezieht sich der Begriff speziell auf die unbestückte Platine ohne Komponenten. Wenn die Komponenten auf eine Leiterplatte gelötet werden, wird das resultierende Produkt genauer als Leiterplattenbaugruppe (PCA) oder Leiterplattenbestückung (PCBA).
Arten von Leiterplatten
Einseitige Leiterplatte
Es handelt sich dabei um eine Leiterplatte aus einem einschichtigen Substrat, bei der alle Schaltkreise und Komponenten nur auf einer Seite montiert sind. Einseitige Leiterplatten zeichnen sich durch einfaches Design und Herstellungsverfahren, hohe Produktionseffizienz, niedrige Kosten und ein breites Anwendungsspektrum aus.
Doppelseitige Leiterplatte
Getreu seinem Namen, ein doppelseitige Leiterplatte Mit Platine ist die Platine gemeint, auf deren Substrat beidseitig elektronische Bauteile montiert sind. Es gibt zwei Verfahren zur Bauteilmontage: SMT (Surface Mount Technology) und THT (Through-Hole Technology). Diese Methode wird üblicherweise für Anwendungen mit komplexeren Schaltungen eingesetzt, wie z. B. LED-Beleuchtung, Verkaufsautomaten, Industriesteuerungen usw.
Mehrschichtige Leiterplatte
Mehrschichtige Leiterplattes bestehen je nach Anwendung und Bedarf aus drei oder mehr Leiterplattenlagen. Dieser Leiterplattentyp bietet Designern deutlich mehr Flexibilität bei komplexen Layouts, weshalb man sie in elektrischen Kraftpaketen wie medizinischen Geräten, Datenspeichersystemen, GPS-Technologie und anderen fortschrittlichen Anwendungen findet. Mehrere leitfähige Schichten ermöglichen es Bauteilen und Leiterbahnen, sich ohne Kurzschlüsse zu kreuzen, was deutlich dichtere Designs ermöglicht. Wenn Sie also eine leistungsstarke Platine für hohe elektrische Anforderungen benötigen, sind Multilayer die richtige Wahl.
Starre Leiterplatte
Starre Leiterplatten sind eine gängige Art der Leiterplatte, die aus robustem Trägermaterial bestehen. Ihre Flexibilität und Biegung sind stark reduziert, wodurch die elektronischen Komponenten starrer Leiterplatten eine längere Lebensdauer haben. Darüber hinaus erzeugt diese Art von Leiterplatten nur geringes elektronisches Rauschen, sodass die Verwendung starrer Leiterplatten dazu beiträgt, die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Starre Leiterplatten werden hauptsächlich in Anwendungen wie Satelliten, Automobilen und der Luft- und Raumfahrt usw. eingesetzt.
Flexible Leiterplatte
Im Gegensatz zu starren Leiterplatten flexible Leiterplatten Sie bestehen aus leicht biegbaren Materialien, sind aber in der Herstellung tendenziell teurer. Flexible Leiterplatten bieten viele Vorteile, vor allem ihre Flexibilität. Sie lassen sich über Kanten und Ecken falten, und dank ihrer Flexibilität kann eine einzelne flexible Leiterplatte Bereiche abdecken, für die sonst mehrere starre Leiterplatten erforderlich wären. Darüber hinaus benötigen flexible Leiterplatten weniger Montagefläche und eignen sich für Anwendungen, bei denen Gewicht und Platz eine wichtige Rolle spielen.
Rigid-Flex-Leiterplatte
Starr-Flex-Schaltungen Sie vereinen die Vorteile von starren und flexiblen Leiterplatten und werden durch die Verbindung mehrerer Lagen flexibler Leiterplatten mit starren Leiterplattenlagen realisiert. Im Vergleich zu starren oder flexiblen Leiterplatten verfügen starr-flexible Leiterplatten über weniger elektronische Komponenten und benötigen keine Steckverbinder, Stiftleisten und Kontaktcrimps. Dies führt zu einer geringeren Gesamtgröße und einem geringeren Gehäusegewicht der Leiterplatte. Flexible starre Leiterplatten finden sich häufig in Geräten wie Mobiltelefonen, Digitalkameras und Herzschrittmachern.
Leiterplatte mit Aluminiumrückseite
Leiterplatte mit Aluminiumrückseite bezieht sich auf Leiterplatten mit Aluminium- oder Kupfersubstraten, während die meisten Leiterplatten üblicherweise aus Glasfaser bestehen. Sie bieten mehrere Vorteile: Erstens haben sie eine bessere thermische Effizienz, was sie zur idealen Wahl für Projekte mit komplexeren Schaltungen macht, da sie die Wärme auch nach längerem Betrieb problemlos ableiten können. Zweitens sind Aluminium-Leiterplatten im Vergleich zu Glasfaserplatten langlebiger. Drittens sind sie umweltfreundlich. Aluminiumplatten sind ungiftig, umweltfreundlich und leicht zu recyceln.
TDie Anwendungen von Leiterplatten
Medizintechnik
Von Herzschrittmachern über winzige Kameras für die minimalinvasive Chirurgie bis hin zu großen medizinischen Geräten wie Röntgengeräten und Computertomographen spielen Leiterplatten eine wichtige Rolle. Flexible und starrflexible Leiterplatten, die klein, leicht und hochdicht sind, ermöglichen beispielsweise die Herstellung kompakterer und leichterer medizinischer Geräte. Für einige komplexe medizinische Geräte sind starrflexible Leiterplatten besonders geeignet.
Luft- und Raumfahrt
Mit dem Fortschritt der Luft- und Raumfahrttechnologie steigt auch die Nachfrage nach Leiterplatten für Flugzeuge, Satelliten, Drohnen und andere Avioniksysteme. In diesen Anwendungen werden häufig kleine Leiterplatten mit komplexen Schaltkreisen eingesetzt. Am weitesten verbreitet sind starre, flexible und starrflexible Leiterplatten, die in Instrumententafeln, Flugsteuerungs-, Flugmanagement- und Sicherheitssystemen eingesetzt werden. Ihre kompakte und leichte Bauweise reduziert das Gesamtgewicht der Geräte und senkt so den Kraftstoffverbrauch.
Consumer Elektronik
Leiterplatten finden sich in elektronischen Geräten, die häufig im Haushalt und Büro verwendet werden, wie etwa Computern, Smartphones, Fernsehgeräten, Haushaltsgeräten, Unterhaltungssystemen usw. Diese Produkte stellen hohe Anforderungen an die Leiterplatten, beispielsweise an ihre Zuverlässigkeit, ihr Gewicht und ihre Wärmeableitungsleistung.
Industrielle Ausrüstung
Die meisten modernen Industrieanlagen werden elektronisch gesteuert, was zu einer steigenden Nachfrage nach Leiterplatten in der gesamten Branche führt. Anlagen wie Fertigungsanlagen, Messgeräte, Energieanlagen und Roboter benötigen Leiterplatten. Da Industrieanlagen üblicherweise in rauen Umgebungen betrieben werden, müssen Leiterplatten, die in industriellen Umgebungen eingesetzt werden, robust genug sein, um chemischen Einflüssen, Stößen, hohen Temperaturen und anderen widrigen Einflüssen standzuhalten.
Beleuchtung
Aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz und längeren Lebensdauer erfreuen sich Leuchtdioden auf verschiedenen Märkten immer größerer Beliebtheit, was zu einer zunehmenden Verwendung von LED-Leiterplatten führt, insbesondere von Leiterplatten mit Aluminiumrückseite, die im Vergleich zu anderen Leiterplattentypen eine bessere Wärmeableitung aufweisen.
Militär und Verteidigung
Auch Militär- und Verteidigungsausrüstung ist untrennbar mit Leiterplatten verbunden, die für Fahrzeuge, Computer, Kommunikations- und Überwachungsgeräte benötigt werden. Die in diesem Bereich eingesetzten Leiterplatten müssen sehr langlebig und zuverlässig sein und extremen Temperatur- und Wetterbedingungen standhalten.
Wie stellt man eine Leiterplatte her?
- Schritt 1 – PCB-Platinendesign
Vor der Fertigung erstellen wir zunächst ein PCB-Design basierend auf den Projektanforderungen. Das Design wird üblicherweise mithilfe von Computersoftware wie Altium Designer, OrCAD, Pads usw. erstellt. Anschließend konvertieren wir das Design in das Gerber-Format, das wichtige Informationen wie Bohrmuster, Bohrungen und Bauteilsymbole enthält.
- Schritt 2 – Drucken des Designs
Wir verwenden einen speziellen Drucker, einen sogenannten Plotter, um das Leiterplattendesign zu drucken. Der Plotter zeichnet sich durch hohe Präzision aus und kann Details und Schichten der Leiterplatten darstellen, was für Hersteller bei der Abbildung der Leiterplatten sehr hilfreich ist. Der Film wird in zwei Farben dargestellt: transparente und schwarze Tinte. Bei den inneren Schichten stellt die transparente Tinte die nichtleitenden Bereiche dar, die schwarze Tinte die leitenden Kupferbahnen und -schaltungen. Bei den äußeren Schichten ist die Bedeutung umgekehrt.
- Schritt 3 - Kupfer entfernen
Um die Herstellung der Leiterplatte fortzusetzen, müssen wir das überschüssige Kupfer in den inneren Schichten der Leiterplatte mithilfe des Kupferlösungsmittels entfernen, damit das gewünschte Kupfer erhalten bleibt. Die Menge des verwendeten Kupferätzlösungsmittels kann variieren. Beispielsweise erfordert eine große Leiterplatte mehr Kupfer und Zeit.
- Schritt 4 – Ebenenausrichtung
In diesem Schritt gelangt die Leiterplatte zum nächsten Schritt: der Lagenausrichtung. Sowohl die inneren als auch die äußeren Lagen müssen mithilfe einer optischen Stanzmaschine ausgerichtet werden, die einen Stift durch Löcher treiben kann, um die Lagen der Leiterplatte auszurichten.
- Schritt 5 – Inspektion
Fehler in den inneren Lagen lassen sich beim Zusammenfügen der Lagen nicht mehr korrigieren. Daher ist die Inspektion ein entscheidender Schritt. Die automatische optische Inspektionsmaschine stellt sicher, dass die Platinen keine Defekte aufweisen. Mithilfe eines Lasersensors scannt die Maschine die Lagen sorgfältig und erstellt ein digitales Bild zum Vergleich mit der ursprünglichen Gerber-Datei. Sollten während des Prozesses Unstimmigkeiten festgestellt werden, präsentiert die Maschine den Vergleich, um weitere Details zu erfahren.
- Schritt 6 - Laminieren der Schichten
Zunächst werden die Schichten mit Metallklammern fixiert, und die Prepreg-Schicht wird auf dem Ausrichtungsbecken platziert. Anschließend wird die Substratschicht auf das Prepreg gelegt, bevor die Kupferfolienschichten platziert werden. Weitere Prepreg-Schichten werden auf die Kupferschicht gelegt. Abschließend wird der Stapel mit Aluminiumfolie und Kupferpressplatte fertiggestellt.
- Schritt 7 – Pressen der Ebenen
Um diese Schichten zu pressen, müssen Stifte durch die Schichten gestanzt werden, um sie ausgerichtet zu halten. Anschließend wenden die Pressmaschinen Hitze und Druck auf die Schichten an, um das Epoxidharz im Inneren des Prepregs zu schmelzen und die Schichten miteinander zu verschmelzen.
- Schritt 8 – Bohren
Vor dem Bohren werden die Bohrstellen mit Röntgengeräten lokalisiert. Anschließend wird der computergesteuerte Bohrer eingesetzt, um Löcher in jede Schicht zu bohren. Nach dem Bohren wird der überschüssige Kupferdraht am Rand der Platte mit dem Konturwerkzeug entfernt.
- Schritt 9 – Plattieren
Nach dem Bohren wird die Leiterplatte galvanisiert. Wir verwenden die chemische Abscheidung, um alle Schichten miteinander zu verschmelzen. Anschließend wird die Platte mithilfe weiterer chemischer Lösungen gründlich gereinigt. Die Oberfläche der Platte wird mit einer dünnen Kupferschicht (ca. 1 Mikrometer) beschichtet, die in die Bohrlöcher eingebracht wird.
- Schritt 10 – Abbildung der äußeren Schicht
In diesem Schritt tragen wir vor der Bebilderung eine Schicht Fotolack auf die Außenschicht auf. Während des Prozesses ist darauf zu achten, dass die Schichtoberfläche in einem sterilen Raum isoliert wird, um Verunreinigungen zu vermeiden. Anschließend härten wir den Fotolack mit ultraviolettem Licht aus, wobei unerwünschter Fotolack entfernt wird.
- Schritt 11 – Plattieren
Genau wie in Schritt 9 müssen wir die Platte mit einer dünnen Kupferschicht beschichten. Anschließend wird sie mit einer dünnen Zinnschicht überzogen. Dabei entfernen wir das unerwünschte Kupfer und schützen das Kupfer der äußeren Schicht vor dem Abätzen im nächsten Schritt.
- Schritt 12 – Ätzen
Durch Auftragen der chemischen Lösung können wir in diesem Schritt unerwünschtes Kupfer entfernen, während das gewünschte, durch Zinn geschützte Kupfer erhalten bleibt. Dieser Schritt kann die leitenden Bereiche und Verbindungen der Leiterplatten herstellen.
- Schritt 13 – Auftragen der Lötstoppmaske
Vor dem Auftragen der Lötmaske müssen beide Seiten der Platte gereinigt werden. Anschließend wird eine Epoxid-Lötmaskentinte aufgetragen, um die Platte abzudecken. Anschließend wird die unerwünschte Lötmaske mit ultraviolettem Licht entfernt und die gewünschte Lötmaske im Ofen ausgehärtet.
- Schritt 14 – Siebdruck
In diesem Schritt drucken wir wichtige Informationen auf die Platine. Das ist ein sehr wichtiger Schritt. Sobald dieser abgeschlossen ist, wird die Leiterplatte zum letzten Beschichtungs- und Aushärtungsprozess weitergeleitet.
- Schritt 15 – Oberflächenbeschaffenheit
Je nach Bedarf kann die Leiterplatte mit einer lötfähigen Beschichtung versehen werden, die die Qualität des Lots verbessern kann.
- Schritt 16 - Testen
Vor der Auslieferung der Leiterplatte an den Kunden ist ein elektrischer Test der Leiterplatte erforderlich, um die Funktionalität der Leiterplatten zu prüfen und zu bestätigen, dass sie dem ursprünglichen Entwurf entsprechen.
Working mit MOKO für Ihre PCB-Board-Projekte
Die Entwicklung und Produktion von Leiterplatten ist ein sehr komplexer Prozess. Um die Qualität der Leiterplatte zu gewährleisten, ist die qualitativ hochwertige Ausführung jedes einzelnen Verbindungsstücks erforderlich, da Fehler in einem Verbindungsstück zum Ausfall der gesamten Leiterplatte führen können. Daher ist es sehr wichtig, einen professionellen Lieferanten zu finden.
MOKO Technology, ein führender Leiterplattenhersteller in China, beliefert seine Kunden seit 17 Jahren mit hochwertigen Leiterplatten. Dank unserer langjährigen Erfahrung sind wir in der Lage, verschiedenste Leiterplattenprojekte erfolgreich abzuwickeln. Darüber hinaus sind wir nach ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI und UL zertifiziert, wodurch die Qualität unserer Leiterplatten gewährleistet ist. Die tägliche Produktionskapazität für Leiterplatten bei MOKO beträgt 1000 Quadratmeter, und die Leiterplattenmontage kann 100,000,000 Einheiten pro Monat erreichen. Dadurch stellen wir sicher, dass wir Ihnen Leiterplatten in kürzester Zeit liefern können. Wenn Sie einen Leiterplattenhersteller suchen, der Ihre Anforderungen hinsichtlich Qualität und Preis stets erfüllt, ist MOKO Ihre erste Wahl.
