Leiterplatten: Ein essentielles Bauteil in der Elektronik

Leiterplatten sind wahrscheinlich das wichtigste Bauteil bei elektronischen Geräten. Egal, um welches Haushalts- oder Unterhaltungsgerät es sich dreht, überall ist die Elektronik entscheidend, deren Grundgerüst auf den Leiterplatten aufbaut. Größe und Detailgenauigkeit können zwar je nach Anwendung variieren, doch der Grundaufbau dieser immer kleiner und feiner werdenden Platten hat sich seit dem ersten offiziellen Patent im Jahre 1943 kaum verändert. Ein Beweis für die Importanz dieser kleinen Platten.

Was genau ist die Leiterplatte?

Eine Leiterplatte ist das Trägerelement, ohne das die Funktionalität der unterschiedlichsten elektronischen Geräte nicht garantiert werden kann. Die Platinen oder Leiterplatten werden aus einem nicht leitenden Material hergestellt. Dafür infrage kommt beispielsweise Epoxidharz. Farblich gibt es keine Vorschriften, vielen kommt jedoch das markante Grün in den Sinn, dass gern eingesetzt wird.

Wie funktioniert eine Leiterplatte?

In der Platte befinden sich sehr dünne Leiterbahnen, die in einem auf PCB Manufacturing spezialisierten Unternehmen eingebettet werden. Je nach Anforderung der auftraggebenden Firma wird vor der eigentlichen Produktion das PCB Design angefertigt. Wo kommen welche Schaltkreise, Dioden oder Widerstände hin, damit das elektronische Gerät problemlos funktioniert? Diesen Punkt klären die Spezialisten im Designprozess.

Ist das Design erstellt, wird die Leiterplatte im PCB Manufacturing Prozess hergestellt. Einseitig oder beidseitig können die Elemente angebracht und mit kleinen Bohrlöchern verbunden werden. Die integrierten Kupferleiterbahnen ersetzen die Kabel und ermöglichen eine sehr feine und kleine Gesamtgröße der Platine.

Herstellung von Leiterplatten

Zur Herstellung einer Leiterplatte kommen hauptsächlich zwei unterschiedliche Techniken zum Einsatz:

Siebdrucktechnik

Bei der Siebdrucktechnik wird eine Schablone auf die Basisplatte aufgelegt, die an den entsprechenden Stellen geschlossen ist. Über den Pressvorgang des Siebdrucks wird nur dort die Druckfarbe aufgebracht, wo keine Folie vorhanden ist. Anschließend wird die Platte geätzt, um das endgültige Design zu erhalten. Diese Form der Herstellung ist besonders wirtschaftlich.

Fototechnik

Die Fototechnik ist eine zweite Variante, Leiterplatten herzustellen. In diesem Fall werden die Platinen mit einer dünnen Schicht aus Kupfer überzogen. Danach wird ein UV-lichtempfindlicher Lack übergezogen. Das Fotonegativ des gewünschten Designs wird im Maßstab 1:1 mit einer UV-Lampe auf die Leiterplatte projiziert. Das Design ist nun auf der Kupferschicht deutlich sichtbar. Jetzt folgt das Ätzbad, welches nur die beleuchteten Linien stehen lässt, ganz nach der Vorlage des Fotos.

Die eigentliche Montage aller elektronischen Elemente wird in der Fachsprache als PCB Assembly bezeichnet – die PCB Montage. Alle verwendeten Bauteile werden mit kleinen Lötpunkten eines leitfähigen Materials zusammengefügt, damit der Strom fließen kann.

Wo wird die Leiterplatte eingesetzt?

Leiterplatten finden praktisch in allen elektronischen Geräten Anwendung. Angefangen bei der kleinen LED-Leuchte bis hin zum Smartphone, modernen Küchengeräten und hochkomplexen Maschinen in der Industrie. Dabei steigen die Komplexität und die Anforderung an die Geräte und somit an die elektronischen Schaltkreise immer weiter an. Immer kleiner und immer feiner werden die Bauteile, sodass leistungsstarke, kompakte Geräte gefertigt werden können.

Wie sieht die Zukunft der Leiterplatten aus?

Seit ihrer Erfindung haben sich die Leiterplatten im Grundkonzept kaum verändert. Dieses System wird sich auch in Zukunft aller Wahrscheinlichkeit nach behaupten. Dabei muss jedoch davon ausgegangen werden, dass die Leiterplatten, obwohl jetzt schon sehr filigran und komplex, noch weiter optimiert werden, um den neuen Technologien zu dienen.

Innovative und richtungsweisende Technologien wie beispielsweise die künstliche Intelligenz sind auf diese Art von Schaltkreisen angewiesen. Automatisierte Automobile, smarte Haushaltsgeräte, Faltbare Smartphones, die nur wenige Millimeter breit sind, alles ist möglich mit hauchdünnen Leiterplatten.

Fazit

Leiterplatten sind das Herz eines jeden elektronischen Gerätes. Unternehmen, die sich auf die Herstellung und die Weiterentwicklung dieses Basiselementes konzentrieren, sind im Wesentlichen am technischen Fortschritt beteiligt. Immer kleinere und leistungsfähigere Bauteile können erzeugt werden, die die Zukunftsvisionen der Ingenieure und Designer ermöglichen.