Warum PCB-Fertigung wichtig ist: Wichtige Einblicke in den Prozess

Um zu verstehen, wie eine Leiterplatte funktioniert und angewendet wird, ist es essenziell, den Fertigungsprozess zu kennen. Das Erlernen des PCB-Fertigungsprozesses vermittelt ein tieferes Verständnis der Funktionsweise der Schaltung. Der Herstellungsprozess führt in einige der grundlegendsten Konzepte des PCB-Designs ein.

Grundlegender Leiterplattenaufbau

Die PCB besteht aus mehreren Schichten, die auch den Fertigungsprozess beeinflussen. Die kritischen Schichten umfassen die Kupferschichten – hier befinden sich die Leiterbahnen, die die verschiedenen Bauteile verbinden.

Bei einer zweilagigen Leiterplatte gibt es eine obere und eine untere Kupferschicht. Dazwischen liegt ein dielektrisches Material aus Glasfaser – der Substrat, oft als FR4 bezeichnet.

Zusätzlich enthalten die meisten Platinen eine Schicht oberhalb und unterhalb des Kupfers: den Lötstopplack (Soldermask), ein kritischer Aspekt der PCB-Fertigung.

Lötstopplack (Soldermask)

Der Lötstopplack ist eine Isolierschicht auf dem Kupfer, damit Bauteile nicht miteinander in Kontakt kommen. Oft findet man obenauf eine Lagenbezeichnung (Silkscreen) – Text zur Identifikation der Bauteile auf der PCB.

Der Lötstopplack ist die grüne Schicht auf PCBs. Wo immer Kupfer freiliegt, kann Lötstopplack aufgebracht werden. Der Fertigungsprozess umfasst auch das Bohren von Durchkontaktierungen (Through-Holes).

Diese Löcher werden durch die Platte hindurch mit Kupfer galvanisiert. Hier werden Bauteile typischerweise verlötet. Es gibt weitere Bohrtypen, die Ingenieure als Vias bezeichnen.

Vias verbinden eine Leiterbahn auf einer Lage mit einer anderen. Betrachtet man eine Platine genau, sieht man hellere und dunklere grüne Bereiche. In den helleren Bereichen liegt Kupfer auf dem FR4-Substrat.

Lagenbezeichnung (Silkscreen)

Kupfer auf einer PCB liegt effektiv in großen Flächen und als Leiterbahnen. Der Silkscreen liegt auf der obersten Lage und verursacht die Reflexion der helleren Bereiche. Dunklere Bereiche sind reiner Lötstopplack und Substrat.

Fertigung einer mehrlagigen Platine

Bei einer mehrlagigen Platine handelt es sich um einen Stapel einzelner Platinen – man stapelt quasi eine Platine auf die andere. Ein Motherboard in einem Computer kann etwa 16 Lagen haben, was sehr komplex ist.

Bedeutung des Prozesses

Der PCB-Prozess ist äußerst komplex. Er umfasst zahlreiche Schritte, und es gibt riesige Platinen mit vielfältigen Designs, die durch die Fabrik fließen. Heute ermöglichen hochautomatisierte Großmaschinen die Produktion hoher Stückzahlen an Leiterplatten an einem einzigen Tag. Dieses Phänomen hat das Wachstum technologischer Innovationen weltweit erweitert und den mechanischen und elektronischen Fortschritt beschleunigt.