Warum werden bestückte Leiterplatten gedruckt?

Vor der Erfindung von Leiterplatten wurden elektronische Komponenten in einem Gerät manuell mit Drähten verbunden. Diese manuelle Konstruktion war für viele Herausforderungen im Fertigungssystem verantwortlich. Diese Schaltungen waren äußerst komplex und schwierig zu handhaben. Ganz zu schweigen davon, dass die Reparatur eines beschädigten Schaltkreises eine mühsame Aufgabe und oft nicht zuverlässig war. 1936 erkannte Paul Eisler, ein brillanter Ingenieur, der in einer Zeitungsfirma arbeitete, die Probleme der alten Leiterplattenbestückung.

Dies ermöglichte ihm, ein neues Konzept des Bedruckens von Leiterplatten zu entwickeln. Er stellte eine gedruckte Kupferschaltung auf einer nichtleitenden Platine vor. Dies bildete eine Platine mit Spuren, und auf diesen Spuren konnten Sie elektrische Komponenten anschließen. Die allererste hergestellte Leiterplatte sah überhaupt nicht wie eine moderne Leiterplatte aus, obwohl beide dem gleichen Mechanismus folgen. Moderne Leiterplatten sind viel anspruchsvoller, kleiner und komplexer.

Herstellungsprozess

Bei der heutigen Herstellung von Leiterplatten muss man von einem einfachen flachen Kupferblech ausgehen. Der Fertigungsprozess und die komplette Leiterplattenbestückung machen aus dem Kupferblech in detailgetreuer Weise eine anspruchsvolle Leiterplatte. Zu Beginn wird eine Schicht Kupferfolie auf eine flache Platte aus Glasfasermaterial laminiert. Das Glasfasermaterial bietet mechanischen Halt und verbleibt darin bis zum Ende des Herstellungsprozesses.

Bohrprozess

Sobald das Aluminiumblech angeordnet ist, wird es dem Bohrprozess unterzogen. In dieser Phase des Prozesses wird die gedruckte Schaltungsplatine Passlöchern auf jeder Seite der Platine unterzogen. Diese Löcher dienen als Referenzpunkt für die Ausrichtungsprozesse, die in der Fertigung vorankommen. Während die Grundplatte gebohrt wird, verwendet ein Ingenieur eine Computersimulationssoftware, um die Schaltung zu entwerfen.

Sie können viele computergestützte Plattformen finden, mit denen Sie Designdateien erstellen können, die als Gerber-Dateien bekannt sind. Diese Dateien enthalten 3D-Modelle des PCB-Designs. Diese Dateien bestimmen auch die Anordnung der Löcher, die die Bohrmaschine machen wird. Diese Löcher sind die Stellen, an denen die Komponenten platziert werden. Nach Abschluss des Bohrvorgangs wird die Platte einem Reinigungsprozess unterzogen. Durch die Reinigung können alle beim Bohren entstandenen Rückstände der Platte gelöscht werden.

Herstellung von Kupferspuren

Nachdem alle Löcher gebohrt wurden, können Sie mit den Kupferspuren fortfahren. Eine gute Möglichkeit, diese Kupferspuren zu erreichen, ist das Ätzen. Dies ist ein chemischer Prozess, bei dem Sie eine Widerstandsmaske verwenden müssen, um die Kupferplatten abzudecken. Diese Maske deckt die Platte leicht ab, da sie das gleiche Schaltungsmuster hat, das Sie wollen.

Taucht man diese Anordnung zufällig in eine 60 bis 120 Grad Celsius heiße Lauge, so löst sich der von der Widerstandsmaske unbedeckte Kupferbereich auf. Man kann auch sagen, dass es weggeätzt ist. Nachdem dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird auch die Schutzmaske, die die Leiterplatte bedeckte, im nächsten Vorgang abgewaschen.

Abschließende Gedanken

Wie Sie sehen können, verwenden Leiterplattenbaugruppen von heute häufig Oberflächendrucke und -designs. Gerber-Dateien richten alle Kupferbahnen in Form eines Drucks aus, was das Drucken zu einem wesentlichen Prozess von Leiterplattenbestückungen macht. Darüber hinaus trägt der Druckprozess auch zur Beschleunigung des Prozesses bei, was ideal für die Massenproduktion ist. Insgesamt hat der Druckprozess dazu beigetragen, Leiterplatten optimierter, genauer und standardisierter zu machen, was wiederum entscheidend für die Qualität der Leiterplatten war.