Warum Leiterplatten für moderne Elektronik unverzichtbar sind

Vor der Erfindung von Leiterplatten wurden elektronische Bauteile in Geräten manuell per Draht verbunden. Diese manuelle Konstruktion brachte viele Herausforderungen in der Fertigung mit sich. Die Schaltungen waren extrem komplex und schwer zu handhaben. Reparaturen defekter Schaltungen waren mühsam und oft unzuverlässig. 1936 erkannte Paul Eisler, ein brillanter Ingenieur bei einer Zeitung, die Probleme der alten Leiterplattenmontage.

Daraus entwickelte er das neue Konzept, Leiterbahnen auf eine nicht-leitende Platte zu drucken. Er führte eine gedruckte Kupferleiterbahn auf einem nicht-leitenden Board ein. Es entstand eine Platte mit Spuren, auf deren Oberfläche man elektrische Bauteile verbinden konnte. Die erste gefertigte PCB glich in nichts einer modernen PCB, obwohl beide dem gleichen Prinzip folgen. Moderne PCBs sind weitaus anspruchsvoller, kleiner und komplexer.

Fertigungsprozess

Bei der heutigen PCB-Fertigung beginnt man mit einem einfachen Kupferflachblatt. Der Fertigungsprozess und die komplette Leiterplattenmontage wandeln das Kupferblatt in eine anspruchsvolle Leiterplatte um. Zunächst wird eine Kupferfolie auf ein flaches Glasfasermaterial laminiert. Das Glasfasermaterial bietet mechanischen Halt und bleibt bis zum Prozessende erhalten.

Bohrprozess

Nach Anordnung des Aluminiumblatts folgt der Bohrprozess. In diesem Stadium werden Registrierungslöcher an beiden Seiten der Platine gebohrt. Diese dienen als Referenzpunkte für die nachfolgenden Ausrichtungsprozesse. Während das Grundboard gebohrt wird, nutzt ein Ingenieur CAD-Software zum Schaltungsdesign.

Es gibt viele CAD-Plattformen, um Design-Dateien (Gerber-Files) zu erstellen. Diese enthalten 3D-Modelle des PCB-Designs und definieren die Bohrlochanordnung der Bohrmaschine. Hier werden die Bauteile platziert. Nach dem Bohren folgt ein Reinigungsprozess, um Bohrrückstände zu entfernen.

Herstellung der Kupferleiterbahnen

Nach dem Bohren aller Löcher geht es an die Kupferleiterbahnen. Ein gängiges Verfahren ist das Ätzen – ein chemischer Prozess, bei dem ein resistenter Maskenlack die Kupferplatten abdeckt. Die Maske hat exakt das gewünschte Schaltungsmuster.

Taucht man diese Anordnung in eine alkalische Lösung bei 60–120 °C, löst sich der von der Maske nicht bedeckte Kupferbereich auf – er wird weggeätzt. Nach Abschluss wird die Schutzmaske im nächsten Schritt abgewaschen.

Abschließende Gedanken

Wie man sieht, nutzen heutige Leiterplattenmontagen weitgehend Oberflächenprints und -designs. Gerber-Files richten alle Kupferleiterbahnen als Print aus, was den Druckprozess zum Kern der Leiterplattenmontage macht. Der Druckprozess beschleunigt die Fertigung – ideal für Massenproduktion. Insgesamt machte der Druckprozess PCBs optimierter, präziser und standardisierter, was entscheidend für die Platinenqualität war.