▷ Was ist eine Platine oder Leiterplatte? verwenden, wie es gemacht wird

Haben Sie jemals den Begriff PCB oder Integrated Circuit Board gehört ? Wenn Sie nicht wissen, was es ist, werden wir es Ihnen in diesem Artikel erklären. Während Sie diesen Artikel lesen, sind Sie von Leiterplatten umgeben. Sie haben mehrere auf Ihrem PC, Monitor, Maus und auch auf Ihrem Handy. Jedes elektronische Element besteht aus einer Leiterplatte oder zumindest ihren "inneren Organen".

Inhaltsverzeichnis

Die Verwendung von Leiterplatten war ein großer Schritt in der Entwicklung elektronischer Geräte, da sie eine innovative Methode zum Verbinden von Elementen ohne Verwendung von Elektrokabeln darstellten. Die heutige Welt wäre ohne die Erfindung der Leiterplatten nicht dieselbe. Lassen Sie uns also sehen, was sie sind und wie sie hergestellt werden

Was ist eine Leiterplatte?

PCB ist das Akronym für Printed Circuit Board, aber wir verwenden das Akronym in Englisch (Printed Circuit Board), um es beispielsweise nicht mit den PCI-Steckplätzen unseres PCs zu verwechseln.

Nun, eine Leiterplatte ist im Grunde eine physische Unterstützung, bei der elektronische und elektrische Komponenten installiert und miteinander verbunden werden. Diese Komponenten können Chips, Kondensatoren, Dioden, Widerstände, Anschlüsse usw. sein. Wenn Sie sich einen Computer im Inneren ansehen, werden Sie feststellen, dass mehrere flache Platinen mit vielen darauf geklebten Komponenten vorhanden sind. Es handelt sich um eine Hauptplatine , die aus einer Leiterplatte und den von uns erwähnten Komponenten besteht

Um jedes Element auf einer Leiterplatte zu verbinden, verwenden wir eine Reihe extrem dünner Kupferleitschienen, die eine Schiene und einen Leiter erzeugen, als wäre es ein Kabel. In den einfachsten Schaltkreisen haben wir nur leitende Spuren auf einer oder beiden Seiten der Leiterplatte, aber in vollständigeren haben wir elektrische Spuren und sogar Komponenten, die in mehreren Schichten gestapelt sind.

Die Hauptstütze für diese Schienen und Komponenten ist eine Kombination aus Glasfaser, die mit Keramikmaterialien, Harzen, Kunststoff und anderen nicht leitenden Elementen verstärkt ist. Obwohl derzeit Komponenten wie Zelluloid- und leitfähige Lackschienen zur Herstellung flexibler Leiterplatten verwendet werden.

Die erste integrierte Leiterplatte wurde 1936 von Ingenieur Paul Eisler von Hand gebaut und von einem Radio verwendet. Von dort aus wurden die Prozesse für die Herstellung in großem Maßstab automatisiert, zuerst mit Radios und dann mit allen Arten von Komponenten.

Was ist in einer Leiterplatte?

Gedruckte Schaltungen bestehen aus einer Reihe von leitenden Schichten, die zumindest die komplexesten sind. Jede dieser leitenden Schichten ist durch ein Isoliermaterial getrennt, das als Substrat bezeichnet wird. Durchkontaktierungen werden verwendet, um mehrschichtige Spuren zu verbinden , die vollständig durch die Leiterplatte oder nur bis zu einer bestimmten Tiefe verlaufen können.

Das Substrat kann unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, jedoch immer aus nicht leitenden Materialien, so dass jede der elektrischen Spuren ihr eigenes Signal und ihre eigene Spannung führt. Das derzeit am weitesten verbreitete ist Pértinax, ein mit Harz überzogenes Papier, das sehr einfach zu handhaben und zu bearbeiten ist. In Hochleistungsgeräten wird jedoch eine Verbindung namens FR-4 verwendet, bei der es sich um ein feuerfestes, harzbeschichtetes Glasfasermaterial handelt.

Die elektronischen Komponenten werden ihrerseits fast immer in den Außenbereich der Leiterplatten gebracht und auf beiden Seiten installiert, um ihre Erweiterung voll ausnutzen zu können. Vor dem Erstellen der elektrischen Spuren werden die verschiedenen Schichten der Leiterplatte nur durch das Substrat und einige sehr dünne Kupferbleche oder anderes leitfähiges Material gebildet, und diese werden durch eine Maschine ähnlich einem Drucker erzeugt und durch einen fairen Prozess lang und komplex.

PCB-Erstellungsprozess

Wir wissen bereits, woraus integrierte Leiterplatten bestehen, aber es wäre sehr interessant zu wissen, wie sie hergestellt werden. Darüber hinaus können wir durch den Kauf einer dieser Karten selbst eine integrierte Basisschaltung erstellen, aber natürlich unterscheidet sich der Prozess erheblich von dem, was tatsächlich verwendet wird.

PCB-Design mit Software

Alles beginnt mit dem Entwurf der Leiterplatte, der Verfolgung der zum Verbinden der Komponenten erforderlichen elektrischen Spuren sowie der Auflistung, wie viele Schichten erforderlich sind, um alle für die Komponenten erforderlichen Verbindungen zu generieren.

Dieser Prozess wird mit CAM- Computersoftware wie TinyCAD oder DesignSpark PCB durchgeführt, die in technischen Berufen weit verbreitet ist. Es werden nicht nur elektrische Schienen entworfen, sondern es werden auch verschiedene Beschriftungen erstellt, um installierte Komponenten aufzulisten und jeden Stecker zu identifizieren.

Alle notwendigen Schritte im Entwicklungsprozess werden dokumentiert, damit der Hersteller genau weiß, was zu tun ist, wenn das Projekt an Sie versendet wird.

Siebdruck und fotografisches Layout

Nach dem Entwurf geben wir das Projekt jetzt direkt an den Hersteller weiter. Dort beginnt die physische Erstellung einer Leiterplatte. Der folgende Vorgang wird als fotografische Verfolgung bezeichnet, wobei ein druckerähnlicher Maschinenlaser (Fotoplotter) einen Graphen mit den Verbindungsmasken der elektronischen Elemente verfolgt.

Hierzu wird ein dünnes Blech aus leitendem Metall von etwa 7 Tausendstel Zoll verwendet. Diese Masken dienen später dazu zu bestimmen, wo die elektronischen Komponenten geklebt werden. In fortgeschritteneren Prozessen wird dieser Prozess direkt auf der Leiterplatte mit einem Drucker ausgeführt, der die Verbindungsmasken mit diesem Metall graviert.

Innenschichtdruck

Als nächstes werden die verschiedenen internen elektrischen Spuren mit einer speziellen Verbindung auf die Leiterplatte gedruckt. Dies beinhaltet das "Malen" eines Negativs der elektrischen Spuren auf dem Blatt, um ein leitendes Muster mit einem lichtempfindlichen oder trockenen Filmmaterial zu erzeugen. Nun, dieser Film, der erzeugt wurde, wird einem Laser oder ultraviolettem Licht ausgesetzt, um das überschüssige Material zu entfernen und somit ein Negativ der endgültigen Schaltung zu erzeugen.

Dieser Vorgang wird ausgeführt, wenn die Leiterplatte interne Schichten mit leitenden Spuren aufweist. Darüber hinaus wird dieser Vorgang dann auf den äußeren Schichten der Leiterplatte wiederholt, um die endgültigen Kupferspuren gemäß dem Schaltungsdesign zu erzeugen.

Inspektion und Überprüfung (AOI)

Sobald die verschiedenen Schichten der leitenden Schienen hergestellt wurden, überprüft eine Maschine , ob sie alle korrekt sind und gut funktionieren. Dies erfolgt automatisch durch Vergleichen des Originaldesigns mit dem physischen Druck, um nach Kurzschlüssen oder unterbrochenen Spuren zu suchen.

Rostfilm und Laminierung

Jedes der mit den leitenden Spuren bedruckten Blätter wird einer Oxidbehandlung unterzogen, um die Fähigkeiten und die Haltbarkeit der Kupferspuren jeder Schicht zu verbessern.

Dank des Verfahrens wird die Delaminierung der verschiedenen leitenden Schichten und Spuren auf besonders empfindlichen Leiterplatten oder mit einer großen Anzahl von Komponenten wie denen von Computern vermieden.

Als nächstes wird die endgültige Leiterplatte hergestellt, wobei jede der Schaltungsschichten mittels Glasfaserplatten mit Epoxidharz, Pértinax oder einem anderen verwendeten Verfahren verbunden wird. All dies wird mittels einer hydraulischen Presse perfekt verklebt und so erhalten wir die integrierte Leiterplatte.

Löcher bohren

In jedem Fall müssen wir durch Bohren eine Reihe von Löchern in die Leiterplatten bohren , um die verschiedenen Kupferschichten und -bahnen verbinden zu können. Wir benötigen auch vollständige Perforationen, um elektronische Elemente oder verschiedene Anschlüsse oder Erweiterungsschlitze aufnehmen zu können.

Der Bohrvorgang muss äußerst präzise sein, um die Unversehrtheit der Leiterplatte zu gewährleisten. Daher werden Wolframcarbidköpfe für das härteste Material verwendet, das es gibt.

Metallische Löcher

Damit diese Löcher eine Kommunikation mit den verschiedenen internen Spuren herstellen können, ist ein Beschichtungsprozess mit einem dünnen Kupferfilm erforderlich, um die erforderliche Leitfähigkeit bereitzustellen. Diese Furniere werden zwischen 40 und 60 Millionstel Zoll groß sein.

Die Leiterplatte ist jetzt bereit, die Kupferspuren an den Außenseiten zu verfolgen.

Außenbahn und Galvanik

Jetzt erstellen wir die äußeren leitenden Spuren, und dazu folgen wir dem gleichen Verfahren wie beim Erstellen der internen Spuren. Zuerst erzeugen wir den Trockenfilm als Negativ des endgültigen Kreislaufs. Dann werden unter Verwendung eines Lasers die Räume erzeugt, in denen das Kupfer abgeschieden werden soll, um die leitenden Spuren zu erzeugen.

Und dann wird die Leiterplatte einem Galvanikprozess unterzogen, bei dem das Kupfer in die Bereiche geklebt wird, die frei von trockener Folie sind, und so die elektrischen Spuren der Leiterplatte gebildet werden. Die Leiterplatte befindet sich in einem Kupferbad und wird elektrolytisch mit den leitenden Mustern verbunden, um Spuren von nur 0, 001 Zoll zu erzeugen.

Dann wird eine weitere Schicht Zinn auf das Kupfer gelegt, um diesen chemischen Angriff zu schützen, wenn wir zum SES-Prozess oder " Strip-Etch-Strip " gehen.

Streifenätzstreifen

Dies ist der vorletzte Schritt. Das überschüssige Kupfer wird von der Leiterplatte entfernt. Das überschüssige Kupfer ist dasjenige, das wir nicht in Zinn getaucht haben. Auf diese Weise bleibt nur das zinngeschützte Kupfer übrig.

Anschließend müssen wir auch das Zinn durch eine chemische Behandlung entfernen, um schließlich nur die Kupferspuren zu hinterlassen, die schließlich diejenigen sind, die Komponenten verbinden und den Strom transportieren.

Jetzt überprüft ein anderer AOI-Prozess, ob alles korrekt ist, um die Maske und die Legende endgültig aufzuzeichnen.

Lötmaske und Legende

Schließlich wird eine Lötmaske auf die elektronische Leiterplatte aufgebracht, damit die Komponenten später korrekt und genau dort an die Schienen gelötet werden können.

Anschließend wird auch die zusammengesetzte Legende gedruckt, die Informationen, die der Designer auf der Leiterplatte bereitstellen wollte, wie z. B. der Name der Steckverbinder, der Elementcode usw. Darüber hinaus wird das endgültige Design der Leiterplatte auch mit den Farben hergestellt, die der Hersteller geben möchte, wie wir auf den Gaming-Motherboards usw. sehen.

Bauteilschweißen und Abschlusstests

Die Leiterplatte ist fertig und nur die Komponenten werden mit hochpräzisen Roboterarmen und den entsprechenden Steckplätzen hinzugefügt. Auf diese Weise kann die Karte elektrisch getestet werden und überprüft werden, ob sie ordnungsgemäß funktioniert.

Wir werden auch die Verbindungsmasken hinzufügen, um diese Elemente korrekt zu schweißen.

Fazit und letzte Worte

Nun, hier geht es darum, was eine Leiterplatte ist und wie sie hergestellt wird. Wie Sie sehen, ist der Prozess recht komplex und erfordert viele Schritte. Wir müssen berücksichtigen, dass die Genauigkeit maximal sein muss, damit er später wie erwartet funktioniert.

Leiterplatten werden immer komplexer, mit dünneren und dichteren Spuren, um eine große Anzahl von Komponenten auf kleinstem Raum aufnehmen zu können.

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