Willkommen bei dem Experten fÜr die Leiterplatte

Wofür braucht man eine Leiterplatte?

Die Leiterplatte, oder auch Platine, ist die Basis einer jeden elektronischen Schaltung. Sie begegnet uns nahezu in jeder Alltagssituation. Und genau dort, wo wir mit Elektronik in Kontakt kommen, stoßen wir auch (fast) immer auf eine, meist in einem Gehäuse eingebaute, oder vergossene Leiterplatte. Ob es die Scannerkasse im Supermarkt, das Telefon auf der Arbeit oder die Waschmaschine zu Hause ist mindestens eine Leiterplatte darin versteckt!

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Was macht eine Leiterplatte aus?

Die klassische Leiterplatte kommt normalerweise in grüner Farbe daher, in Europa meistens in Mattgrün, in Fernost meist in einem glänzenden Hellgrün. Diese Farbe erhält die Leiterplatte durch das Aufbringen des sogenannten Lötstopplackes. Der wird im Herstellungsprozess der Leiterplatte nach der Leiterbildbelichtung und Galvanisierung der Bohrungen, sowie der Leiterzüge ber die Oberflächen als photosensibler Polymerharz gegossen und durch UV-Licht ausgehärtet. Lediglich an den Stellen, wo sich Bauteile und Befestigungsbohrungen befinden, ist die Leiterplatte lackfrei. Sollte der Lötstopplack auf der Leiterplatte früher lediglich verhindern, dass Zinnbrücken von einem Bauteil zum anderen entstehen (deswegen auch Lötstopp-Lack), so dient er heute mehr und mehr als Korrosionsschutz und erhöht die elektrische Durchschlagsfestigkeit bei hohen elektrischen Ladungsdifferenzen auf und um die Leiterplatte. Mehr und mehr gibt es Leiterplatten übrigens auch in Weiß, da sie gerne als Reflexionsfarbe vor allem für LED-Anwendungen eingesetzt werden.

Mit der zunehmenden Miniaturisierung von Bauteilen und Mikrochips, und der Möglichkeit immer kleinere elektronische Geräte mit immer mehr Funktionen zu bauen, steigen auch die Ansprüche an die Miniaturisierung der Leiterplatte. Je mehr Funktionen auf der Leiterplatte untergebracht werden können, umso größer wird die Herausforderung ein elektrisches Signal unterbrechungsfrei, d.h. ohne eine andere Leiterbahn zu kreuzen, oder zu berühren, also von einem Ort zum anderen zu transportieren. Gelang dies in den 70iger Jahren für die meisten elektronischen Anwendungen noch bei einlagigen Leiterplatten, so gibt es heute schon ultradünne Leiterplatten mit bis zu 24 Lagen, d.h. es befinden sich darauf bis zu 24 Ebenen mit bis zu nur 50 my ultradünnen Leiterzügen. Die Lagen der Leiterplatte werden dann über hauchdünne Mikrobohrungen (so genannte Vias) verbunden, an deren Lochwänden elektrolytisch Kupfer abgeschieden wird. Sie funktionieren sozusagen wie Leiterbahnen in der Vertikalen und verbinden auf der Leiterplatte die Leiterzüge auf den einzelnen Lagenebenen. Gleichzeitig werden Bohrungen auf der Leiterplatte aber auch eingesetzt, um Widerstände, Kondensatoren etc. darin zu befestigen (radiale Bestückung) oder aber auch zur Wärmeableitung von Leistungsstrom.

Wie baut man eine Leiterplatte?

Damit Bauteile auch auf der Leiterplatte halten, dient als Verbundstoff meistens eine Zinnlegierung, die in früheren Zeiten auch Blei enthielt, das aber mittlerweile nur noch in ausgewählten Anwendungen auf der Leiterplatte zum Einsatz kommt. Dies wird bei der klassischen Leiterplatte in einer sehr heißen Schmelze (bis zu 275 C°) eingetaucht (genannt auch Heissluftverzinnung oder auch Hot-Air-Leveling, kurz HAL) und bleibt durch unterschiedliche chemische Vorbehandlungen und durch Abblasprozesse nur noch an den Stellen haften, die frei vom Lötstopplack sind. Das sind meistens Befestigungsbohrungen und die sogenannten Pads, auf denen die Füßchen von nur oberflächenmontierbaren (SMD-)Bauteilen - wie z.B. Mikroprozessoren - aufgeschmolzen werden. Es gibt aber auch noch chemisch hochkomplexe Oberflächenverfahren wie

• chemisch Nickel Gold (Nipau oder ENIG)
• chemisch Zinn (chem.Sn), oder neuerdings auch
• chem. Palladium

die die Kupferoberfläche ganz plan versiegeln, damit extrem feine Bauteile höchstpräzise aufgebracht werden können. Diese Oberflächen habe in erster Linie nur eine Oxidationsschutzfunktion für die Pad Oberflächen. Die Verbindung der Bauteile zur Leiterplatte findet in erster Linie dann über die Lotpaste statt, die vor der Bauteilbestückung auf die Leiterplatte aufgedruckt wird. Die Heissluftverzinnung der Leiterplatte ist jedoch deutlich günstiger und für eine Vielzahl von Standard - Leiterplatten universell einsetzbar. Da sich für elektrische und elektronische Anwendungen immer neue Einsatzgebiete erschließen so wie es jetzt die Elektrifizierung der Fahrzeuge ist und morgen die Steuerung und Regelung sämtlicher Haustechnik ist die Leiterplatte noch lange nicht am Ende ihrer Entwicklung und ihrer Einsatzgebiete.