Wie man eine Leiterplatte druckt

Dieser Artikel zeigt Ihnen, wie Sie eine Leiterplatte drucken können. Sie erfahren auch etwas über Materialien, Funktionen und die Überprüfung der Designregeln. Sie werden in der Lage sein, Ihre eigene Leiterplatte in wenigen Stunden zu erstellen. Der nächste Schritt besteht darin, die Leiterplatte für den Ätzprozess vorzubereiten. Zuerst müssen Sie das überflüssige Kupfer vom Kern abschneiden. Dann müssen Sie das Kupfer, das einer Chemikalie ausgesetzt werden soll, abdecken.

Gedruckte Leiterplatte

Eine Leiterplatte ist eine starre, flache Platte, auf der die elektronischen Bauteile eines Geräts untergebracht sind. Sie besteht aus mehreren Schichten, die über Kupferbahnen miteinander verbunden sind. Gedruckte Leiterplatten werden häufig in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet. Es gibt zwei Grundtypen von Leiterplatten: die Hauptsystemplatine, auch Motherboard genannt, und kleinere Platinen, die in die Steckplätze der Hauptplatine eingesteckt werden. Ein weiterer Typ ist die flexible Leiterplatte.

Gedruckte Leiterplatten werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, darunter auch Kupfer. Sie sind fast immer paarweise angeordnet. Die Anzahl der Lagen und der Aufbau der Verbindungen geben einen Hinweis auf die Komplexität einer Leiterplatte. In der Regel ermöglichen mehr Lagen eine größere Flexibilität beim Routing und eine bessere Kontrolle der Signalintegrität. Mehr Lagen erhöhen jedoch auch die Kosten und die Komplexität des Herstellungsprozesses. Die Anzahl der Durchkontaktierungen auf einer Leiterplatte ist ebenfalls wichtig für die Bestimmung der Größe und Komplexität der Leiterplatte. Durchkontaktierungen werden verwendet, um Signale von komplexen ICs abzuleiten.

Funktionen

Gedruckte Leiterplatten (PCB) sind die Grundlage der meisten elektronischen Geräte. Diese Platten bestehen aus Kupfer und bieten mechanische Unterstützung und elektronische Leitungen für die elektronischen Komponenten, aus denen das Gerät besteht. Diese Leiterplatten gibt es schon fast so lange wie die Technik selbst. Daher sind sie für viele verschiedene elektronische Anwendungen unverzichtbar, von Fernsehern bis zu Taschenrechnern.

Eine Leiterplatte besteht aus mehreren Schichten aus leitendem und isolierendem Material. Die leitenden Schichten sind in der Regel Kupferbleche, die auf ein nichtleitendes Substrat laminiert sind. Diese Schichten dienen der Steuerung des elektrischen Stromflusses.

Überprüfung der Entwurfsregeln

Einer der wichtigsten Schritte vor dem Druck einer Leiterplatte ist die Überprüfung der Designregeln. Mit diesem Verfahren können die Konstrukteure sicherstellen, dass der von ihnen erstellte Entwurf alle erforderlichen Fertigungs- und Abmessungstoleranzen einhält. Da es im Fertigungsprozess immer zu Abweichungen kommen wird, müssen die Designer diese in ihren Entwürfen berücksichtigen. Dieser Spielraum erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Teile einwandfrei funktionieren.

Die Durchführung dieser Prüfung ist eine gute Angewohnheit, die man beim Entwurf einer Leiterplatte befolgen sollte. Ein PCB-Design kann komplex und zeitaufwändig sein. Eine Überprüfung der Designregeln kann Ihnen viel Zeit und Mühe ersparen.

Steifigkeit

Eine starre Leiterplatte wird aus mehreren Schichten leitender Materialien hergestellt, die auf beiden Seiten gleich dick sind. Es handelt sich um eine vielseitige Designoption, bei der geätzte Kupferbleche und Verbindungspfade zur Unterstützung der elektrischen Komponenten verwendet werden. Diese Art von Leiterplatte kann mit einem Tintenstrahl- oder Laserdrucker entworfen und bedruckt werden. Der wichtigste Faktor bei der Erstellung einer starren Leiterplatte ist, dass sich alle elektrischen Komponenten an der gleichen Stelle befinden.

Starre Leiterplatten haben zwar ein breites Einsatzspektrum, sind aber nicht für jedes Design geeignet. Medizinische Geräte beispielsweise sind oft hoher Feuchtigkeit und ungünstigen Temperaturen ausgesetzt. Starre Leiterplatten sind jedoch eine bevorzugte Lösung in Branchen, in denen die Komponenten an ihrem Platz bleiben müssen, wie z. B. in Cockpits von Flugzeugen und Hilfstriebwerken.

Farbloser Druck

Wenn Sie eine Leiterplatte bedrucken möchten, ohne farbige Tinte zu verwenden, gibt es verschiedene Methoden. Beim Leiterplattendruck wird eine durchsichtige Folie mit einer lichtempfindlichen Schicht darüber aufgetragen. Die Folie enthält Chemikalien, die mit ultravioletten Strahlen reagieren und den darunter liegenden Fotoresist härten. Die Klarsichtfolie lässt Licht in bestimmte Bereiche der Leiterplatte eindringen, und der Fotoresist auf dem darunter liegenden Kupfer härtet aus. Anschließend wird die Folie mit einer alkalischen Lösung gereinigt.

Tintenstrahldruck

Der Tintenstrahldruck ist eine neue Art der Herstellung von Leiterplatten. Er macht die teure und zeitaufwändige Fotobearbeitung und andere Schritte im Herstellungsprozess überflüssig. Das Verfahren reduziert auch den Materialabfall, da die Notwendigkeit von Fotomasken und die damit verbundenen Kosten und Lagerungsanforderungen entfallen. Dank seiner Fähigkeit zum Direktdruck können Leiterbahnen auf eine Platine gedruckt werden, ohne das Material zu ätzen.

Der Prozess des Tintenstrahldruckens einer Leiterplatte ist nicht schwer und kann mit einem Laserdrucker oder einem Thermodrucker durchgeführt werden. Tintenstrahltinten können Strukturen von 75 um oder weniger erzeugen. Sie sind auch chemisch beständig und klebfrei. Ihre Härte liegt im Bereich von drei bis vier H, was sie gegen viele gängige Ätzmittel resistent macht.

Herstellung von Verbindungen auf einer Leiterplatte

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Verbindungen auf einer Leiterplatte herzustellen. Dieser Artikel befasst sich mit verschiedenen Methoden, z. B. der Verwendung eines Löttopfes und von Mousebites. Diese Methode ist auch beim Anschluss von Bauteilen oder beim Testen von Bauteilen nützlich. Der Prozess ist nicht kompliziert und erfordert nur wenig Wissen. Es ist am besten, die Anweisungen sorgfältig zu befolgen, bevor man beginnt.

Lötpaste

Lötpaste wird in der Prototypen- und Massenbestückung von Leiterplatten verwendet, um elektrische Verbindungen auf Leiterplatten herzustellen. Eine Schablone leitet die Lotpaste in die gewünschten Bereiche. Die Paste sollte in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen werden. Dadurch wird verhindert, dass sie die gesamte Leiterplatte bedeckt, was zum Abfallen von Bauteilen führen kann. Die Paste sollte vor der Verwendung eine Temperatur von 22 bis 28 Grad erreichen. Wenn die Paste zu kalt ist, haftet sie nicht auf der Leiterplatte und die Bauteile können abfallen. Die Paste darf nicht erhitzt werden, um die Temperatur schnell zu erhöhen. Man muss sie langsam abkühlen lassen.

Die Hersteller von Lötpasten geben Empfehlungen für das Reflow-Temperaturprofil. Das ideale Temperaturprofil beinhaltet einen allmählichen Temperaturanstieg, durch den das Flussmittel aktiviert wird. Das Lot schmilzt, sobald das Flussmittel aktiviert ist. Diese Zeitspanne, die so genannte Time Above Liquidus (TAL), muss von einer schnellen Abkühlphase begleitet werden.

Löttopf

Bevor Sie mit dem Löten Ihrer Leiterplattenverbindungen beginnen, müssen Sie den Löttopf auf die richtige Temperatur einstellen. Die ideale Temperatur liegt zwischen 250 und 260 Grad Celsius. Vergewissern Sie sich, dass das Lot die richtige Temperatur hat, indem Sie einen Zeitungsstreifen in den Löttopf legen und die Farbveränderung beobachten. Das Lot sollte leicht bräunlich erscheinen, während schwarz, flammend oder keine Veränderung als schlecht angesehen wird. Vergewissern Sie sich, dass das Lot die richtige Konsistenz hat und frei von Krätze ist, d. h. einer stumpfen oder korrodierten Oberfläche. Wenn Sie diese Temperatur nicht erreichen, müssen Sie mehr Lot hinzufügen und weiterarbeiten, bis Sie die gewünschte Temperatur erreicht haben.

Ein Löttopf 10 hat im Allgemeinen eine rechteckige Form und einen Einlass- und einen Auslasstunnel. Er enthält auch eine Pumpvorrichtung, die das Lot in Wellen pumpt. Bei dieser Art von Topf werden ein Motor und ein Riemenantrieb verwendet, um ein Laufrad anzutreiben, das sich im unteren Teil des Topfes befindet. Die Pumpvorrichtung besteht aus einer Dichtungsklappe, die sich über dem Eingangs- und Ausgangstunnel befindet, und einem oberen Teil, der isoliert ist. Der Pumpmechanismus ist mit einem umgedrehten becherförmigen Deckel versehen, der die Luft während des Auftragens des Lots fernhält.

Mäusebisse

Mäusebisse sind kleine Löcher auf einer Leiterplatte, die Ihnen helfen können, Verbindungen herzustellen. Sie sind häufig in Ecken zu finden. Sie können auch nützlich sein, um Bauteile in einer einzigen Reihe zu platzieren. Sie müssen jedoch darauf achten, dass sie gut platziert sind und keine Probleme verursachen. Wenn die Löcher zu klein oder zu groß sind, kann es passieren, dass Bauteile beschädigt werden. Daher ist es wichtig, dass Sie das Layout Ihrer Leiterplatte sorgfältig planen, bevor Sie mit dem Bohren beginnen.

Die Größe der Löcher in den Breakout-Laschen ist von Platine zu Platine unterschiedlich. Im Allgemeinen hat eine Platine fünf Löcher mit einem Durchmesser von etwa 0,020 Zoll oder 0,5 mm. Diese Löcher haben einen Mindestabstand von 0,76 mm, aber einige Platinen entsprechen nicht diesen Vorgaben. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise kleinere Löcher bohren, um größere Mäusebisse zu vermeiden. Die Platzierung der Löcher im Inneren der Ausbrechlasche ist ebenfalls entscheidend. Es ist besser, sie in der Nähe des Randes der Leiterplatte zu bohren, als in der Mitte der Leiterplatte.

Board-to-Board-Verbindungen

Board-to-Board-Steckverbinder sind Steckverbinder, die zwei oder mehr Platinen miteinander verbinden. Sie müssen in der Lage sein, unterschiedliche Größenunterschiede auf den Leiterplatten auszugleichen. Dieser Größenunterschied wird als Stapelhöhe bezeichnet und muss bei der Konstruktion des Steckverbinders berücksichtigt werden. Die Steckverbinder sind in der Regel so ausgelegt, dass sie einen Bereich von 6 bis 12 mm abdecken. Dadurch können sie unterschiedliche Stiftgrößen und Mittellinienabstände aufnehmen.

Board-to-Board-Steckverbinder ermöglichen nicht nur das Hinzufügen zusätzlicher Merkmale und Funktionen zu Leiterplatten, sondern auch eine Senkung der Entwurfs- und Herstellungskosten. Sie sind auch ideal zur Verringerung des Platzbedarfs, da keine zusätzlichen Steckverbinder benötigt werden.