Wie man eine einfache Leiterplatte herstellt

Wenn Sie Ihre eigene Leiterplatte herstellen möchten, können Sie die folgenden Schritte befolgen. Dazu gehören die benötigten Materialien, die Berechnung der Impedanzen und das Löten. Wenn du diese Schritte gemeistert hast, kannst du das Projekt weiterführen und eine komplexere Leiterplatte herstellen.

Schritte zur Herstellung einer Leiterplatte

Die Herstellung einer Leiterplatte erfolgt in mehreren Schritten. Der erste Schritt besteht darin, einen Schaltplan zu erstellen. Damit können Sie die Platzierung der Bauteile planen. Sobald Sie den Schaltplan haben, importieren Sie ihn in Ihr CAD-System. Als Nächstes platzieren Sie die Fußabdrücke der Bauteile innerhalb des Platinenumrisses. Diese Fußabdrücke zeigen die Netzverbindungen als Geisterlinienbilder an und geben an, welche Teile miteinander verbunden sind. Als Nächstes platzieren Sie die Bauteile auf der Leiterplatte, wobei Sie die beste Platzierung für eine optimale Leistung berücksichtigen, z. B. die Minimierung von elektrischem Rauschen und übermäßiger Wärmeentwicklung. Außerdem müssen Sie alle physischen Hindernisse wie Kabel, Stecker oder Befestigungselemente berücksichtigen.

Sobald die Schichten fertig sind, wird ein Kupfersubstrat entfernt. Die Kupferschicht wird als Basis der Leiterplatte dienen. Die äußeren Lagen werden mit Stiften daran befestigt. Nach der Platzierung der Lagen ist die Leiterplatte bereit für die Verklebung. Die äußere Schicht besteht aus einem mit Epoxidharz vorimprägnierten Glasfasermaterial. Dieses Material bedeckt auch das ursprüngliche Substrat und alle Kupferleiterbahnen, die geätzt wurden. Der letzte Schritt ist der Zusammenbau der Leiterplatte auf einem schweren Stahltisch. Während des Zusammenbaus werden die Lagen mit Stiften zusammengesteckt, um sicherzustellen, dass sie sich beim Ausrichten nicht verschieben.

Erforderliche Materialien

Um eine Leiterplatte herzustellen, müssen Sie zunächst eine gedruckte Schaltung (PCB) kaufen. Eine Leiterplatte besteht aus drei Schichten: einer leitenden Schicht (in der Regel Kupfer), die von zwei Schichten aus nicht leitendem Material umhüllt ist. Schließlich gibt es noch die Drähte, die die verschiedenen Teile der Schaltung verbinden. Diese Drähte gibt es in verschiedenen Farben und Längen, und manche haben an einem Ende Klemmen oder Clips.

Leiterplatten werden aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt. Deshalb ist es wichtig, das richtige Material für Ihre Schaltung zu wählen. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften und können die Leistung Ihrer Schaltung verbessern. Einige Materialien sind beispielsweise besser für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet als andere, während andere besser für Hochtemperaturanwendungen geeignet sind.

Löten

Wenn Sie mit dem Gedanken spielen, Ihre eigenen elektronischen Schaltkreise zu bauen, gibt es viele Möglichkeiten, damit anzufangen, einschließlich des Lötens einer einfachen Leiterplatte. Die Verwendung der richtigen Werkzeuge ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Prozesses, da die richtige Ausrüstung und die richtigen Techniken es Ihnen ermöglichen werden, die Aufgabe erfolgreich zu erledigen. Sie können zum Beispiel einen Drahtschneider verwenden, um die Anschlussdrähte zu schneiden. Dieses Werkzeug sollte scharf sein und eine abgeschrägte Kante haben, um einen sauberen und flachen Schnitt zu ermöglichen. Dadurch wird die Gefahr von Kurzschlüssen minimiert. Denken Sie beim Schneiden der Kabel daran, das überschüssige Kabel festzuhalten, damit es nicht überall hinfliegt.

Reinigen Sie vor dem Löten den Bereich um jedes Bauteil mit einem feuchten Schwamm. Sie können auch einen normalen Schwamm verwenden, um die Spitze Ihres Lötkolbens zu reinigen. Vergewissern Sie sich auch, dass Sie den richtigen Lötkolben haben, der eine Temperatur von 400 Grad Celsius haben sollte. Achten Sie außerdem darauf, dass Sie alle Bauteile ordnungsgemäß beschriften und richtig auslegen. Außerdem sollten Sie ein geerdetes Handgelenkband verwenden, um die statische Aufladung zu verringern.

Montage

Bei der Montage einer einfachen Leiterplatte werden viele Bauteile auf einem Stück Leiterplatte zusammengesetzt. Diese Bauteile sind in der Regel aus Metall und werden mit Hilfe von Metalllaschen auf der Platine befestigt. Sie können manuell auf der Platine montiert und mit den Pads auf der anderen Seite der Platine verlötet werden, oder sie können mit einer automatischen Bestückungsmaschine auf der Platine montiert werden. Unabhängig davon, ob sie manuell montiert werden oder nicht, ermöglicht die Oberflächenmontage eine hohe Dichte der Schaltung und minimiert die Größe des fertigen Produkts.

Leiterplattenkits enthalten in der Regel 5 komplette Leiterplatten, aber Sie können oft auch mehr bestellen. Die meisten Leute werden es nicht bereuen, wenn sie mehr bestellen, als sie brauchen, da sie bei Tests oder Fehlersuche oft zusätzliche Bauteile verwenden. Die nicht verwendeten Teile sind oft mit DNP oder "Do Not Populate" gekennzeichnet, um anzuzeigen, dass sie nicht Teil des Produktionsdesigns sind.

Wie man eine Leiterplatte liest

Es gibt einige grundlegende Dinge, die Sie wissen sollten, wenn Sie versuchen zu verstehen, wie man eine Leiterplatte liest. Zum Beispiel müssen Sie wissen, was ein Widerstand ist. Ein Widerstand ist ein Stück Metall, das einen messbaren Widerstand hat. Normalerweise ist ein Widerstand mit einem Ohm-Zeichen gekennzeichnet. Das Ohm-Symbol sieht aus wie der griechische Buchstabe Omega. Der Wert 100MO bedeutet einhundert Megaohm. Sie sollten auch wissen, wie Sie einen Kondensator identifizieren können. Schließlich kann eine Platine mit Leiterbahnen oder Bauteilen gekennzeichnet sein.

Analysieren einer Karte entlang des Signalflusses

Der Entwurf einer Leiterplatte kann kompliziert sein. Viele der Komponenten sind mit einem unterschiedlichen Signalfluss geschichtet. Dies kann zu Problemen mit der Signalintegrität führen, wenn Hochgeschwindigkeitsübertragungsleitungen durch dichte Durchgangsbereiche oder geteilte Ebenen verlaufen müssen. Die Analyse einer Leiterplatte entlang des Signalflusses kann Ihnen helfen zu bestimmen, welche Komponenten wo platziert werden sollten, um Probleme mit der Signalintegrität zu minimieren.

Die Verteilungseigenschaften einer Leiterplatte haben großen Einfluss auf das Signal, insbesondere bei hohen Frequenzen. So kommt es bei Hochfrequenz-Kommunikationssystemen häufig zu einer Erdrückleitung, die auftritt, wenn sich der Signalstrom schnell mit dem externen Magnetfeld ändert. Dies führt zu einem umgekehrten Stromfluss in den umgebenden Leitern. Dieser Effekt wird durch das Diagramm einer Massefläche veranschaulicht.

Identifizierung von Komponenten

Der erste Schritt bei der Identifizierung von Bauteilen auf einer Leiterplatte besteht darin, die Leiterplatte zu identifizieren. Viele Platinen sind mit Codes und Akronymen gekennzeichnet, die Ihnen helfen, die Anwendung zu bestimmen. Eine DMCB-Platine ist zum Beispiel die DOS-Hauptsteuerplatine für einen GE Mark V-Computer. Ein weiteres Beispiel ist eine Tochterplatine, die an die Hauptplatine angeschlossen wird und den Zugriff auf die CPU und den Speicher ermöglicht.

Jedes Bauteil hat eine Kennzeichnung auf seinem Gehäuse und seiner Verpackung. Diese Kennzeichnung gibt den Wert, die Polarität und die Toleranz an. Darüber hinaus kann ein farblich gekennzeichnetes Band den Widerstand angeben. In der Stückliste sind auch die Bauteile und ihre Mengen aufgeführt. Es gibt auch Referenzbezeichnungen, die zeigen, wo sich die Komponenten befinden.

Identifizierung von Spuren

Beim Lesen einer Leiterplatte müssen Sie Leiterbahnen erkennen. Dabei handelt es sich nicht um Drähte, sondern um die Pfade, durch die der elektrische Strom fließt. Jeder Pfad hat einen bestimmten Widerstand, der bei der Auswahl der Leiterbahnbreiten berücksichtigt werden muss. Der Widerstand einer Leiterbahn lässt sich durch ihren Temperaturanstieg bestimmen, der angibt, wie heiß die Leiterbahn wird, wenn Strom durch sie fließt. Der Temperaturanstieg ist normalerweise die Differenz zwischen der Betriebstemperatur und der maximalen Betriebstemperatur.

Der Signalimpuls auf einer Leiterbahn bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 84-85 Pikosekunden pro Zoll in Luft. Im Vakuum bewegt sich das Signal mit etwa 11,8 Zoll pro Nanosekunde und bei einem üblichen dielektrischen Material mit etwa 145 Pikosekunden pro Zoll. Die Ausbreitungsverzögerung eines elektrischen Signals hängt von den Designspezifikationen ab, aber es gibt eine allgemeine Richtlinie, die Sie für die meisten Leiterplatten befolgen können.

Reinigung einer Tafel

Die Reinigung einer Leiterplatte ist ein heikler Prozess, der ein gewisses Maß an Sorgfalt erfordert. Die meisten Verunreinigungen auf der Leiterplatte werden durch die Flussmittelrückstände verursacht, die sich nach der Montage ansammeln. Um diese zu entfernen, können Sie ein Lösungsmittel oder ein Schleifmittel verwenden, um die Leiterplatte gründlich zu reinigen. Papiertücher und Kimwipes sind eine gute Option, um das Lösungs- oder Schleifmittel aufzusaugen. Wischen Sie die Platine nach dem Reinigen ab, um alle verbleibenden Fussel zu entfernen.

Für die Reinigung von Leiterplatten werden verschiedene Arten von Lösungsmitteln verwendet. Einige dieser Lösungsmittel sind mild, andere wiederum sind brennbar. Die Reinigung einer Leiterplatte mit einem Lösungsmittel kann ihre Leistung verbessern. Sie können Schaumstoff oder Wattestäbchen verwenden, die mit einem milden Lösungsmittel getränkt sind. Viele Pumpspender verkaufen diese Art von Reinigungsmittel. Auch vorgetränkte Tücher, die Isopropylalkohol enthalten, können verwendet werden.

Reparieren einer Tafel

Eine Möglichkeit, eine Leiterplatte zu reparieren, besteht darin, die beschädigten Bauteile und den Klebstoff, mit dem sie auf der Platine befestigt sind, zu entfernen. Dies kann schwierig sein, wenn der Klebstoff trocken oder alt ist. Sie können Werkbankreiniger verwenden, bei denen es sich in der Regel um Verbraucherprodukte handelt.

Nachdem Sie die beschädigten Bauteile entfernt haben, können Sie mit einem Oszilloskop die Durchgängigkeit der Schaltung auf der Platine überprüfen. Wenn Sie einen verbrannten Bereich finden, bedeutet dies, dass das Bauteil ausgefallen ist und ersetzt werden muss. Wenn Sie nicht wissen, wo sich das defekte Bauteil befindet, können Sie es mit einer Pinzette anheben und ersetzen.