Was ist eine Circuit Card Assembly?

Eine Leiterplatte ist eine gedruckte Schaltung, die elektronische Bauteile enthält. Der Zusammenbau einer Leiterplatte erfolgt in mehreren Schritten. Der erste Schritt besteht darin, die Schaltung zu entwerfen. Dazu werden spezielle Software und Werkzeuge zur Erfassung von Schaltplänen verwendet. Sobald der Schaltplan fertig ist, wird im nächsten Schritt die Leiterplatte gedruckt. Das Kupfer wird dann geätzt und auf zwei Seiten eines nicht leitenden Materials laminiert, das als Leiterplattensubstrat verwendet wird.

Montage von gedruckten Schaltungen

Die Bestückung von Leiterplatten ist ein komplexer Prozess, bei dem elektronische Bauteile mit den Leiterplatten verbunden werden. Gedruckte Leiterplatten enthalten Leiterbahnen, die die elektronischen Bauteile miteinander verbinden. Die Leiterplatten werden dann auf ein nicht leitendes Substrat montiert. Wenn die Endmontage abgeschlossen ist, werden die elektronischen Bauteile verlötet oder in die Platine eingesetzt.

Gedruckte Leiterplatten können einseitig, doppelseitig oder mehrlagig sein. Einseitige Leiterplatten bestehen aus einer Kupferschicht, während doppelseitige Leiterplatten zwei Schichten haben. Mehrlagige Leiterplatten ermöglichen eine höhere Komponentendichte und Leiterbahnen auf den inneren Lagen. Mehrlagige Leiterplatten werden bei elektronischen Bauteilen und Geräten immer beliebter. Allerdings können mehrlagige Leiterplatten vor Ort schwer zu reparieren oder zu ändern sein.

Der Prozess der Leiterplattenbestückung beginnt mit einem Entwurf. Die Anordnung der Bauteile auf der Leiterplatte wird durch die Anzahl und Lage der Kupferlagen bestimmt. Leiterplatten mit vielen Lagen sind komplexer und zeitaufwändiger in der Herstellung. Die Wahl der Anzahl der Lagen und des Verbindungsdesigns hängt von der zu entwerfenden Schaltung ab, denn mehr Lagen geben dem Designer mehr Routing-Optionen und eine bessere Kontrolle über die Signalintegrität, sind aber auch teurer in der Herstellung. Assembler platzieren während des Montageprozesses auch Komponenten auf der Platte.

Verfahren zum Zusammenbau einer Schaltungskarte

Die Montage einer Leiterplatte ist ein Prozess, bei dem elektronische Komponenten mit einer gedruckten Leiterplatte (PCB) verbunden werden. Die Montage einer Leiterplatte umfasst die Herstellung der Schaltkreise, die Platzierung der elektronischen Bauteile und deren Verlötung an Ort und Stelle. Außerdem wird die Leiterplatte gereinigt und vor der Endmontage auf ihre Qualität geprüft.

Eine Leiterplatte kann entweder ein- oder doppelseitig sein. Sie kann mit Siebdrucken zur Kennzeichnung von Bauteilen oder Prüfpunkten versehen sein. Sie kann zum Anschluss elektronischer Produkte oder zur Steuerung der Funktionen eines Computers verwendet werden. Der Zusammenbau einer Leiterplatte erfordert einige Lötkenntnisse und spezielle Ausrüstung. Sie benötigen außerdem einen Lötkolben mit einer feinen Spitze. Mit einer feinen Spitze ist es einfacher, kleine Bauteile zu löten und die Produktionsrate zu kontrollieren. Es ist auch wichtig, den Lötkolben zu kalibrieren und die Leiterplatte und die Bauteile vorzuwärmen, um eine gute Verbindung zu gewährleisten.

Eine Leiterplatte besteht aus mehreren Schichten elektronischer Bauteile, die durch ein PCBA-Substrat zusammengehalten werden. Diese PCBA-Substrate können aus Kupfer oder anderen leitenden Materialien bestehen. Auf die Leiterplatte wird ebenfalls eine Kupferschicht laminiert, manchmal werden auch mehrere Schichten verwendet. Das Kupfer wird dann mit einer Lötmaske bedeckt, die die Bauteile vor Kurzschlüssen und Korrosion schützt. In den Anfängen wurden die Schaltungen mit Batterien oder Gleichstrom betrieben. Später erfand Nikola Tesla den Wechselstrom, bei dem die Spannung des Stroms variiert werden kann.

Materialien für den Zusammenbau einer Schaltkreiskarte

Für den Zusammenbau einer Leiterplatte werden verschiedene Materialien verwendet. Das gebräuchlichste ist FR-4, ein dielektrisches Material. Ein weiteres, heute weit verbreitetes Material ist kupferkaschiertes Laminat. Bei kupferkaschiertem Laminat handelt es sich um eine Art von Leiterplattenmaterial, das ungeätztes Kupfer enthält.

Die für den Zusammenbau einer Leiterplatte verwendeten Materialien werden aufgrund ihrer elektrischen und thermischen Eigenschaften ausgewählt. Sie können auch so gewählt werden, dass sie den behördlichen Anforderungen entsprechen. So schränkt beispielsweise die RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) der Europäischen Union die Verwendung bestimmter Metalle und Chemikalien ein. Eine weitere Methode zur Bewertung der Leistung eines Materials ist die UL-Bewertung (Underwriters Laboratories). Diese Bewertung ist für viele elektronische Geräte unerlässlich.

Zu den Materialien, die für den Zusammenbau einer Leiterplatte verwendet werden, gehören ein Substrat als Träger und eine leitende Schicht für die Verbindung. Das Substrat kann flexibel, geriffelt oder sogar eine Metallkernplatte sein. Das Kupfer wird dann auf das Substrat laminiert. Je nach Art der PCBA gibt es mehrere Kupferschichten. Zum Schluss wird eine Lötmaske auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgebracht, um Korrosion zu verhindern und die Gefahr von Lötkurzschlüssen zu verringern.

Kosten für den Zusammenbau einer Leiterplatte

Eine Leiterplatte ist ein flaches, dünnes Stück aus dielektrischem Material mit Leiterbahnen, die elektronische Bauteile mit Sockeln auf einer gedruckten Leiterplatte verbinden. Der Prozess des Zusammenbaus von Leiterplatten wird Circuit Card Assembly (CCA) genannt und umfasst das Ätzen von Mustern auf dem dielektrischen Substrat und das Hinzufügen elektronischer Komponenten.

Die Kosten für den Zusammenbau einer Leiterplatte hängen von einigen Faktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist der Arbeitsaufwand. Ein Bestückungsunternehmen in Nordamerika berechnet durchschnittlich $1.100 pro Leiterplatte mit einer dreitägigen Bearbeitungszeit, während die gleiche Menge in China nur $545 kostet. Außerdem variieren die Arbeitskosten je nach geografischem Standort. So kostet eine Leiterplatte in Nordamerika etwa $1.100, während die gleiche Kartenbestückung in China mit $550 zu Buche schlägt.

Der PCB-Bestückungsprozess ist sehr individuell und erhöht daher die Kosten für die Leiterplatte. Es gibt jedoch einen Mittelweg, der eine individuelle Anpassung ermöglicht, ohne das Budget zu sprengen. Die Kosten für die Leiterplattenbestückung lassen sich auch durch die Inanspruchnahme von Vertragspartnern minimieren, die kostengünstige Dienstleistungen anbieten. An der Leiterplattenbestückung sind sowohl mehrere menschliche Prozesse als auch automatisierte Maschinen beteiligt.