Wie funktioniert eine Leiterplatte?

Eine gedruckte Leiterplatte oder "PCB" hat mehrere große Vorteile im Vergleich zu älteren Arten des Elektronikbaus. In der Vergangenheit wurde jede Komponente im Inneren eines elektronischen Geräts mit großen Drähten verbunden und an einer beliebigen Stelle platziert. Wie Sie auf diesem Bild eines Fernsehers von 1948 sehen können, war diese Methode sehr "unordentlich" und verbrauchte viel Platz. PCBs verwenden einen anderen Ansatz. Die Komponenten sind auf einer nichtleitenden Platine montiert und mit kleinen Pfaden verbunden, die als "Spuren" bezeichnet werden. Denn sie werden in der Regel auf einem Computer entworfen, Leiterplatten passen auf viele Komponenten in einer minimalen Menge von Platz.

Beim Betrachten einer Leiterplatte sind die Spuren leicht erkennbar. Diese dünnen Leitungen sind leitend und verbinden alle Komponenten der Schaltung. Sie ersetzen die viel größeren Drähte, die in der Vergangenheit verwendet wurden. Eine Leiterplatte hat auch viele kleine Löcher. Diese werden genau dort gebohrt, wo jedes Bauteil platziert werden muss. Wenn beispielsweise ein Mikrochip Teil der Schaltung ist und acht Anschlüsse benötigt, wird die gleiche Anzahl von Löchern auf der Platine angebracht. Auf diese Weise können Teile der elektronischen Schaltung komplett bündig montiert werden, ohne lange Leitungen oder Drähte. Dies spart wiederum erheblich Platz. Die letzten Teile, die einer Leiterplatte hinzugefügt werden, sind die Komponenten selbst. Dies sind die kleinen elektrischen Geräte, die verbunden werden müssen, damit das Gerät funktioniert. Gängige Komponenten umfassen Mikrochips, Dioden, Widerstände und Schalter. Die Bauteile verrichten die „Arbeit“ der Schaltung, während die Leiterplatte die Anschlüsse bereitstellt.

Heutzutage werden die meisten elektronischen Schaltungen auf einem Computer entworfen. Auf diese Weise können Elektronikingenieure die perfekte Anordnung der Teile erstellen, bevor das Design dauerhaft wird. Ähnlich wie Tinte auf Papier werden PCBs buchstäblich "gedruckt", wenn sie fertig sind. Eine rohe Leiterplatte besteht aus zwei Schichten, wobei die Unterseite nicht leitend ist und die Oberseite ein Metallblech wie Kupfer ist. Auf die Metallschicht wird ätzbeständige Tinte im gewünschten Design gedruckt. Die Platte wird dann mit Chemikalien geätzt. Dadurch wird die Metallschicht entfernt, außer dort, wo das Design gedruckt wurde. Das Ergebnis: Leiterbahnen bleiben in dem für die Schaltung benötigten Muster. Sobald die Komponenten durch Löten mit der Platine verbunden sind, wird die Platine getestet und versandt. Der gesamte Prozess ist oft vollständig automatisiert, wobei Tausende oder Millionen der gleichen Leiterplatten für den weltweiten Einsatz hergestellt werden.