Beim PCB-Design müssen Sie Schaltplan- und Layoutdiagramme erstellen. Dieses PCB-Design umfasst die Platzierung der Komponenten und die elektrische Pfadführung. Bei der PCB-Montage installieren die PCB-Hersteller elektronische Komponenten entsprechend dem PCB-Design. Zu diesen Komponenten gehören Kondensatoren, Widerstände und integrierte Schaltkreise.
Wenn Sie wissen, was eine Leiterplatte ist, wie man eine Leiterplatte entwirft und was eine Leiterplattenmontage ist, können Sie Folgendes sicherstellen:
Präzise Leiterplattenmontage. Die Aufgabe eines PCB-Designers besteht darin, sicherzustellen, dass PCB-Design und -Layout für zuverlässige PCB-Montagedienste geeignet sind und die Materialien zu berücksichtigen, aus denen die Leiterplatte besteht.
Was ist eine Leiterplatte?
Beginnen wir mit den Grundlagen: Was ist eine Leiterplatte? Die gedruckte Leiterplatte (PCB) ist eine flache Platte, die durch aus Kupferfolie geätzte leitende Schaltkreise, Pads und andere Strukturen mechanischen Halt und elektrische Verbindung elektronischer Komponenten gewährleistet.
Leiterplatten bilden das Herzstück moderner Elektronikprodukte. Das Verständnis der Leiterplattenbaugruppe hilft Ingenieuren bei der Entwicklung verschiedenster Produkte – von tragbaren Geräten bis hin zu Industriesteuerungen.
Woraus bestehen Leiterplatten?
Eine Leiterplatte besteht nicht aus einer einzelnen Platte. Sie besteht aus mehreren Schichten. Interessanterweise ist jede Schicht für eine bestimmte Funktion konzipiert. Die Details dazu finden Sie weiter unten.
Substrat
Das Substrat ist das Grundsubstrat. Seine Funktion? Es sorgt für die Stabilität der leitfähigen Schichten. Anschließend schützt es vor Hitze, Spannung und elektrischen Belastungen.
Gängige Substratmaterialien:
FR4:
FR4 ist ein sehr beliebtes Epoxidharz. Wasserabweisende Eigenschaften sind bei modernen Geräten unerlässlich. Daher arbeiten Leiterplattenhersteller heute bevorzugt mit FR4-Materialien.
Polyimid:
Polyimidmaterial macht die Leiterplattenbasis flexibel. Dadurch kann sich die Leiterplatte flexibel an Oberflächen anpassen. Dieses Material bietet geringes elektronisches Rauschen und ist auch bei hohen Temperaturen leistungsfähig.
Keramik:
Sie ordnen leitfähige Bahnen auf Leiterplattenoberflächen an. Da dieses Material hervorragende elektrische Eigenschaften besitzt, verhindert es, dass die Leiterplattenteile, wie Kommunikationssysteme und HF, übermäßige Wärme speichern.
Metallkernsubstrate:
Metallkernsubstrate bestehen üblicherweise aus Aluminium oder Kupfer. Sie bekämpfen die problematische Wärmeentwicklung. Dies ist ein Muss für Anwendungen wie Stromversorgungsgeräte und LEDs.
Kupferschichten
Die elektrischen Leitungen, die die Komponenten verbinden, bestehen aus Kupferschichten. Diese Schichten dienen der Signal- und Stromübertragung auf der Leiterplatte.
Eigenschaften von Kupferschichten:
Leitfähigkeit: Kupfer ist ein hochleitfähiges Metall und ermöglicht eine bessere Signal- und Stromübertragung.
Kupferdicke: Die Kupferdicke beeinflusst die Strommenge, die die Leiterplatte leiten kann.
Gängige Kupferdicken:
Standardkupfer (1 oz/ft²):
1 oz/ft² gibt das Gewicht von Kupfer an, verteilt auf einen Quadratfuß, was einer Dicke von etwa 35 Mikrometern entspricht.
Schweres Kupfer (2-10 oz/ft²):
Es handelt sich um eine dickere Folie zur Leitung großer Ströme. Dieses Material findet sich in Netzteilen und Motorsteuerungen.
Dielektrische Schicht
Zwischen den Kupferschichten befindet sich eine Schicht aus Dielektrikum, einem isolierenden Material. Dies verhindert Kurzschlüsse und gewährleistet die ordnungsgemäße Funktion der Leiterplatte.
Liste der Eigenschaften dielektrischer Materialien:
Dielektrizitätskonstante
Die Dielektrizitätskonstante misst die Speicherkapazität der elektrischen Energie eines Materials. Ein höherer DK-Wert gibt an, wie viel elektrische Ladung ein Material im Vergleich zu einem Vakuum absorbiert. Niedrigere Werte eignen sich für Teile, die höhere Signalgeschwindigkeiten ermöglichen, wie z. B. Mikrowellenleitungen, HF- und digitale Schaltkreise.
Verlustfaktor
Es gibt die Ausbreitung der Signalleistung an. Diese wird vom Material als Wärmeenergie absorbiert. Abhängig von der Struktur und der Glasharzinduktion eignet sich Df gut für Hochfrequenzbaugruppen.
Materialoptionen:
• Epoxidharz-
• PTFE (Polytetrafluorethylen)
• Dielektrische Keramik
Loetmaske
Lötstopplacke sind dünne Lackschichten aus Polymer. Diese Schicht schützt die Kupferleiterbahnen. In vielen Fällen besteht immer die Gefahr der Oxidation.
Funktionen der Lötmaske:
Reduziert Brücken: Verhindert, dass das Lot in die falsche Richtung fließt
Kupferschutz: Verhindert Oxidation und Korrosion.
Einfacher zu betrachten: Kupferspuren und Pads sind besser sichtbar.
Seidensiebdruck
Siebdruck – die oberste Schicht der Lötmaske. Sie enthält Beschriftungen und Hinweise zur Zusammenstellung und Organisation der Aufgaben.
Zweck des Siebdrucks:
Komponentenkennzeichnung: Beschriftet Teile, Stifte und Richtungen
Montageanleitung: Hilft beim Platzieren von Komponenten, ob manuell oder automatisiert.
Prüfhilfe: Markiert die Testpunkte und kritischen Verbindungen zu Testzwecken.
Beispiele für fortschrittliche Fertigungsmaterialien
Ein spezieller Anwendungsfall für Leiterplatten erfordert fortschrittliche Leiterplattenmaterialien, da zusätzliche Anforderungen erfüllt werden müssen.
Wie entwirft man eine Leiterplatte?
Wo beginnt man mit der Herstellung von Leiterplattenbaugruppen? Es sind dieselben wenigen Schritte erforderlich. Präzision, Kreativität und technisches Können sind jedoch entscheidend. Dies berücksichtigt alle Phasen, wie z. B. gute Leistung, Produktivität und Budget.
Detaillierte Designschritte:
• Identifizieren Sie die Designanforderungen
• Routing
• Strom- und Masseflächen
• Simulation und Verifikation
• Designregelprüfungen
• Dateigenerierung
Identifizieren Sie die Designanforderungen
Machen Sie den ersten Schritt und erstellen Sie eine Funktionsliste der Leiterplatten. Diese ist abhängig von den jeweiligen Produkt- und Umgebungsbedingungen. Geben Sie die benötigte Größe, die detaillierten Abmessungen, die Notwendigkeit der Lagen und die Bauteilplatzierung an.
Schematisches Design:
PCB-Designer erstellen das visuelle Design einer Leiterplatte. Warum? Um zu zeigen, wie Komponenten miteinander verbunden werden. Außerdem lassen sich Fehler leicht erkennen. Daher empfiehlt es sich, auf eine präzise Dokumentation zu achten.
Strom- und Grundrisse:
Es stellt die größeren zusammenhängenden Bereiche dar. Der Schwerpunkt liegt auf der Verteilung der Versorgungsspannung und der elektrischen Signale. Das Rauschen in den Signalen kann oft durch Trennung minimiert werden.
Simulation und Verifikation:
Erstellen Sie mithilfe spezieller Software ein virtuelles Modell. Auf diese Weise können Sie Signalreflexionen, elektronisches Verhalten, thermische Hotspots und Übersprechprobleme analysieren.
Designregelprüfungen:
Automatisierte Prüfungen stellen sicher, dass Ihr Layout den Fertigungstoleranzen wie Mindestbreite der Leiterbahnen, Abstand zwischen den Leiterbahnen (Spacing) und Via-Größe entspricht.
Dateigenerierung:
Exportieren Sie Dateien wie Gerber- und Bohrdateien sowie andere Fertigungsdokumente. Sie sollten diese sorgfältig prüfen, um sicherzustellen, dass sie mit Ihrem Entwurf übereinstimmen.
Über PCBasic
Zeit ist Geld in Ihren Projekten – und PCBasic versteht es. PCPlug-and-Play-Betrieb ist eine Unternehmen für Leiterplattenbestückung das jedes Mal schnelle, einwandfreie Ergebnisse liefert. Unsere umfassende PCB-Bestückungsdienstleistungen Wir bieten Ihnen bei jedem Schritt kompetente technische Unterstützung und gewährleisten so höchste Qualität bei jedem Board. Als führender Hersteller von Leiterplattenbestückungen, Wir bieten eine Komplettlösung, die Ihre Lieferkette optimiert. Arbeiten Sie mit unseren fortschrittlichen PCB-Prototypenfabrik für schnelle Bearbeitungszeiten und hervorragende Ergebnisse, auf die Sie sich verlassen können.
Was ist Leiterplattenbestückung?
Bei der Leiterplattenbestückung (PCBA) wird eine gewöhnliche Leiterplatte durch Bestückung und Löten von Komponenten in eine komplette elektronische Schaltung umgewandelt. Dabei kommen Technologien und konkrete Maßnahmen zum Einsatz, die es jedem Teil ermöglichen, seine Aufgabe effizient zu erfüllen.
Es gibt die wichtigsten Arten von PCB-Montagemethoden:
Oberflächenmontagetechnologie
Komponenten werden auf der Leiterplattenoberfläche befestigt. Die Surface Mount Technology (SMT) ermöglicht die Platzierung von mehr Komponenten pro Flächeneinheit und eignet sich daher gut für moderne Miniaturgeräte.
THT
Um Bauteile mit Anschlussdrähten zu verlöten, sollten diese in vorgebohrte Löcher eingesetzt werden. Aus Gründen der mechanischen Festigkeit werden Steckverbinderbauteile aus THT-Beschichtung gefertigt.
Gemischte Technologie:
Integriert SMT und THT, um vom Besten aus beiden Welten zu profitieren.
Wie bestückt man eine Leiterplatte?
Sie haben ein PCB-Design erstellt und hergestellt. Was kommt als Nächstes? Der nächste Schritt ist die Montage. PCB-Hersteller verbauen kleine Bauteile auf der gesamten Platine. Sehen wir uns die verschiedenen Schritte der PCBA an.
Auftragen von Lötpaste
Leiterplattenhersteller können Lötpaste auf die Platine auftragen, die den Teilen eine vorübergehende Haftung verleiht.
Verarbeiten:
Eine Edelstahlschablone mit Löchern wird auf die Leiterplatte gelegt. Lötpaste – eine Mischung aus Flussmittel und Lötpulver – wird mit einem Rakel auf die Schablone aufgetragen. Die Paste haftet nur dort, wo die Pads freiliegen. Die Bauteile werden darauf gelegt.
Komponentenplatzierung
Die Bauteile werden auf der Leiterplatte in Bereichen platziert, in denen bereits Lötpastenlücken vorhanden sind. Dieser Schritt kann je nach Design maschinell oder manuell durchgeführt werden.
Maschinen, die Produkte automatisch von einem Punkt in einer Fabrik zum anderen transportieren, heißen automatisierte Pick-and-Place-Maschinen. Die Platzierung der Komponenten erfolgt mit höchster Präzision durch miniaturisierte Hochgeschwindigkeitsmaschinen.
Diese Maschinen lesen die Designdatei, um zu wissen, wohin jedes Bauteil gehört. Die Teile werden von Rollen oder Schalen entnommen und direkt auf die Lötpaste gelegt.
Manuelle Platzierung:
Geeignet für einmalige, größere und kleinere Designs. Bediener platzieren große Komponenten manuell, beispielsweise Steckverbinder oder Transformatoren.
Reflow-Löten
Reflow-Löten wird für Bauteile in der Oberflächenmontagetechnik (SMT) verwendet. Dabei wird die Lötpaste verflüssigt und härtet später aus. Dadurch entstehen elektrische Verbindungen, die nicht nur sehr langlebig, sondern auch mechanisch belastbar sind.
Verarbeiten:
Die Lötpasten-Leiterplatte wurde auf das Band gelegt, das in einen Reflow-Ofen lief. Die Platine durchläuft im Ofen folgende schrittweise Erwärmung:
Vorheizen: Beginnen Sie mit langsamem Erhitzen, um einen Thermoschock zu vermeiden.
Einweichen: Hält die Temperatur konstant, um eine Flussmittelaktivierung durch die Lötpaste zu erreichen.
Reflow: Steigt auf eine Temperatur, die das Lot verflüssigt (~250 °C für bleifreies Lot)
Kühlung:: Reduzieren Sie die Temperatur langsam, um das Lot einzufrieren.
Wellenlöten
Für bedrahtete Bauteile (THT) verwenden wir das Wellenlöten. Dieses Verfahren ist besonders effektiv, wenn die Anschlussleitungen der Bauteile in die Löcher der Leiterplatte eingepasst werden.
Verarbeiten:
Die schräg gehaltene Leiterplatte wird über einen Strahl geschmolzenen Lots geführt. Das Lot wird auf die freiliegenden Anschlüsse aufgetragen und füllt die Löcher, sodass feste Verbindungen entstehen.
Reinigung
Leiterplattenbestückungsunternehmen integrieren IPA in sauber gelötete Komponenten. Es hilft erheblich, Flussmittelrückstände und Staub von der Platine zu entfernen.
AOI
Kameras scannen die Platine auf falsch installierte Komponenten. AOI erkennt auch schlechte Lötstellen, wie z. B. unzureichendes Lot, Brückenbildung usw.
Röntgeninspektion:
Anwendung auf unsichtbare Lötstellen wie bei Ball Grid Array (BGA)-Teilen. In-situ-Erkennung von Hohlräumen, Rissen oder unzureichendem Lot unter dem Bauteil.
Funktionsprüfung
Funktionstests sind wichtig, um die gesamte Baugruppe und nicht nur die einzelnen Komponenten zu überprüfen. In diesem Schritt werden die Stromquellen zum Betrieb des Geräts eingesetzt.
Dies ist die letzte zu prüfende Phase. Dabei wird geprüft, ob die Teile unter simulierter Echtzeitpraxis ordnungsgemäß funktionieren oder nicht.
Tipps vom PCB-Design bis zur Montage
Sie sind Experte für die Grundlagen des PCB-Designs und der PCB-Montage. Hier finden Sie einige nützliche Tipps zur Verbesserung Ihres Designs und Ihrer Montage.
Die erste Phase ist das Design:
1. Auf ein präzises Schema müssen Sie sehr sorgfältig achten. Es wird empfohlen, sichtbare Symbole und Beschriftungen einzufügen.
2. Der zweite Tipp: Überprüfen Sie Ihr Layout noch einmal. Das ist wichtig, denn dadurch werden Übersprechen und Signallänge reduziert.
3. Der beste Tipp ist, DRC zu integrieren, damit Sie die Probleme rechtzeitig erkennen können.
2. Phase ist die Montage:
1. Wenden Sie sich immer an einen zuverlässigen Lieferanten, da dieser Sie mit erstklassigen Teilen beliefern kann.
2. Wählen Sie gleichzeitig Reflow- oder Wellenlöten, um sehr starke Verbindungen herzustellen.
3. Vergessen Sie nie, einen Inspektionstest durchzuführen. So können Sie fehlende Komponenten identifizieren.
PCBasic: Ihr zuverlässiger Partner für die Herstellung von Leiterplatten und PCBA
Wenn es um zuverlässige Leiterplattenfertigung und Leiterplattenbestückung, PCBasic zeichnet sich als vertrauenswürdiger Partner aus. Wir liefern hochwertige, maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl von Branchen und stellen sicher, dass jede Platine Ihre Erwartungen an Leistung und Zuverlässigkeit erfüllt.
Full-Service-Support vom PCB-Design bis zur Produktion
Mit über 10 Jahren Erfahrung im PCB-Design und Projektmanagement-Know-how bietet PCBasic umfassende Dienstleistungen – von der Schaltplanerstellung und dem PCB-Layout bis hin zur Fertigung und Montage. Unsere erfahrenen PCB-Designer Stellen Sie sicher, dass Ihr Projekt vom Konzept bis zum Endprodukt reibungslos verläuft.
Dual-Factory-System für jede Chargengröße
PCBasic betreibt zwei spezialisierte Einrichtungen:
• Shenzhen konzentriert sich auf schnelle Leiterplattenmontagedienste in kleinen Chargen
• Huizhou bewältigt die Leiterplattenfertigung in großen Stückzahlen mit optimierten Produktionslinien
Diese Struktur ermöglicht es uns, Startups, Ingenieure und große Unternehmen gleichermaßen effizient zu unterstützen.
Skalierbare, intelligente und präzise PCB-Montagedienste
Wir nutzen modernste Geräte und Verfahren, um komplexe Leiterplattenmontagen zu bewältigen. Ob Oberflächenmontage, Durchsteckmontage oder Mischtechnik – unser präzisionsorientierter Ansatz gewährleistet hochwertige Leiterplattenmontagen in jeder Phase.
Warum PCBasic wählen?
• Vollständige Kontrolle darüber, was eine Leiterplatte ist und wie man eine Leiterplatte entwirft
• Tiefgreifendes Verständnis des Materials von Leiterplatten zur Materialoptimierung
• Eigene Schablonen- und Vorrichtungsproduktion für schnelle Bearbeitung
• Intelligentes Lager für stabile Bauteilversorgung
PCBasic ist Ihr bevorzugter Anbieter für zuverlässige, effiziente und skalierbare PCB-Design- und PCB-Montagedienste.
Fazit:
Bevor Sie zu einer Schlussfolgerung gelangen, sollten Sie die Grundlagen des PCB-Designs und der PCB-Montage verstanden haben. Sie haben die oben beschriebenen Schritte zum Design einer PCB und der Kernsubstratmaterialien gelesen. Wie können Sie die PCB-Montage erfolgreich gestalten?
Wenn Sie eine Leiterplatte mit einwandfreiem Design, Herstellung und Montage benötigen, kontaktieren Sie PCBasic. Unser Unternehmen verfügt über eine Sofortangebotsmaschine für Leiterplattenfertigungs- und Montageaufträge.
