In der heutigen digitalen Welt sind Leiterplatten eine der wichtigsten Komponenten, da sie viele elektronische Geräte wie Smartphones, Laptops usw. antreiben. Diese Komponente trägt dazu bei, Geräte intelligenter und kleiner zu machen, da sie komplette elektronische Schaltkreise auf kleinen Platinenstücken bieten, die früher mit viel Verkabelung ausgestattet werden mussten.

Was genau ist PCBA, wie wird es hergestellt und worin unterscheidet es sich von herkömmlichen Leiterplatten? Egal, ob Sie PCB-Experte sind oder sich in diese Richtung entwickeln möchten, dieser Artikel ist hilfreich.

Wofür steht PCBA?

Eine PCBA ist eine Leiterplatte mit allen notwendigen elektronischen Bauteilen. Dadurch wird die Platine zu einer funktionsfähigen elektronischen Schaltung, die im Endprodukt eingesetzt werden kann. Vereinfacht ausgedrückt kann man sich eine PCBA als eine funktionsfähige Leiterplatte vorstellen, die direkt auf elektronischen Geräten montiert werden kann, um deren Funktion zu gewährleisten.

Um die Probleme besser angehen und sicherstellen zu können, dass alles an seinem Platz ist, ist es für Designer, Ingenieure und Hersteller von entscheidender Bedeutung, den Übergang von PCBA zu PCB zu verstehen.

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PCBA-Komponenten

Bei der PCBA-Herstellung werden elektronische Komponenten auf der Platine platziert, um deren ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen. Die Montage der PCB-Komponenten erfolgt:

1.   Widerstände: Diese Komponenten gewährleisten die Sicherheit der Schaltung, indem sie Überspannungen und Strömen widerstehen. Sie sind eine der wichtigsten Komponenten im Leiterplattenmontageprozess.

2.   Kondensatoren: Kondensatoren stabilisieren Spannungen, indem sie Spannungen speichern und bei Bedarf wieder abgeben. Außerdem reduzieren sie das Rauschen in elektronischen Schaltungen.

3.   Dioden: Um sicherzustellen, dass der Strom einkanalig ist, verwenden wir eine Diode. Sie schützt die Schaltung vor Rückstrom.

4.   Transistoren: Dies sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Signale schalten und verstärken können.

5.   Integrierte Schaltkreise (ICs): ICs sind die komplexesten Schaltkreise, die verschiedene Aufgaben erfüllen können. Mithilfe dieser ICs können wir kleine Schaltkreise konstruieren.

6.   Anschlüsse: Steckverbinder verbinden verschiedene Schaltungskomponenten und ermöglichen so die Strom- und Signalübertragung.

PCBA-Herstellung

Fertigungsansätze für die PCBA sind:

1.   Lötpaste auftragen: Die Leiterplatte muss zunächst mit Lötpaste bedeckt werden. Diese Paste ist eine Mischung aus Flussmittel und Lötpulver und bedeckt die Stellen, an denen die Komponenten befestigt werden.

2.   Komponentenplatzierung: Die elektronischen Komponenten werden auf der Platine platziert, nachdem die Lötpaste darauf aufgetragen wurde.

3.   Reflow-Löten: Dabei wird die Platine nach dem Bestücken mit allen Bauteilen durch einen Reflow-Ofen geführt. Dadurch schmilzt die Paste und die Bauteile werden fest auf der Leiterplatte verlötet.

4.   Inspektion und Prüfung: Sobald die PCBA gelötet ist, wird sie einer detaillierten Inspektion und Prüfung unterzogen.

5.   Durchstecktechnik (THT): Die Komponenten mit Anschlüssen, die durch die Leiterplatte verlaufen, werden als bedrahtete Komponenten bezeichnet. Diese Komponenten werden dann mittels Wellenlöt- oder Selektivlötverfahren gelötet.

Wofür steht PCB?

Eine Leiterplatte (PCB) ist eine flache Platte, die elektrischen Strom durchlässt und elektronische Bauteile verbindet. Eine Seite der Platte, auf der die elektronischen Bauteile montiert sind, ist elektrisch isoliert. Die andere Seite ist mit Kupfer laminiert, wodurch sie leitfähig wird. Nachdem das Design auf die Platte aufgebracht wurde, wird das unerwünschte Kupfer durch Ätzen entfernt. Übrig bleiben nur Kupferbahnen, die als Drähte für den Stromfluss zu den Bauteilen dienen.

Arten von Leiterplatten

Hier sind sechs PCB-Typen:

1.   Einseitige Leiterplatte: Die einlagige Leiterplatte mit Kupferleiterbahnen ist die einfachste und am häufigsten verwendete und kostengünstigste Variante.

2.   Doppelseitige Leiterplatte: Dieser Leiterplattentyp verfügt auf beiden Seiten über Kupferleiterbahnen, was komplexere Schaltkreise ermöglicht.

3.   Mehrschichtige Leiterplatte: Mehrschichtige Leiterplatten sind Hochleistungsleiterplatten für komplexe Schaltungen. Sie bestehen aus mehreren Lagen Kupferleiterbahnen, die durch Isolierschichten voneinander getrennt sind.

4.   Starre Leiterplatte: Diese Arten von Leiterplatten bestehen aus festen, unflexiblen Materialien und werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo Haltbarkeit erforderlich ist.

5.   Flexible Leiterplatte: Für Bereiche mit begrenztem Platzangebot kommt diese Art von Leiterplatte zum Einsatz. Sie bestehen aus flexiblen Materialien.

6.   Starr-Flex-Leiterplatte: Dabei handelt es sich um eine Mischung aus starren und flexiblen Leiterplatten, die beide Vorteile bietet und in komplexen Geräten verwendet wird.

Leiterplattenherstellung

Die Designphase einer Leiterplatte ist ein entscheidender Schritt im Herstellungsprozess. Sie umfasst die Gestaltung des Platinenlayouts und der elektrischen Anschlüsse. CAD-Software sorgt für präzise Layouts. PCB-Design umfasst die Erstellung des Schaltplans und des Layouts, um die Leiterplatte produktionsreif zu machen. Jeder Schritt erfordert höchste Genauigkeit, da selbst kleinste Designfehler die Leistung erheblich beeinträchtigen können.

PCB vs. PCBA: Der Unterschied zwischen PCB und PCBA

Der Aufbau von PCBs im Vergleich zu PCBAs ist im Wesentlichen folgender: PCBs bestehen aus Glasfaserlaminat, Kupferstrukturen, Lötstopplack und Aufdruck, während PCBAs PCBs, elektronische Bauteile, Lötstellen und Vergussteile enthalten. Was die Funktionalität betrifft, umfasst eine PCB elektrische Verbindungen und eine elektromechanische Struktur. PCBAs hingegen sind funktionierende elektronische Schaltkreise.

Das PCB-Design umfasst die Platzierung von Leiterbahnen mithilfe von CAD-Software. Dabei stehen Funktionen wie Leiterbahnführung, Lagenaufbau und Signalintegrität im Vordergrund. Schematische Entwürfe dienen der Konnektivität, und die Platzierung und das Routing der Komponenten erfolgen im PCBA-Design. Der Herstellungsprozess einer Leiterplatte umfasst fotolithografische Kupferstrukturierung und Ätzen. Beim PCBA-Prozess werden die Komponenten entweder durch Löcher oder auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert.

Bei Durchgangsprüfungen wird entweder eine unbestückte Platine oder eine fertige Baugruppe geprüft. Tests an unbestückten Platinen umfassen in der Regel Durchgang, Kurzschlüsse, Unterbrechungen und Impedanz. Bei bestückten Platinen werden jedoch auch ICT-, Burn-In- und Funktionstests durchgeführt.

PCB und PCBA: Wie arbeiten sie zusammen?

Der Unterschied zwischen PCB und PCBA liegt darin, dass PCB eine leere Leiterplatte ist, während PCBA eine Leiterplatte bezeichnet, die über alle erforderlichen Schaltkreise für die vorgesehene Funktion verfügt. PCBA steht für eine vollständige und funktionsfähige Platine, während PCB kein funktionierendes Gerät ist, da es keine wesentlichen Komponenten enthält. PCBA wird auf einer vorhandenen Leiterplatte aufgebaut. PCB und PCBA sind zwei unterschiedliche Komponenten desselben Prozesses.

PCBA-Techniken

Die Anschlussdrähte der Komponenten werden in einem als Lochmontage bezeichneten Verfahren in Bohrlöcher einer unbestückten Leiterplatte eingesetzt.

In den 1980er Jahren wurde die Surface Mount Technology (SMT), die die Through-Hole-Technologie (THI) ablöste, in der Industrie weit verbreitet. Der Grund dafür waren die Kosteneffizienz und Effizienzvorteile gegenüber dieser Methode.

Surface Mount Technology (SMT) bezeichnet das Verfahren zur physischen Befestigung elektrischer Komponenten auf der Oberfläche einer Leiterplatte. SMT wird seit seiner Einführung in den 1980er Jahren in der Produktion fast aller elektrischen Geräte eingesetzt.

PCBA-Prozess

Die Leiterplattenbestückung beginnt mit dem Auftragen von Lötpaste auf die Platine. Anschließend werden die Bauteile mithilfe eines Bestückungsautomaten auf der Platine montiert. Reflow-Löten verstärkt die Verbindungen nach der Positionierung der Bauteile und der Qualitätskontrolle. Anschließend werden die Bestückungseinsätze mittels Hand- oder Wellenlöten hergestellt. Funktionstests und Reinigung runden den Vorgang ab. Anschließend ist die Platine bereit für Verpackung und Versand.

PCBA (Printed Circuit Board Assembly) unterscheidet sich von einer Leiterplatte dadurch, dass alle erforderlichen elektronischen Komponenten verlötet sind, um eine funktionsfähige Schaltung zu bilden. Eine PCBA ist ein fertiges und funktionsfähiges Produkt für elektronische Geräte. Eine PCB hingegen ist lediglich eine Grundstruktur, die aus Pfaden für elektrische Verbindungen und Löchern zur Positionierung der Komponenten besteht. Der Verantwortliche, beispielsweise ein Ingenieur oder Designer, muss diese Transformation von einer Leiterplatte zu einer PCBA kennen, da er sicherstellen muss, dass die Komponenten an der richtigen Position sind und die Gesamtschaltung wie vorgesehen funktioniert.