PCB
Eine Printed Circuit Board (PCB), auf Deutsch Leiterplatte, ist die mechanische und elektrische Trägerstruktur elektronischer Schaltungen. Auf ihr werden elektronische Bauteile wie integrierte Schaltkreise, Widerstände, Kondensatoren oder Steckverbinder montiert und über leitfähige Strukturen miteinander verbunden.
Leiterplatten bestehen aus einem elektrisch isolierenden Basismaterial mit darauf aufgebrachten leitfähigen Strukturen, den Leiterbahnen. Als Basismaterial wird in der Elektronikentwicklung meist glasfaserverstärktes Epoxidharz verwendet (häufig als FR-4 bezeichnet). In einfachen oder kostensensitiven Anwendungen kommen auch Materialien wie Hartpapier zum Einsatz. Die leitfähigen Strukturen bestehen in der Regel aus einer dünnen Kupferschicht, die durch ein Ätzverfahren strukturiert wird. Eine typische Kupferdicke beträgt beispielsweise etwa 35 µm, wobei je nach Anwendung auch andere Dicken verwendet werden.
Elektronische Bauelemente werden auf der Leiterplatte über Lötflächen (Pads) oder Lötaugen befestigt und elektrisch kontaktiert. Diese Kontaktstellen sind Teil des sogenannten Footprints, der die mechanische Position und die elektrischen Anschlüsse eines Bauteils definiert. Durch den Lötprozess entsteht gleichzeitig die elektrische Verbindung zur Leiterbahn und die mechanische Fixierung des Bauteils auf der Leiterplatte.
Je nach Bauform der Bauteile unterscheidet man zwischen Through-Hole-Technologie (THT), bei der Anschlussdrähte durch Bohrungen geführt und verlötet werden, und Surface-Mount-Technologie (SMT), bei der Bauteile direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert werden. Moderne Elektronik verwendet überwiegend SMT-Bauteile, da sie kompaktere Bauformen und automatisierte Bestückungsprozesse ermöglichen.
Neben der elektrischen Verbindung übernimmt die Leiterplatte auch mechanische und thermische Funktionen. Sie trägt die Bauteile eines Systems, ermöglicht definierte Signalführungen und beeinflusst Eigenschaften wie Signalintegrität, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und Wärmeabfuhr. Größere oder mechanisch belastete Komponenten können zusätzlich durch Verschraubungen, Klebstoffe oder andere mechanische Halterungen auf der Leiterplatte fixiert werden.
Moderne Leiterplatten bestehen häufig aus mehreren Lagen (Multilayer-PCBs), in denen Signalleitungen, Masseflächen und Versorgungsspannungen strukturiert angeordnet sind. Die Verbindung zwischen den einzelnen Kupferschichten erfolgt über Vias, also metallisierte Durchkontaktierungen innerhalb der Leiterplatte. Dadurch lassen sich auch komplexe elektronische Systeme mit hoher Bauteildichte und vielen Signalen auf kompaktem Raum realisieren.