{"id":56142,"date":"2023-05-27T01:44:20","date_gmt":"2023-05-27T08:44:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.autodesk.com\/products\/fusion-360\/blog\/?p=56142"},"modified":"2023-05-16T02:10:31","modified_gmt":"2023-05-16T09:10:31","slug":"an-introduction-for-electronics-beginners-printed-circuit-boards-from-10000-feet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.autodesk.com\/products\/fusion-360\/blog\/de\/an-introduction-for-electronics-beginners-printed-circuit-boards-from-10000-feet\/","title":{"rendered":"Einf\u00fchrung in die Elektronik f\u00fcr Einsteiger | Leiterplatten aus der Vogelperspektive"},"content":{"rendered":"\n

Wenn Sie auch nur ein bisschen Interesse daran haben, etwas \u00fcber Elektronik zu lernen, dann m\u00fcssen Sie unbedingt etwas \u00fcber die Leiterplatte<\/a> oder PCB wissen. Und warum? Diese Platinen befinden sich in allen elektronischen Ger\u00e4ten, die der Menschheit bekannt sind, ohne Ausnahme! Wenn Sie Ihren Computer, Ihr Smartphone oder sogar eine USB-Gabel<\/a> \u00f6ffnen, werden Sie eine Leiterplatte finden.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\"hapifork-pcb\"<\/figure>\n\n\n\n

Anf\u00e4ngern in Sachen Elektronik k\u00f6nnen diese gr\u00fcnen Gebilde zun\u00e4chst etwas r\u00e4tselhaft erscheinen. Es gibt zig unterschiedlich aussehende Komponenten, und man muss viel lernen, um zu wissen, wie das alles zusammen funktioniert. Aber aus der Vogelperspektive ist es ganz einfach zu verstehen, was eine Leiterplatte ist und wie sie funktioniert. Betrachten Sie eine Leiterplatte aus der Vogelperspektive, und Sie werden feststellen, dass sie wie eine Stadt aussieht!<\/p>\n\n\n

Nehmen Sie den Fensterplatz<\/strong><\/h2>\n\n\n

Auch wenn es in den letzten Jahren weniger h\u00e4ufig der Fall war, sind Sie wahrscheinlich mindestens einmal in Ihrem Leben mit einem Flugzeug geflogen. Am liebsten mag ich den Moment, wenn das Flugzeug von der Startbahn abhebt. W\u00e4hrend man immer h\u00f6her steigt, bekommt man eine neue Perspektive auf die Stadt, die man sonst nur aus gro\u00dfer H\u00f6he sieht. Und je h\u00f6her man kommt, desto mehr sieht man, wie organisiert und sorgf\u00e4ltig geplant die Stadt ist. Es gibt Stra\u00dfen, Geb\u00e4ude, Autos und Menschen, die alle in einem kompletten System miteinander verbunden sind.<\/p>\n\n\n\n

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Genau wie unsere St\u00e4dte bilden Leiterplatten ein komplettes System, eine Grundlage f\u00fcr all die elektronischen Komponenten, die unsere Alltagsger\u00e4te zum Leben erwecken. In der Tat kann man viele Aspekte einer Stadt mit einer Leiterplatte vergleichen.<\/p>\n\n\n

Leiterbahnen = Die Stra\u00dfen<\/strong><\/h2>\n\n\n

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On The Road Again – Willie Nelson<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Auf einer Leiterplatte sehen Sie eine Reihe von Leitungen, die \u00fcberall verlaufen und die verschiedenen Komponenten miteinander verbinden. Diese Leitungen sind genau wie die Stra\u00dfen in unseren St\u00e4dten, nur dass hier keine Autos herumflitzen, sondern Elektronen \u00fcber Stra\u00dfen aus Kupfer, um ein Bauteil nach dem anderen zu versorgen! Diese Kupferstra\u00dfen werden in unserer PCB-Stadt Leiterbahnen<\/strong> genannt.<\/p>\n\n\n\n

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Eine Leiterplatte ohne Bauteile, man sieht die Leiterbahnen, die alles verbinden.
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Integrierte Schaltkreise = Die Innenstadt<\/strong><\/h2>\n\n\n

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Downtown – Petula Clark\u2026<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Die Innenstadt ist der Ort, an dem sich die ganze Arbeit in einer Stadt abspielt. Hier gibt es gro\u00dfe Firmenb\u00fcros, lokale Gesch\u00e4fte an jeder Ecke und vielleicht sogar einige offene M\u00e4rkte. Dieser zentrale Knotenpunkt menschlicher Aktivit\u00e4ten ist genau wie diese quadratischen schwarzen Formen, die Sie auf einer Leiterplatte finden und die als integrierte Schaltkreise (IC) <\/strong>bezeichnet werden. Auf diesen ICs laufen alle wichtigen Verarbeitungsvorg\u00e4nge auf einer Leiterplatte ab, die in Windeseile berechnet werden.<\/p>\n\n\n\n

\"pcb-ic\"<\/figure>\n\n\n

Passive Komponenten = Die Vorst\u00e4dte<\/strong>\u00a0<\/h2>\n\n\n

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Arcade Fire – The Suburbs<\/a><\/a><\/p>\n\n\n\n

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In den Vorst\u00e4dten sind H\u00e4user, Parks und Schulen ein allt\u00e4glicher Anblick. Aus dem Flugzeug betrachtet, sehen die H\u00e4userzeilen in einem Vorort oft aus wie die kleinen Widerst\u00e4nde<\/a> oder Kondensatoren, die \u00fcberall auf einer Leiterplatte zu finden sind. Diese Widerst\u00e4nde sind da drau\u00dfen und widerstehen dem Stromfluss entsprechend ihrem Wert.\u00a0\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\"pcb-resistors\"<\/p>\n\n\n

Pads = Die Konstruktion<\/strong><\/h2>\n\n\n

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Sam Cooke – The Hammer Song\u2026<\/a>\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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Keine Stadt ist frei von Bauarbeiten! Ob ein neuer Wolkenkratzer oder ein neuer Wohnkomplex gebaut wird, \u00fcberall werden neue Fundamente gelegt. Diese Fundamente sind wie die leeren Pads<\/strong>, die Sie auf einer Leiterplatte finden, auf der sich keine Bauteile befinden. Auch wenn sie jetzt noch leer sind, wird bald ein Bauteil draufgel\u00f6tet werden.<\/p>\n\n\n\n

\"smd-pads\"<\/figure>\n\n\n

Siebdruck = Adressen und Stra\u00dfennamen<\/strong>\u00a0<\/h2>\n\n\n

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U2 – Where the streets have no name<\/a>\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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Ohne eine Adresse oder einen Stra\u00dfennamen werden Sie sich in einer Stadt nicht zurechtfinden. Und so wie diese beiden Ihnen helfen, sich im Stra\u00dfenlabyrinth zurechtzufinden, so tun auch alle wei\u00dfen Schriftz\u00fcge, die Sie auf einer Leiterplatte finden, dasselbe. Diese Beschriftung, Silkscreen<\/strong> genannt, hilft Menschen, die Leiterplatten zusammenbauen oder reparieren, genau zu wissen, was ein Teil ist und wo es sich befindet.<\/p>\n\n\n\n

\"silkscreen\"<\/figure>\n\n\n

Vias = Das Kanalisationssystem<\/strong>\u00a0<\/h2>\n\n\n

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Thom York – Take it away<\/a><\/p>\n\n\n\n

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All das Wasser, das wir beim Geschirrsp\u00fclen oder Autowaschen verbrauchen, muss irgendwo hin, und in der Kanalisation findet es eine neue Bestimmung. Das Abwassersystem ist vergleichbar mit den L\u00f6chern auf einer Leiterplatte, den sogenannten Vias<\/strong>. Diese schacht\u00e4hnlichen Formen helfen dabei, Strom von einer Seite der Leiterplatte zur anderen zu leiten, so wie das Wasser von der Sp\u00fcle zur \u00f6rtlichen Kl\u00e4ranlage flie\u00dft – es ist eine Schnellstra\u00dfe!\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Kondensatoren = Das Kraftwerk<\/strong><\/h2>\n\n\n

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MGMT – Electric Feel<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Kraftwerke sorgen daf\u00fcr, dass unsere Lichter anbleiben. K\u00f6nnen Sie sich vorstellen, wie eine Stadt ohne Kraftwerke aussehen w\u00fcrde? Hoffentlich nicht mit Zombies verseucht! Genau wie die Kraftwerke in einer Stadt haben auch wir so genannte Kondensatoren<\/strong> auf einer Leiterplatte, die Strom speichern. Sie k\u00f6nnen eine Ladung speichern und sie bei Bedarf wieder abgeben, um den Strom dorthin zu leiten, wo er gebraucht wird.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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LEDS = Stra\u00dfenbeleuchtungen und Schilder<\/strong><\/h2>\n\n\n

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Journey – Don\u2019t stop believing<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Stra\u00dfenlaternen und Schilder sorgen f\u00fcr Ordnung in einer Welt voller verr\u00fcckter Autofahrer und regeln den Verkehrsfluss in unserem Labyrinth aus Stra\u00dfen und Autobahnen. Auf einer Leiterplatte sind Stra\u00dfenlaternen und Schilder genau wie Dioden<\/strong> und ihre Cousine, die LED<\/strong>. Die Diode steuert den Stromfluss auf einer Leiterplatte und l\u00e4sst ihn nur in eine Richtung flie\u00dfen. Und Sie haben bestimmt schon einmal eine LED gesehen. Sie ist genau wie eine Diode, nur dass sie leuchtet, wenn Strom durch sie flie\u00dft.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\"pcb-led\"<\/figure>\n\n\n\n

Jetzt, wo Sie alle Einzelteile im Kopf haben, sehen Sie sich das Bild unten an und versuchen Sie, einige der Orientierungspunkte auf dieser Platine zu finden. Integrierte Schaltkreise sind am einfachsten zu finden; suchen Sie einfach nach den schwarzen K\u00e4sten. Aber vielleicht musst du die Augen zusammenkneifen, um all die winzigen Widerstandsuntergruppen zu sehen, die \u00fcberall verteilt sind. Nat\u00fcrlich sind die oben aufgelisteten Teile nur ein Bruchteil der Dinge, die Sie auf einer Leiterplatte finden, aber Sie haben jetzt genug Wissen, um die Leiterplatte aus einem beliebigen St\u00fcck Elektronik herauszurei\u00dfen und die Dinge zu benennen!\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Wie kann ich eine Leiterplatte herstellen?<\/strong><\/h2>\n\n\n

Von der Seite betrachtet kann man sich eine Leiterplatte als eine Art k\u00f6stlichen, mehrschichtigen Vanille- und Erdbeerkuchen vorstellen. Sie besteht aus mehreren sich wiederholenden Schichten aus Kupfer, L\u00f6tstoppmaske, Siebdruck und Glasfasern. Um diese Schichten zu verstehen, m\u00fcssen wir von innen nach au\u00dfen vorgehen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Ein Querschnitt durch eine doppelseitige Leiterplatte mit Siebdruck, L\u00f6tmaske, Kupfer und FR4.<\/p>\n\n\n\n

Glasfaser.<\/strong> Dieses Material befindet sich in der Mitte einer Leiterplatte und wird gemeinhin als Substrat oder FR4 bezeichnet. Das Glasfasergewebe ist die st\u00e4rkste Schicht von allen und verleiht der Leiterplatte ihre starre und dicke Struktur. Bei der Herstellung einer Leiterplatte beginnt der gesamte Prozess mit dem Glasfasergewebe, und alle anderen Schichten werden dar\u00fcber gelegt.<\/p>\n\n\n\n

Kupfer.<\/strong> Ohne eine Kupferschicht w\u00e4re eine Leiterplatte nicht in der Lage, Strom zu leiten. Kupfer befindet sich in der Regel sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite einer Leiterplatte und enth\u00e4lt alle Leiterbahnen, die Ihre Bauteile verbinden.<\/p>\n\n\n\n

L\u00f6tstoppmaske.<\/strong> Dieses Material verleiht einer Leiterplatte ihre traditionelle gr\u00fcne Farbe und wird \u00fcber den Kupferschichten angebracht. Es gibt aber auch rote oder blaue Leiterplatten; das ist die Entscheidung des Designers! Die L\u00f6tstoppmaske sorgt daf\u00fcr, dass alle Kupferbahnen voneinander isoliert sind, damit keine Unf\u00e4lle wie Kurzschl\u00fcsse passieren k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Siebdruck.<\/strong> Dieser wei\u00dfe Text ist \u00fcberall auf einer Leiterplatte zu finden und kennzeichnet die Namen von Widerst\u00e4nden, Kondensatoren, LEDs usw. …. Siebdruck ist bei der Herstellung einer Leiterplatte sehr n\u00fctzlich, da er einem anderen Menschen oder Computer sagen kann, wo ein bestimmtes Teil hingeh\u00f6rt.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Der eigentliche Prozess der Herstellung einer Leiterplatte kann kompliziert sein und erfordert die Inanspruchnahme eines Herstellers, von manchen auch Fab House genannt. Diese Fertigungsbetriebe nehmen alle fertigen Designdateien, die ein Ingenieur abgibt, um eine Leiterplatte in ihrer physischen Form zu erstellen. Obwohl der gesamte Prozess einen eigenen Blog-Beitrag verdient, wollen wir uns mit einem kurzen \u00dcberblick dar\u00fcber begn\u00fcgen, wie eine Leiterplatte entsteht:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Schritt 1<\/strong> – Herstellung eines Glasfaserfundaments. Der Hersteller stellt zun\u00e4chst die innere Glasfaserschicht (Kern) her, auf die alle anderen Schichten aus Kupfer, L\u00f6tmaske usw. aufgebracht werden.<\/li>\n\n\n\n
  2. Schritt 2<\/strong> – Hinzuf\u00fcgen von Kupferschichten. Nach der Herstellung der Glasfaserbasis bringt der Hersteller Kupferfolie auf beiden Seiten der Glasfaser an.<\/li>\n\n\n\n
  3. Schritt 3<\/strong> – Hinzuf\u00fcgen von Kupfermustern. Als N\u00e4chstes wird ein laminiertes Blatt des Leiterplattenentwurfs auf das Kupfer gelegt, das zeigt, wo alle Kupferbahnen verlaufen m\u00fcssen.<\/li>\n\n\n\n
  4. Schritt 4<\/strong> – Festlegen der Kupfermuster. Die laminierte Folie und das Kupfer werden dann unter einer UV-Lampe belichtet und mit einem Photoresist-Film bedeckt, der die Leiterbahnen in die Kupferfolie \u00e4tzt.<\/li>\n\n\n\n
  5. Schritt 5<\/strong> – Baden der Leiterplatte. Nachdem die Kupferbahnen angebracht sind, wird die Leiterplatte einem chemischen Bad unterzogen, bei dem das gesamte unerw\u00fcnschte Kupfer entfernt wird, so dass nur die von einem Ingenieur entworfenen Kupferbahnen \u00fcbrig bleiben.<\/li>\n\n\n\n
  6. Schritt 6<\/strong> – Schutz mit L\u00f6tstoppmaske. Eine Schutzschicht aus L\u00f6tstopplack wird aufgetragen, die der Leiterplatte ihre traditionelle gr\u00fcne Farbe verleiht und sie gleichzeitig vor Kurzschl\u00fcssen sch\u00fctzt.<\/li>\n\n\n\n
  7. Schritt 7<\/strong> – Hinzuf\u00fcgen von Siebdruck. Zum Schluss wird ein wei\u00dfer Siebdruck aufgebracht, mit dessen Hilfe man genau wei\u00df, wo die Bauteile auf der Leiterplatte platziert werden m\u00fcssen. In diesem Stadium wird die Leiterplatte als „nackte Platine“ betrachtet, d. h. es sind noch keine Teile angebracht.<\/li>\n\n\n\n
  8. Schritt 8<\/strong> – Hinzuf\u00fcgen von Bauteilen. Die nackte Leiterplatte wird dann einem Montageprozess unterzogen, bei dem verschiedene Komponenten wie Widerst\u00e4nde, integrierte Schaltkreise, Kondensatoren usw. angebracht werden. Nach der Fertigstellung ist dies die Leiterplatte in ihrer endg\u00fcltigen Form, die Sie in Ihrer gesamten Elektronik zu Hause sehen werden.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Der Best\u00fcckungsprozess hat eine ganze Reihe von Details, die wir ausgelassen haben, und ist eine Welt f\u00fcr sich. Wenn Sie mehr \u00fcber den Herstellungsprozess erfahren m\u00f6chten, sehen Sie sich das Video unten an, um ihn bei Eurocircuits in Aktion zu erleben!<\/p>\n\n\n

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