Abwärtswandler

Der Abwärtswandler, auch Tiefsetzsteller, englisch Step Down Converter, englisch Buck Converter oder Abwärtsregler, ist in der Elektronik eine Form von Gleichspannungswandler. Die Ausgangsspannung UA ist stets kleiner als der Betrag der Eingangsspannung UE.

Aufwärtswandler

Der Aufwärtswandler, auch Hochsetzsteller, englisch Boost-Converter, englisch Step-Up-Converter oder Aufwärtsregler, ist in der Elektronik eine Form von Gleichspannungswandler. Der Betrag der Ausgangsspannung UA ist stets größer als der Betrag der Eingangsspannung UE.

Basismaterial

Epoxidharze (EP-Harze) sind Kunstharze, die Epoxidgruppen tragen.[1][2] Sie sind härtbare Harze (Reaktionsharze) die mit einem Härter und gegebenenfalls mit Zusatzstoffen zu einem duroplastischen Kunststoff umgesetzt werden können. Die Epoxidharze sind Polyether mit in der Regel zwei endständigen Epoxidgruppen. Die Härtungsmittel sind Reaktionspartner und bilden mit dem Harz den makromolekularen Kunststoff. Epoxidharze werden u.a. für Reaktions- und Einbrennlacke, Zweikomponentenkleber, für Laminate und als Formmassen für Komponenten in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet.

Die Stärke beträgt normalerweise 35µm, bei höheren Strömen zwischen 70µm und 140µm.

Basismaterialherstellung einer Leiterplatte

In der Imprägnieranlage werden zunächst das Grundharz, Lösungsmittel, Härter, Beschleuniger gemischt. Dem können noch andere Stoffe zugesetzt werden, wie z. B. Farbpigmente, Flammschutzmittel und Flexibilisatoren. Die Trägerstoffe (z. B. Papier, Glasgewebe, Aramidgewebe) werden in Rollen angeliefert, so dass der Prozess fortlaufend durchgeführt werden kann. Nachdem der Träger über Umlenkrollen durch das Bad gezogen wurde (Tränkung), wird das Material im Ofen getrocknet. Dabei verdunstet nicht nur das Lösungsmittel, sondern auch das Harz erreicht durch die Wärmezufuhr einen Zwischenzustand – das Harz härtet noch nicht vollständig aus, bei erneuter Wärmezufuhr wird es zunächst wieder klebrig und härtet erst dann aus. Dieses Halbzeug aus Harz und Träger nennt man Prepreg. Es wird zur Herstellung der Leiterplatten verwendet, indem die Lagen unter Wärmeeinfluss verpresst werden. Bei Multilayer-Leiterplatten werden mehrere Schichten Basismaterial und Kupfer nacheinander verpresst und geätzt.

Bauelemente

Einfache passive Bauelemente können in die Platine integriert werden. Induktivitäten, Spulen, kleine Kapazitäten, Kontakte oder Kühlkörper können direkt als Kupferschicht-Struktur ausgebildet werden. Widerstände können mittels spezieller Pasten auf die Oberfläche oder in die verdeckten Layer eingedruckt werden. Dadurch kann man Bauelemente und deren Bestückung einsparen.

Es gibt Platinen, auf oder in denen integrierte Schaltkreise direkt platziert sind (Chip on board, chip in board). Oft sind sie direkt zur Platine gebondet und nur durch einen Tropfen Kunstharz geschützt (engl. Glob Top) (Beispiel: Quarzuhrwerke).

Bestückungsautomaten

Ein Bestückungsautomat ist eine Maschine, die in der Fertigung von Leiterplatten benutzt wird, um Bauelemente auf die Leiterplatte zu platzieren, die danach in einem Lötprozess verlötet werden. Bestückungsautomaten gibt es seit Mitte der 1970er Jahre.

Bestückungsdruck

Beim Bestückungsdruck, auch Bestückungsaufdruck, handelt es sich um eine Beschriftungsmethode von Leiterplatten.

Er wird üblicherweise im Siebdruck aufgebracht, für Prototypen und Kleinserien existieren jedoch auch Methoden, welche dem Tintenstrahldruck ähnlich sind. Normalerweise werden die Umrisse der Bauelemente aufgedruckt, um das manuelle Bestücken zu erleichtern und so Fehler zu vermeiden. Meist werden die einzelnen Bauteile auch durchnummeriert, um diese, z. B. bei folgenden Reparaturarbeiten mit Hilfe des Schaltplanes finden zu können. Als Farbe sind Weiß und Gelb am verbreitetsten, prinzipiell sind jedoch auch andere Farben denkbar.

Bei Leiterplatten welche vollautomatisch von Bestückungsautomaten bestückt werden, ist ein Bestückungsaufdruck nicht unbedingt nötig, er wird jedoch bei komplexen Leiterplatten dennoch manchmal aufgebracht, um die Positioniergenauigkeit zu erhöhen. Hierbei wird dieser von einem Kamerasystem erfasst und bei Bedarf eine entsprechende Positionskorrektur durchgeführt.

Bohrdaten

Sieb & Meyer, Excellon, Eagleboard, CAM-Formate, Handprogrammierung nach Ihren Vorlage

Brummschleife

Bei Leiterplatten und Geräteverdrahtungen treten zwei einander gegensätzliche Anforderungen auf:

• die möglichst induktionsarme Ausbildung der Masseverbindungen (Massefläche)
• die Vermeidung von Erdschleifen durch Sternpunkterdung
• Diese einander ausschließenden Forderungen werden je nach Baugruppe bzw. Gerät unterschiedlich gehandhabt:
• Bei Motherboards und oft auch bei Schaltnetzteilen verwendet man eine geschlossene Massefläche als separate Ebene (Layer)
• Treten analoge und digitale Signale gemischt auf, werden getrennte Masseflächen verwendet, die nur an einem Punkt zusammengeschlossen sind
• bei Niederfrequenzgeräten (Verstärker) kann man weitgehend Sternpunkterdung anwenden und gegebenenfalls Teilbereiche mit einer Massefläche belegen, die jedoch nicht von großen Strömen (Gleichrichter, Ausgänge) durchflossen werden darf.

CAD

CAD (von engl. computer-aided design, zu Deutsch rechnerunterstütztes Zeichnen, rechnerunterstützter Entwurf oder rechnerunterstützte Konstruktion) bezeichnet ursprünglich die Verwendung eines Computers als Hilfsmittel beim technischen Zeichnen. Die mit Hilfe des Computers angefertigte Zeichnung wird auf dem Bildschirm sichtbar gemacht und kann auf Papier ausgegeben werden.

CNC-Kontur-Fräsung/Nutzenfräsung

Computerized Numerical Control (CNC), übersetzt „computergestützte numerische Steuerung”, ist eine elektronische Methode zur Steuerung und Regelung von Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen), bzw. die dafür eingesetzten Geräte (Controller, Computer).

Digitalisierung

Als Sonderlösung bieten wir Ihnen Digitalisierung von ein- und doppelseitigen Leiterplatten

Drahtbonden

Das Drahtbonden (von engl. bond - „Verbindung”, „Haftung”) bezeichnet in der Aufbau- und Verbindungstechnik einen Verfahrensschritt, bei dem mittels dünner Drähte (Bonddraht) der Die eines integrierten Schaltkreises oder eines diskreten Halbleiters (z.B. Transistor, Leuchtdiode oder Photodiode) mit den elektrischen Anschlüssen des Chipgehäuses verbunden wird. Der Vorgang der Draht-Kontaktierung wird als Drahtbonden, der Vorgang des Auflötens der Rückseite des Chips als Chipbonden bezeichnet. Das Drahtbonden wird aber auch in der Hybridtechnik, als auch bei diskreten Bauteilen angewandt.

Durchgangstest

Beim Durchgangstest wird die Leiterplatte auf fehlerhafte und fehlende Verbindungen getestet. Diese Unterbrechungen können durch mechanische Beschädigungen oder durch Filmfehler beim Belichten entstehen. Funktionsweise: Beim Durchgangstest werden alle zu einem Netz gehörenden Punkte gegeneinander getestet. Bei Einzelpunkten kann keine Verbindung geprüft werden. Durch Schmutz auf den Kontaktierstellen können die Messungen ein hochohmiges Ergebnis zeigen. Mögliche Verschmutzungen sind: Staub, Fräsrückstände oder Oxidation auf der Kontaktierfläche. Durch ein erneutes Kontaktieren (Retest) können diese Phantomfehler (Fehler, die nicht existieren) oft ausgeschlossen werden.

Die Messresultate werden bei zweipoliger Messung produktspezifisch z. B. folgendermaßen klassifiziert:(Messschwellen sind teilespezifisch zu definieren)

• Messung < 10 Ω → Gute Verbindung
• Messung > 10 Ω → Hochohmige Verbindung
• Messung > 2 MΩ → Unterbrechung

Für Messungen von Verbindungen oder Widerständen unter 10 Ω muss oft eine Vierleitermessung eingesetzt werden, dadurch verfälschen die Kabel- und Kontaktwiderstände das Messresultat nicht.

Durchkontaktierung

Durchkontaktierung (ugs. Durchsteiger) (englisch vertical interconnect access, abgekürzt VIA) ist eine vertikale elektrische Verbindung zwischen den Leiterebenen einer Leiterplatte. Die Verbindung wird meist mit durch eine innen metallisierte Bohrung im Trägermaterial der Leiterplatte realisiert. Selten werden auch Niete und Stifte verwendet.

Durchschlagfestigkeit

Die Durchschlagsfestigkeit (meist angegeben in kV/mm) eines Isolators ist diejenige elektrische Feldstärke, welche in dem Material höchstens herrschen darf, ohne dass es zu einem Spannungsdurchschlag (Lichtbogen) kommt.

Eagleboard

Datenformat; Versionsnummer muss angegeben werden

EDA

Electronic Design Automation (EDA) bezeichnet rechnergestützte Hilfsmittel für den Entwurf von elektronischen Systemen, insbesondere der Mikroelektronik. EDA wird zumeist als Teilgebiet des computer-aided design (CAD) bzw. des computer-aided engineering (CAE) verstanden. Alternativ wird anstelle von EDA auch von ECAD (Electronic CAD) gesprochen.

Elektrischer Test

Ein elektrischer Test am Ende der Herstellung ist meist kostenpflichtig und erfordert die kompletten CAD-Daten sowie einen Prüfautomaten, der sämtliche Signalwege kontaktiert und prüft. Bei den Prüfautomaten unterscheidet man zwischen dem In-Circuit-Tester und dem Flying-Prober. Die Flying-Prober haben mehrere einzelne Prüffinger, welche die Leiterplatten abtesten. Diese Technik hat den großen Vorteil, dass keine Adapter zum Kontaktieren benötigt werden und so auch kleine Serien günstig getestet werden können. Als Nachteil zählt die lange Prüfzeit zum Testen und dass mit diesem System meistens keine 100-%iger Test durchgeführt wird (zu lange Prüfzeit). Beim In-Circuit-Tester werden die Leiterplatten mit Federstift-bestückten Adaptern oder sehr feinen sogenannten Starrnadeladaptern getestet. Diese Technik hat den Vorteil, dass alle Testpunkte auf einmal kontaktiert werden können und so ein sehr schneller Test mit einer 100-%igen Prüftiefe erreicht werden kann. Die heutigen MCA-Microadapter (siehe Starrnadeladapter) ermöglichen mit dem Staggering das Kontaktieren von feinsten Strukturen der Mikroelektronik. Als Nachteil sind hier die hohen Adapterkosten zu erwähnen, die aber bei größeren Stückzahlen nicht mehr ins Gewicht fallen.

Fertig bestückte Leiterplatten können ebenfalls mit einem ICT-Testsystem geprüft werden, wofür oft zusätzliche Kontaktinseln layoutet werden, die im späteren Einsatz nicht mehr benötigt werden. Damit keine solchen zusätzlichen Testpunkte generiert werden müssen, kann auch hier ein Starrnadeladapter eingesetzt werden, der das Kontaktieren auf Bauteilanschlüsse, Stecker oder sogar Chips ermöglicht.

Oft wird nur eine Funktionskontrolle am Ende der Fertigung durchgeführt, da die Herstellungstechnologie der Leiterplatten selbst sehr viel zuverlässiger als nachfolgende Verfahrensschritte ist.

Elektromagnetische Verträglichkeit

Die kapazitive und induktive Verkopplung der Leiterbahnen, deren Empfänglichkeit gegenüber externen elektromagnetischen Feldern sowie die Abstrahlcharakteristik (Störemission) wird unter dem Sammelbegriff Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beschrieben. Moderne Software kann inzwischen ansatzweise auch EMV-Aspekte innerhalb der Platine berücksichtigen. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) kennzeichnet den üblicherweise erwünschten Zustand, dass technische Geräte einander nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte störend beeinflussen. Sie behandelt technische und rechtliche Fragen der ungewollten wechselseitigen Beeinflussung in der Elektrotechnik.

Elektronik

Unter Elektronik (Lehre von der Steuerung von Elektronen) werden alle Vorgänge in Steuer-, Regel- und Verstärkerschaltungen sowie die Vorgänge in den hierfür verwendeten Bauelementen verstanden. Als Stellgröße einer veränderlichen Spannung oder eines veränderlichen Stromes dient hier wiederum ein elektrischer Strom ohne den Umweg über den Elektromagnetismus oder einen mechanisch betätigten Geber oder Schalter. Eine Steuerung durch Licht fällt jedoch in den Bereich der Elektronik. Dieses Teilgebiet wird als Optoelektronik bezeichnet.

Experimentierplatinen

Lochrasterplatinen weisen Bohrungen oder Lötaugen (einseitig oder durchkontaktiert) in einem Raster auf, das für Elektronikbauteile üblich ist, also 2,54 mm (manchmal auch 2,5 mm) oder die Hälfte davon. Verbindungen kann man durch Löten mit Schaltdraht, in Fädeltechnik oder in Wickeltechnik herstellen. Oft sind mehrere Augen bereits durch Leiterbahnen verbunden (z. B. für Betriebsspannungen) oder man hat längere und kürzere Leiterbahnen zur Verfügung, die den in der Praxis vorkommenden Anforderungen möglichst nahe zu kommen versuchen. Auch komplett mit parallelen Leiterbahnen versehene Experimentierplatinen (Lötstreifenplatine) sind üblich. Hier muss man Trennungen mit einem Werkzeug herstellen. Weiterhin gibt es kleine Hilfsplatinen für gängige SMD-Gehäuseformen.

Fertigungstechnik

Der Einsatz von Leiterplatten begann Anfang der 1950er Jahre durch die von Fritz Stahl gegründeten Ruwel-Werke in Geldern am Niederrhein. Bis dahin wurden elektronische Bauteile frei verdrahtet, sie hingen also in der Luft und waren nur an den Enden festgelötet, wobei am Chassis befestigte Lötfahnen oder die Anschlussfahnen der Fassungen von Elektronenröhren als mechanische Stützpunkte dienten. Die Geräte waren nur von Hand und mit Kenntnis des Verdrahtungsplanes zu fertigen.

Bei gedruckten Schaltungen werden dagegen die Anschlussdrähte der Bauteile von oben durch Bohrlöcher durch die Leiterplatte gesteckt (engl. Through Hole Technology, THT) – eine auch heute noch weit verbreitete Technik. Auf der Unterseite (Löt-, Leiter- oder L-Seite) befinden sich die Kupferleiterbahnen, an denen sie festgelötet werden. Das erlaubt eine vereinfachte und automatisierbare Fertigung, gleichzeitig sinkt die Fehlerrate bei der Produktion, da Verdrahtungsfehler damit für die Schaltung auf der Leiterplatte ausgeschlossen werden.

Komplexere einlagige Leiterplatten erfordern zusätzliche Verbindungen, die nicht im Layout herstellbar sind. Diese werden durch Lötbrücken mittels abgewinkelter Drähte oder Null-Ohm-Widerstände hergestellt. Letztere lassen sich besser in Bestückungsautomaten einsetzen. Alternativ nutzt man für diese Verbindungen Kupferbahnen auf beiden Seiten der Leiterplatte (doppellagige Leiterplatte, DL). Verbindungen zwischen oberer (Bestückungs- oder B-Seite) und unterer Seite wurden durch Löten eingepresster Stifte oder Niete erzeugt.

Erst in den 1960er Jahren wurden diese Verbindungen (Durchkontaktierungen, DK, engl. vias) durch die Leiterplatte hindurch chemisch durch Metallisierung der Lochwände der Bohrungen erzeugt.

Aus Kostengründen werden auch heute noch einlagige Leiterplatten hergestellt, wenn die Schaltung es erlaubt. Gegenüber einer doppelseitigen, durchkontaktierten Leiterplatte liegen die Kosten für eine gleich große einseitige Leiterplatte bei 25–50 %.

Ein erheblicher Teil der weltweit hergestellten Leiterplatten wird auch heute noch von Hand bestückt, obwohl es bereits seit ca. Mitte der 1970er Jahre Bestückungsautomaten gibt. Moderne Leiterplatten mit hoher Packungsdichte und oberflächenmontierbaren Bauteilen (SMD) können jedoch nicht von Hand bestückt werden. Sogenannte „Pick & place”-Automaten übernehmen die Handhabung der teilweise weniger als 1 mm² großen Bauteile. Zunehmend werden im Anschluss an das Reflowlöten der auf beiden Seiten bestückten SMD, die THT-Bauelemente von Hand bestückt und anschließend selektiv gelötet.

FR

FR = flame retardant (flammenhemmend)

FR1=Phenolharz + Papier (billige Sorte)

FR2=Phenolharz + Papier (Standard-Qualität)

FR3=Epoxidharz + Papier

FR4=Epoxidharz + Glasfasergewebe

FR5=Epoxidharz + Glasfasergewebe (wärmebeständiger)

Frästechnik

Bei der Frästechnik werden mit einem Fräskopf Trennlinien zwischen den Leiterflächen hergestellt. Dabei bleibt alles Kupfer stehen, außer den Trennlinien. Die nasschemischen und fotolithografischen Schritte entfallen. Mit CAD-Software können meist auch die Fräsdaten ausgegeben werden, so dass Prototypen in einigen Minuten zu fertigen sind (Inselverfahren).

Galvanik

Unter Galvanotechnik (auch Elektroplattieren genannt) versteht man die elektrochemische Abscheidung von metallischen Niederschlägen (Überzügen) auf Gegenständen. Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches Bad Strom geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B. Kupfer oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische Strom löst dabei Metallionen von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion auf der Ware ab. So wird der zu veredelnde Gegenstand allseitig gleichmäßig mit Kupfer oder einem anderen Metall beschichtet. Je länger sich der Gegenstand im Bad befindet und je höher der elektrische Strom ist, desto stärker wird die Metallschicht (z. B. Kupferschicht).

Gerberformat

Das Gerberformat oder Gerber-Format, umgangssprachlich manchmal auch als Gerber-Norm bezeichnet, ist eine Standard-Dateistruktur im ASCII-Format, die den Datenaustausch zwischen CAD (Entwicklung) und CAM (Produktion) ermöglicht. Es wird vor allem im Bereich von elektronischen CAD-Programmen (EDA - Electronic Design Automation) zur Ausgabe der Layoutdaten bei Leiterplatten verwendet. Dieses Dateiformat enthält Informationen über die Blenden und Koordinaten der Polygone (Leiterzüge) zur Ansteuerung von Fotoplottern, welche damit Filme belichten. Diese Filme werden in Folge zur Herstellung der gedruckten Schaltung (Leiterplatte) verwendet.

Glasfaser

Eine Glasfaser ist eine aus Glas bestehende lange dünne Faser. Bei der Herstellung werden aus einer Glasschmelze dünne Fäden gezogen. Für die mechanische Nutzung liegen meist Gewebe vor.

Gleichspannungswandler

Ein Gleichspannungswandler, auch DC-DC-Wandler genannt, englisch DC-DC Converter, bezeichnet eine elektrische Schaltung, welche eine am Eingang zugeführte Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt. Die Umsetzung erfolgt mithilfe eines periodisch arbeitenden elektronischen Schalters und eines oder mehrerer Energiespeicher. Gleichspannungswandler zählen zu den selbstgeführten Stromrichtern. Im Bereich der elektrischen Energietechnik werden sie auch als Gleichstromsteller bezeichnet.

Die zur Zwischenspeicherung der Energie benutzte Induktivität (induktiver Wandler) besteht aus einer Spule oder einem Wandler-Transformator. Im Gegensatz dazu werden Wandler mit kapazitiver Speicherung (kapazitiver Wandler) als Ladungspumpen bezeichnet. Ladungspumpen werden eingesetzt, wenn entweder – wie in integrierten Schaltungen – Induktivitäten nicht verfügbar sind, oder wenn so wenig Ausgangsleistung erforderlich ist, dass sich der Einsatz der teuren Spulen gegenüber den billigen Kondensatoren nicht lohnt.

Anwendungen: Gleichspannungswandler sind Bestandteil von Schaltnetzteilen, mit denen Verbraucher wie PC-Netzteile, Notebooks, Mobiltelefone, Kleinmotoren, HiFi-Geräte uvm. betrieben werden. Die Vorteile gegenüber Linearnetzteilen liegen im besseren Wirkungsgrad und geringerer Wärmeentwicklung. Vor allem ersteres spielt bei der Wandlung einer Batteriespannung eine große Rolle, da die Lebensdauer der Batterie bei einem Schaltnetzteil wesentlich höher liegt: Bei einem linearen Spannungsregler oder einem Vorwiderstand hingegen wird die am Längswiderstand abfallende Leistung in Abwärme umgewandelt. Die beim Schaltnetzteil auftretenden Schaltverluste sind dagegen wesentlich geringer.

Neben seinem Zweck als Spannungswandler dient ein getakteter Spannungssteller auch gleichzeitig als Filter, um besonders bei Hochleistungsanwendungen den negativen Einfluss auf das Stromnetz (so genannte Netzrückwirkung) so gering wie möglich zu halten. Ein Beispiel ist die aktive Leistungsfaktorkorrektur (PFC).

Handprogrammierung

nach Vorlage

Herstellung der Leiterbahnen

Die Herstellung der Leiterbahnen erfolgt in der Regel fotolithografisch, indem eine dünne Schicht lichtempfindlichen Fotolacks auf die Oberfläche der noch vollständig metallisierten Platte aufgebracht wird. Nach der Belichtung des Fotolacks durch eine Maske mit dem gewünschten Platinenlayout sind je nach verwendetem Fotolack entweder die belichteten oder die unbelichteten Anteile des Lacks löslich in einer passenden Entwicklerlösung und werden entfernt. Bringt man die so behandelte Leiterplatte in eine geeignete Ätzlösung (z. B. in Wasser gelöstes Eisen(III)-chlorid oder Natriumpersulfat oder mit Salzsäure+H2O2[1]), so wird nur der freigelegte Teil der metallisierten Oberfläche angegriffen; die vom Fotolack bedeckten Anteile bleiben erhalten, weil der Lack beständig gegen die Ätzlösung ist.

Hot-Air -Levelling

Bei Leiterplatten mit HAL-Oberfläche (HAL = hot air leveling, dt. »Heißluft-Nivellierung«) wird flüssiges Lot auf die Kupferbahnen und metallisierten Durchkontaktierungen aufgebracht. Hierzu wird die Leiterplatte in flüssiges Lot getaucht, nachdem die Kupferoberflächen vorher gereinigt und mit Flussmittel behandelt worden sind. Anschließend wird das flüssige Lot mit Heißluft abgeblasen. Hierbei kann es auch zur Bildung von kleinen Lotkugeln und zum Anhaften der Lotkugeln auf der Leiterplatte kommen.

HPGL

Datenformat bitte Strichbreite angeben

ICT-Testsystem

Das ICT-Testsystem (ICT steht für In-Circuit-Test) dient zum Prüfen von unbestückten Leiterplatten oder von bestückten Elektronikbaugruppen. Beim ICT-Test steht die Prüfung der Bauelementparameter einer bestückten Baugruppe oder der elektrischen Verbindungen einer Leiterplatte im Vordergrund.

Impendanz

Die Impedanz (lat. impedire „hemmen”, „hindern”), auch Wechselstromwiderstand, gibt das Verhältnis von elektrischer Spannung an einem Verbraucher (Bauelement, Leitung usw.) zu aufgenommenem Strom an. Diese physikalische Größe wird im Allgemeinen vorteilhaft als komplexwertige Funktion der Frequenz angegeben.

Die Impedanz beschreibt die Eigenschaft einer Leitung oder eines Mediums bei der elektromagnetischen Wellenausbreitung (siehe auch Wellenimpedanz). Bei der Wellenausbreitung ist kein konkretes Bauelement an diesem Widerstand beteiligt, weder ein Wirk- noch ein Blindwiderstand.

In-Circuit-Test

Der In-Circuit-Test (ICT) ist ein Prüfverfahren für elektronische Baugruppen und bestückte Leiterplatten in der Elektronikfertigung. Dabei wird die bestückte Leiterplatte, nachdem sie auf bzw. in einen speziellen Prüfadapter gelegt wurde, auf Fehler in der Leiterbahnführung (wie Kurzschlüsse oder Unterbrechungen), Lötfehler und Bauteilefehler geprüft. Auch ganze Schaltungsblöcke (Cluster) können getestet werden.

Infodatei

Folgende Angaben sollten enthalten sein: Dateizuordnungen, Name der Leiterplatte, Maße, Ausführung, Toleranzen, Bohrdurchmesser

Isolierendes Material

Einfache Leiterplatten bestehen aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial (Basismaterial), auf dem eine oder zwei Kupferschichten aufgebracht sind. Die Schichtstärke beträgt typischerweise 35 µm und für Anwendungen mit höheren Strömen zwischen 70 µm und 140 µm. Um dünnere Leiterbahnen zu ermöglichen, werden auch Leiterplatten mit nur 18 µm Kupfer hergestellt. In englischsprachigen Ländern wird manchmal statt der Schichtstärke die Masse der leitfähigen Schicht pro Flächeneinheit in Unzen pro Quadratfuß (oz/sq.ft) angegeben. In diesem Fall entspricht 1 oz/sq.ft etwa 35 µm Schichtstärke.

Das Basismaterial war früher oft Pertinax (Phenolharz mit Papierfasern, sog. Hartpapier, Materialkennung FR2). Heute werden – außer für billige Massenartikel – meist mit Epoxidharz getränkte Glasfasermatten verwendet (Materialkennung FR4). Dieses Material hat eine bessere Kriechstromfestigkeit und bessere Hochfrequenzeigenschaften sowie eine geringere Wasseraufnahme als Hartpapier.

Kriechstromfestigkeit

Die Kriechstromfestigkeit kennzeichnet die Isolationsfestigkeit der Oberfläche (Kriechstrecke) von Isolierstoffen, insbesondere unter Einwirkung von Feuchtigkeit und Verunreinigungen. Sie definiert den maximalen Kriechstrom, der sich unter genormten Prüfbedingungen (vorgegebene Spannung, Leitschichtmaterial) in einer definierten Prüfanordnung (Elektrodenabstand, Elektrodenform) einstellen darf.

Kurzschlusstest

Ein Kurzschluss ist eine Verbindung zwischen zwei Punkten, die entsprechend der Schaltung nicht bestehen darf. Kurzschlüsse sind Verbindungen, die z. B. durch Zinnfäden, schlechtes Ätzen oder mechanische Beschädigung der Isolationsschicht zwischen den Lagen hervorgerufen werden.

Funktionsweise

Für jedes Netz wird ein Testpunkt als Primärtestpunkt festgelegt. Danach wird zwischen allen Netzen die Isolation gemessen. Wenn eine Leiterplatte 3 Netze hat, wird Netz1 gegen Netz2, Netz1 gegen Netz3 und Netz2 gegen Netz3 gemessen. Sind weitere Netze vorhanden, verhalten sich die Anzahl Messungen nach:

• 2 Netze = 1 Messung
• 3 Netze = 3 Messungen
• 4 Netze = 6 Messungen
• 5 Netze = 10 Messungen
• 6 Netze = 15 Messungen
• N Netze = N·(N-1)/2 Messungen
• Wird beim Durchgangstest eine Unterbrechung festgestellt, wird dort ein weiterer Primärpunkt gesetzt und ein weiteres Sub-Netz generiert (Netz 3a). So kann die Leiterplatte zu 100 % auf Kurzschlüsse getestet werden.
• Die Messresultate werden produktspezifisch zum Beispiel folgendermaßen interpretiert:
• Messung > 2 MΩ → Kein Kurzschluss
• Messung < 2 MΩ → Hochohmiger Kurzschluss
• Messung < 100 Ω → Kurzschluss

Layout

In den 1960er Jahren zeichnete man das Layout (Leiterbahnen-Struktur) im Maßstab 2:1 mit Tusche oder in Klebetechnik mit Layoutsymbolen und Kleberollen (Brady) auf Rasterfolien. Später erstellte man an Programmierarbeitsplätzen NC-Programme zur Steuerung eines Lichtzeichengerätes, welches den zur Fotolithografie erforderlichen Film herstellte. Danach verwendete man Computer, um die Zeichnungen der verschiedenen Kupfer- und Drucklagen sowie das NC-Steuerprogramm für die Herstellungen der Bohrungen zu erzeugen.

Aktuelle Layoutprogramme für die sog. Electronic Design Automation (EDA) ermöglichen die Erzeugung eines Verbindungsplanes und der entsprechenden Darstellung („Rattennest”) aus einem Stromlaufplan und beinhalten umfangreiche Bauteil-Bibliotheken, in denen für jedes Bauteil auch die Gehäusegeometrien, technische Daten und die Lage und Größe der Lötpads (Footprint) enthalten sind. Die automatische Leiterplattenentflechtung anhand eines gegebenen Stromlaufplanes und Vorgabe von Design-Regeln (Platzierung der Bauteile (Autoplacement) und Entflechtung (Autorouting) der elektrischen Verbindungen) ist heute bei einfachen Leiterplatten Standard. An seine Grenzen stößt dieses Verfahren bei komplexen Leiterplatten, die viel Erfahrung bei der Entflechtung erfordern (z. B. bei Mobiltelefonen). Auch eine Steigerung der Computer-Rechenleistung bringt keine Verbesserung, da die Eingabe der komplexen Design-Vorgaben teilweise mehr Zeit in Anspruch nimmt als die manuelle Entflechtung.

Die Strombelastbarkeit (Stromdichte) von Leiterbahnen ist ein wichtiger Design-Aspekt. Sie kann wesentlich höher als diejenige von Massivdrähten liegen, da das Substrat durch Wärmeleitung kühlt.[2] Layout-Software kann die Strombelastbarkeit berücksichtigen.

Die kapazitive und induktive Verkopplung der Leiterbahnen, deren Empfänglichkeit gegenüber externen elektromagnetischen Feldern sowie die Abstrahlcharakteristik (Störemission) wird unter dem Sammelbegriff Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beschrieben. Moderne Software kann inzwischen ansatzweise auch EMV-Aspekte innerhalb der Platine berücksichtigen.

Weitere Aspekte sind:

• Bei hohen Frequenzen und Impuls-Steilheiten ist die Wellenimpedanz der Leiterbahnen von Bedeutung (siehe Streifenleitung).
• Bei analogen Signalen (besonders Audioanwendungen mit hohem Dynamikumfang) müssen Masseschleifen (Erdschleifen, Brummschleifen) vermieden werden, siehe auch Sternpunkterdung.
• Bei hohen elektrischen Spannungen müssen aus Sicherheitsgründen zwischen den Leiterbahnen bestimmte Mindestabstände (Aura) eingehalten werden.

Leiterbahnen

Leiterbahnen sind in der Mikroelektronik elektrisch leitende Verbindungen mit zweidimensionalem Verlauf-

Sie werden zur Verbindung von elektronischen Bauelementen aus Leiterplatten und integrierten Schaltkreisen eingesetzt und dienen zur Strom- bzw. Spannungsversorgung, Signalübertragung und auch zur Temperaturableitung. Sehr einfache Schaltungen können eventuell mit einer Leiterbahnebene auskommen, aufwendigere Schaltungen benötigen aber mindestens eine weitere Ebene oder eine Multilayer-Leiterplatte.

Leiterbahnmaterial

ist meist Kupfer, da dies ein elektrisch gut leitfähiges und günstiges Material ist.

Leiterplatte

Leiterplatte (Platine, gedruckte Schaltung, engl. printed circuit board - PCB) ist ein Träger für elektronische Bauteile und in nahezu jedem elektrischen Gerät enthalten.

Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung.

Leiterplattenentflechtung

Die Leiterplattenentflechtung ist ein Arbeitsschritt beim Layoutentwurf (kurz: layouten) von elektronischen Leiterplatten. Dabei wird der entworfene elektrische Schaltplan nach dem manuellen oder automatischen Platzieren (vgl. Autoplacer) der benötigten Bauelemente auf der Leiterplatte in ein Leiterbahnnetzwerk umgesetzt. Sie wird heute fast ausnahmslos am Computer per Hand oder automatisiert mithilfe eines sogenannten Autorouters durchgeführt.

CAD-Software zum Leiterplattenentwurf umfasst neben dem Schaltplanentwurf und dessen Simulation oft auch Auto-Platzierer und Autorouter. Damit ein Autorouter sinnvolle Ergebnisse liefern kann, müssen ihm zuvor Designregeln vorgegeben werden. Macht man das nicht, stoßen diese automatischen Funktionen an Grenzen, so dass Leiterbahnen zumindest teilweise manuell verlegt werden müssen.

Leiterplattenentwurf (Layout)

erfolgt meist mit einer Software, die neben den Leiterzug-Daten aus den Schaltplan und oft auch Stücklisten und Lotpasten-Muster oder Bestückungsdruck enthält.

Leiterplattentechnologien

Ein großer Teil der Leiterplatten in elektronischen Geräten wird auch heute noch aus einseitig kaschiertem Material und mit bedrahteten Bauteilen hergestellt. Mit fortschreitender Miniaturisierung werden auf deren Unterseite zunehmend SMD-Bauteile eingesetzt, während die Durchsteckbauelemente von oben bestückt werden. Die SMD-Bauteile können zusätzlich geklebt sein, so dass sie beim Löten nicht abfallen.

Die teureren durchkontaktierten Platinen sowie noch teurere Mehrlagenplatinen werden bei komplexeren (z. B. Computer), zuverlässigeren (z. B. Industrieelektronik) oder miniaturisierten (z. B. Mobiltelefone) Baugruppen eingesetzt.

Lötbrücke

Eine Lötbrücke ist ein Verbindungselement aus leitendem und lötfähigem Material zur leitenden Verbindung zwischen zwei oder mehr Anschlusspunkten auf einer Leiterplatte. Darüber hinaus kann es sich bei einer Lötbrücke auch um eine nicht beabsichtigte elektrische Verbindung zwischen zwei oder mehreren elektrischen Netzen halten.

Lötstopplack

Lötstopplack, Lötstoppmaske, Soldermask oder Stopplack erfüllt auf einer Leiterplatte für elektronische Schaltungen unterschiedliche Funktionen. Er dient zum Schutz der Leiterplatte vor Korrosion, mechanischer Beschädigung und verhindert beim Löten das Benetzen der mit ihm überzogenen Flächen auf der Leiterplatte. Des Weiteren verbessert Lötstopplack elektrische Eigenschaften wie die Durchschlagsfestigkeit. Er wurde insbesondere für Wellenlötanlagen entwickelt, um Lötbrücken zu vermeiden und den Lötzinnverbrauch zu senken. Die häufigste Farbe ist Grün, jedoch sind auch viele andere Farben möglich. Als Material für Lötstopplack kommt zum Beispiel Epoxidharz in Frage.

Lötstopplack im Herstellungsprozess

Danach wird ein Lötstopplack (grüne Lackschicht der Leiterplatte im Foto) aufgebracht, der die Leiterbahnen abdeckt und nur die Lötstellen frei lässt. Damit lassen sich Lötfehler vermeiden, beim Schwalllöten spart man Zinn und die Leiterbahnen werden vor Korrosion geschützt. Die frei bleibenden Lötstellen (Pads und Lötaugen) können mit einem physikalischen Verfahren (hot air leveling) mit einer Zinnschicht und zusätzlich mit einem Flussmittel überzogen werden, die besseres Löten ermöglicht.

Lotpaste-Inseln zum Auflöten von SMD-Bauteilen werden mittels einer Lotpasten-Maske aufgebracht. Sie ist aus Metallblech und enthält an den Stellen Löcher, wo Lotpaste hin soll. Die Masken werden durch Laserfeinschneiden hergestellt. Ein weiterer möglicher Verfahrensschritt bei der SMD-Bestückung ist das Aufbringen von Kleberpunkten, die die Fixierung der Bauteile beim Bestücken (Pick and place) bis zum Löten sicherstellt.

Der Lötstopplack sollte mit dem verwendeten Flussmittel und Reinigungsmitteln harmonisieren.

Mehrlagenplatine

Die Mehrlagenplatine (englisch multilayer board) ist eine Leiterplatte, die aus mehr als zwei Leiterbahn tragene Ebenen (engl. layer) besteht. Aufgrund der Komplexität der heutigen Schaltungen ist das oft die einzige Möglichkeit, ein Layout zu erstellen. Mittels Durchkontaktierungen werden die einzelnen Ebenen miteinander verbunden.

Mikroelektronik

Die Mikroelektronik ist ein Teilgebiet der Elektronik, genauer der Halbleiterelektronik, und der Mikrotechnik. Die Mikroelektronik beschäftigt sich mit dem Entwurf, der Entwicklung und der Herstellung von miniaturisierten, elektronischen Schaltungen, heute vor allem integrierten Schaltungen. Diese auf Halbleitern basierenden Schaltungen nutzen viele elektronische Bauelemente, wie sie auch in normalen elektronischen Schaltungen verwendet werden, beispielsweise Transistoren, Kondensatoren, Dioden und Widerstände.

In der Geschichte der integrierten Mikroelektronik haben sich verschiedene Schaltkreisfamilien (TTL, CMOS etc.) herausgebildet, die sich hinsichtlich der eingesetzten Funktionsprinzipien (zum Beispiel bipolare und unipolare Bauelemente/Transistoren) und den damit verbundenen schaltungstechnischen Eigenschaften (Leistungsbedarf, Schaltgeschwindigkeit etc.) unterscheiden. Durch neue Entwurfs- und Fertigungsverfahren haben Anwender heute die Möglichkeit, neben Standardschaltkreisen (Mikrocontroller, Speicherbausteine etc.) auch spezielle anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC) rentabel fertigen zu lassen und einzusetzen

Nutzen

Als Nutzen wird in der elektrischen Verbindungstechnik eine Gesamtleiterplatte bezeichnet, die aus einzelnen Leiterplatten besteht und noch nicht vereinzelt ist. Hierbei kann die Gesamtleiterplatte mehrmals identische Schaltungsfunktionen mit gleichem Aufbau enthalten oder es können sich verschiedene Schaltungsfunktionen auf den Einzelleiterplatten befinden. Ein Fertigungsnutzen umfasst mindestens zwei Einzelleiterplatten. Die Vorrichtung zum Trennen der Leiterplatten wird als Nutzentrenner bezeichnet.

Phenolharz

(Phenoplaste sind duroplastische Kunststoffe auf der Basis von durch Polykondensation hergestelltem Phenolharz.

Man unterscheidet Pressmassen und Schichtpressstoffe.

Photochemisches Verfahren

Der größte Teil einseitiger und doppelseitiger durchkontaktierter Leiterplatten wird fotochemisch hergestellt.

Die heutige Reihenfolge der Herstellungsschritte ist:

• Bohren
• Durchkontaktieren (bei doppelseitigen Leiterplatten)
• Fotoresist laminieren
• Belichten
• Entwickeln
• Ätzen
• Spülen
• Trocknen

Danach folgen je nach Bedarf Nachbearbeitungsschritte.

Platinen

Mehrlagige Platinen: Um der Packungsdichte bei modernen SMD-Bauteilen, insbesondere in Computern, gerecht zu werden, reicht es nicht aus, wenn sich die Leiterbahnen nur auf einer Seite der Leiterplatte befinden. Nach den doppelseitigen Leiterplatten, die auf beiden Seiten der Leiterplatte eine Kupferschicht haben, begann man, mehrere dünnere Leiterplatten mit sog. Prepregs aufeinanderzukleben. Diese mehrlagigen sog. Multilayer-Leiterplatten können derzeit bis zu 48 Schichten, in Einzelfällen auch mehr, haben. Üblich sind z. B. vier bis acht Lagen in Computern und bis zu zwölf Lagen in Mobiltelefonen. Die Verbindungen zwischen den Lagen werden mit Durchkontaktierungen („VIAs”) hergestellt.

In vielen Fällen ist die Verwendung von Multilayer-Leiterplatten auch bei geringerer Packungsdichte notwendig, z. B. um die induktionsarme Stromversorgung aller Bauteile zu gewährleisten.

Pool Fertigung von Prototypen

Steimer Leiterplatten bietet die Fertigung von Einzelstücken und Kleinstserien im „Pool” an, d. h. mehrere Einzelstücke als Nutzen (siehe oben) werden auf einer großen Platte gebohrt, durchkontaktiert, belichtet, geätzt und danach ausgefräst. Hersteller bieten die Fertigung von Einzelstücken und Kleinstserien im „Pool” an, d. h. mehrere Einzelstücke als Nutzen (siehe oben) werden auf einer großen Platte gebohrt, durchkontaktiert, belichtet, geätzt und danach ausgefräst.

Prepreg

Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres (amerikanisch: preimpregnated fibers), zu deutsch: "vorimprägnierte Fasern". Prepreg bezeichnet ein Halbzeug, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix, das v. a. im Leichtbau Verwendung findet. Die Endlosfasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Prepreg wird bahnförmig, auf Rollen gewickelt, geliefert.

Prepregs sind maschinell verarbeitbar und werden daher hauptsächlich in automatisierten Prozessen eingesetzt. Sie ergeben eine gleichmäßige und hohe Qualität.

Produktionsdaten

Sind in nach Funktion getrennten Ebenen strukturiert. Muster einer oder mehrerer Kupferlagen (Leiterzüge und Flächen)

• Bohrlöcher (Lage, Tiefe und Durchmesser)
• Umriss und Durchbrüche
• Bestückungsplan oben und unten
• Lötstopplack oben und unten
• Bestückungsdruck oben und unten
• Klebepunkte und Lotpastenmuster für SMD-Bauteile oben und unten
• Partielle Metallisierungen (zum Beispiel Vergoldung für Kontaktflächen)

Prototypen

Vor der Serienfertigung ist es oft ratsam, eine Schaltung zu testen, ohne die hohen Kosten für die Erstellung der Fotomasken zu riskieren. Dazu gibt es folgende Möglichkeiten:

Fertigung im Pool

Hersteller bieten die Fertigung von Einzelstücken und Kleinstserien im „Pool” an, d. h. mehrere Einzelstücke als Nutzen (siehe oben) werden auf einer großen Platte gebohrt, durchkontaktiert, belichtet, geätzt und danach ausgefräst.

Experimentierplatinen

Lochrasterplatinen weisen Bohrungen oder Lötaugen (einseitig oder durchkontaktiert) in einem Raster auf, das für Elektronikbauteile üblich ist, also 2,54 mm, was 0,1 Zoll entspricht, (für die selteneren metrischen Bauteile 2,5 mm) oder die Hälfte davon. Verbindungen können durch Löten mit Schaltdraht, in Fädeltechnik oder in Wickeltechnik hergestellt werden. Oft sind mehrere Augen bereits durch Leiterbahnen verbunden (z. B. für Betriebsspannungen) oder es sind längere und kürzere Leiterbahnen bereitgestellt, um praktischen Anforderungen näher zu kommen. Auch komplett mit parallelen Leiterbahnen versehene Experimentierplatinen (Lötstreifenplatine) sind üblich. Diese können nach Bedarf mit einem Werkzeug aufgetrennt werden, indem die Leiterbahn durchgeritzt wird. Zudem gibt es kleine Experimentierplatinen passend für gängige SMD-Gehäuseformen, um deren Anschlüsse auf das Raster zu adaptieren.

Frästechnik

Bei der Frästechnik werden mit einem Fräskopf Trennlinien zwischen den Leiterflächen hergestellt. Dabei bleibt alles Kupfer stehen, außer den Trennlinien. Die nasschemischen und fotolithografischen Schritte entfallen. Mit CAD-Software können meist auch die Fräsdaten ausgegeben werden, so dass Prototypen in einigen Minuten zu fertigen sind (Inselverfahren).

Tonertransfermethode

Dabei wird das Layout mit einem Laserdrucker spiegelverkehrt auf geeignetes Papier oder eine speziell dafür gefertigte hitzebeständige Folie gedruckt (Katalogseiten o. ä.) und anschließend mit Bügeleisen oder Laminiergerät auf die Platine „aufgebügelt”. Der Toner wird dabei wie in der Fixiereinheit des Druckers leicht flüssig und verbindet sich mit dem Kupfer der Platine. Anschließend wird das Papier wieder mit Wasser abgelöst – der Toner verbleibt auf dem Kupfer. Darauf folgt der Ätzvorgang, wobei die vom Toner abgedeckten Stellen stehenbleiben. Der Toner kann anschließend mit Verdünnung entfernt werden. Bei diesem Verfahren können Toleranzen durch Papiertransport im Drucker sowie durch Dehnen und Schrumpfen des Papiers durch die Erhitzung auftreten.

Filzstifte

Die Leiterbahnen und Lötaugen können auch direkt mit einem wasserfesten Filzstift (sog. Permanent Marker) auf das Basismaterial übertragen werden. Die Farbe schützt während des Ätzvorganges die abgedeckten Flächen. Nach dem Ätzen wird die Farbe dann mit Spiritus oder Aceton entfernt.

Wird dieses Verfahren analog auf eine Kunststofffolie angewendet, so lässt sich die entstandene Maske auch für das Photopositivverfahren verwenden und ermöglicht auf diese Weise eine Massenproduktion.

Anreibesymbole

Manche Hersteller vertreiben Anreibesymbole, die Lötaugen, Leiterbahnteile oder elektrische Symbole darstellen. Diese werden – ähnlich wie Abziehbilder auf die Leiterplatte aufgelegt und angerieben. Die aufgebrachten Symbole schützen dann das Kupfer unter ihnen während des Ätzvorganges. Dieses Verfahren wird auch in Kombination mit einem Filzstift angewendet (z. B. Lötaugen mit Anreibesymbolen, Leiterbahnen mit Filzstift). Nach dem Ätzen werden die Symbole durch Aceton oder durch Abkratzen entfernt. Lötlack, der oft aufgebracht wird, um die Fließeigenschaften des Bleis zu verbessern, löst ebenfalls die Symbole.

Auch dieses Verfahren kann zur Masseproduktion auf eine Folie für das Photopositivverfahren angewendet werden.

Ölmethode

Besonders bei Bastlern ist die Ölmethode für die schnelle Umsetzung von Entwürfen mit minimalem Aufwand beliebt. Dabei wird das Layout mit höchster Schwärzung auf normalem Papier ausgedruckt und dann mit Öl getränkt, wodurch das Papier weitestgehend transparent wird. Die eigentliche Belichtung kann mit jeder UV-Lichtquelle durchgeführt werden (Sonne, Solarium, ...).

Schaltnetzteil

Ein Schaltnetzteil (SNT, auch SMPS von engl. switched-mode power supply) oder Schaltnetzgerät ist eine elektronische Baugruppe, die eine unstabilisierte Eingangsspannung (Gleich- oder Wechselspannung) in eine Gleichspannung eines anderen Niveaus umwandelt. Im Gegensatz zum Spannungsregler weist ein Schaltnetzteil einen hohen Wirkungsgrad auf.

Anders als bei konventionellen Netzteilen mit 50- bzw. 60-Hz-Transformator wird bei Schaltnetzteilen die Netzspannung zunächst gleichgerichtet, zur Transformation in eine Wechselspannung wesentlich höherer Frequenz umgewandelt und nach der Transformation schließlich wieder gleichgerichtet.

SMD

Der englischsprachige Begriff surface-mounted device (SMD, deutsch: oberflächenmontiertes Bauelement) ist ein Fachbegriff aus der Elektronik. SMD-Bauelemente haben im Gegensatz zu Bauelementen der Durchsteckmontage (englisch Through Hole Technology, THT), den „bedrahteten Bauelementen”, keine Drahtanschlüsse, sondern werden mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Leiterplatte gelötet (Flachbaugruppe). Die dazu gehörige Technik ist die Oberflächenmontage (englisch: surface-mounting technology, SMT).

SMD-Leiterplatten

Mitte der 1980er Jahre begann man damit, unbedrahtete Bauteile zu fertigen, die direkt auf die Leiterbahnen zu löten waren. Diese oberflächenmontierten Bauelemente (engl. Surface Mounted Devices, kurz SMD) ermöglichten es, die Packungsdichte zu erhöhen und trugen zu einer enormen Verkleinerung von elektronischen Geräten bei. Zudem ist es möglich, SMD-Bauteile auf beiden Seiten einer Leiterplatte zu platzieren, dazu werden zunächst die auf der Unterseite (Sekundärseite) anzubringenden Bauteile auf der Platine verklebt, danach der Kleber ausgehärtet und die Leiterplatte umgedreht, um die andere Seite zu bestücken. Der Lötvorgang kann dann entweder im Reflow-Verfahren oder im Schwallbad geschehen, sofern die auf der Unterseite angebrachten Teile geeignet sind, durch die Lotwelle zu laufen. Wird das Lötdepot an SMD-Bauelementen mittels eines Reflowofens aufgeschmolzen, reicht die Kohäsion aus, dass ein Verkleben der SMD-Bauelemente auf der Sekundärseite nicht nötig ist, was weitere Kostenreduzierungen mit sich bringt. (Zu beachten ist lediglich, dass höhere Bauteilgewichte für die Platzierung auf der sekundären Seite der LP ungeeignet sind.)

Ein weiterer Grund für die Entwicklung des SMD-Verfahrens waren die stetig steigenden Frequenzen elektronischer Baugruppen. Durch SMD konnten die Leitungslängen und die damit verbundenen parasitären Induktivitäten und Kapazitäten reduziert werden.

Ein wesentlicher Vorteil von SMD-Bauteilen ist auch die einfache Handhabung in automatischen Bestückungssystemen. Bei bedrahteten Bauteilen ist es immer ein wesentliches Problem, mit allen Anschlüssen die Bohrungen zu treffen und die zulässigen Biegeradien der Anschlussdrähte mit einem Biegemaß einzuhalten, weshalb große bedrahtete Bauteile auch heute noch in ansonsten automatisierten Fertigungen von Hand eingesetzt werden.

Spannungsdurchschlag

Wird an einen Isolator eine Spannung angelegt, die höher ist als die Durchschlagsfestigkeit bzw. Durchschlagsspannung, so kommt es zu einem elektrischen Durchschlag, auch Spannungsdurchschlag genannt. Es fließt nun Strom durch den Isolator, verbunden mit einer Ionisation des Isoliermaterials und Plasmabildung. Durch die damit einhergehende Ultraviolettstrahlung werden weitere Elektronen aus dem Material des Isolators herausgeschlagen und stehen dann zur Stromleitung zur Verfügung. Durch die Ionisation wird der Isolator zum elektrischen Leiter. Dies kann feste, flüssige oder gasförmige Isolatoren betreffen.

Häufig verändert sich das Isoliermaterial dabei dauerhaft oder wird irreversibel zerstört durch die Entladung beim Spannungsdurchschlag entlang der Strecke, die der Funke genommen hat. Kunststoffe können durch die Hitze des Funkens teilweise verkohlen und sind dann als Isolator unbrauchbar. Isolieröle entwickeln durch thermische Zersetzung Gase, die z. B. im Buchholzschutz von Transformatoren zur Detektierung eines Isolationsfehlers registriert werden.

Spannungsregler

Spannungsregler sind Bauteile zum Regeln (Stabilisieren) von elektrischen Spannungen.

Elektrische Verbraucher und elektronische Schaltungen benötigen in der Regel stabile, last- und netzspannungsunabhängige Spannungen. Dafür werden Spannungsregler oder Stabilisatorschaltungen verwendet. Solche Regelschaltungen halten die Spannung bis zu einem bestimmten maximalen Strom konstant.

Sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen können stabilisiert werden, bei kleineren Verbrauchern stabilisiert man meist die ohnehin erforderliche Gleichspannung.

Es gibt für Gleichspannung Linearregler und Schaltregler (siehe dort) in den zwei Arten Aufwärtswandler und Abwärtswandler (Tiefsetzsteller). Tiefsetzsteller können ganz ähnlich wie Längsregler eingesetzt werden, sie benötigen oft zusätzlich eine Diode und eine Induktivität und haben einen hohen Wirkungsgrad.

Linearregler bieten dagegen den Vorteil einer störungsärmeren Ausgangsspannung, haben jedoch aufgrund höherer Verlustwärme einen schlechteren Wirkungsgrad als Schaltregler.

Sprintlayout

Datenformat; Versionsnummer muss angegeben werden

Starrnadeladapter

Starrnadeladapter dienen der Prüfung von elektronischen Baugruppen. Sie ermöglichen durch dünne Starrnadeln das Kontaktieren von feineren Strukturen auf bestückten und unbestückten Schaltungsträgern, als es mit einem konventionellen Adapter mit Federstiften möglich ist. Weiterhin ermöglichen Starrnadeladapter auch das Kontaktieren von hochpoligen Mikrosteckern, indem der Adapter über das Gehäuse in den Stecker geführt wird und dort die Starrnadeln den Stecker kontaktieren.

Streifenleitung

Als Streifenleitung, englisch Microstrip, wird eine bestimmte Klasse elektrischer Wellenleiter bezeichnet. Gemeinsam an Streifenleitungen ist, dass sie aus einem oder mehreren dünnen, leitfähigen Streifen bestehen, die auf einem Dielektrikum aufgebracht sind. Streifenleiterstrukturen können z. B. aus in einer Ebene angeordneten Leitungsstreifen bestehen. Sie sind oft isoliert in oder über einer metallischen Fläche angeordnet.

Ihr Einsatzgebiet ist die Hochfrequenztechnik und dort vor allem der Bereich der Mikrowellen – mit Streifenleitungen lassen sich kostengünstig und reproduzierbar definierte Impedanzen in Schaltungen zur Fortleitung, Kopplung und Filterung hoher Signalfrequenzen herstellen.

Auch die Speisung und die Strahlerelemente von Antennen können als Streifenleiter ausgebildet sein.

Strombelastbarkeit

Die Strombelastbarkeit (Stromdichte) von Leiterbahnen ist ein wichtiger Design-Aspekt. Sie kann wesentlich höher als diejenige von Massivdrähten liegen, da das Substrat durch Wärmeleitung kühlt.[2] Layout-Software kann die Strombelastbarkeit berücksichtigen.

Stromdichte

Die Stromdichte (Formelzeichen in Deutschland , und ) kennzeichnet die Verteilung des elektrischen Stromes in einem Leiter und dient als Maß für dessen elektrische Belastbarkeit. Sie ist definiert als das Verhältnis der Stromstärke zur Querschnittsfläche , durch die der Strom tritt.

Je größer die Stromdichte, umso mehr erwärmt sich der Leiter.

Tonertransfermethode

Dabei wird das Layout mit einem Schwarzweiß-Laserdrucker spiegelverkehrt auf geeignetes Papier gedruckt (Katalogseiten o. ä.) und anschließend mit Bügeleisen oder Laminiergerät auf die Platine „aufgebügelt”. Der Toner wird dabei leicht flüssig und verbindet sich mit dem Kupfer der Platine. Anschließend wird das Papier wieder mit Wasser abgelöst – der Toner verbleibt auf dem Kupfer. Darauf folgt der Ätzvorgang, wobei die Tonerstellen stehenbleiben.

Verbindungen

Die Verbindungstechnik im Bereich der Elektrotechnik besteht aus einer Vielzahl von Technologien, mit der ein elektrischer Kontakt (dauerhaft oder lösbar) hergestellt wird. Die Kontaktierung ist die sichere elektrische Verbindung zwischen zwei Elektroden. Die Aufgabe einer elektrischen Verbindung ist die Leitung eines elektrischen Stromes über diese Kontaktstelle. Dabei ergibt sich naturgemäß ein Übergangswiderstand, der normalerweise so klein wie möglich sein soll.

Vierleitermesstechnik

Die Vierleitermessung wird bei der Messung von elektrischen Widerständen mit einem Vierleiteranschluss eingesetzt, wenn Leitungs- und Anschlusswiderstände die Messung verfälschen können. Bei der Vierleiter-Messanordnung fließt über zwei der Leitungen ein bekannter elektrischer Strom durch den Widerstand. Die am Widerstand abfallende Spannung wird hochohmig über zwei weitere Leitungen abgegriffen und mit einem Spannungsmessgerät gemessen; der zu messende Widerstand wird daraus nach dem ohmschen Gesetz berechnet.

Wellenimpedanz

Der Wellenwiderstand, auch die Wellenimpedanz oder die Impedanz ist eine Eigenschaft eines Mediums, in dem sich eine Welle ausbreitet. Das Verhältnis von reflektierter und transmittierter Amplitude der Welle an einer Grenzfläche wird durch die Wellenwiderstände der beiden Medien bestimmt.

Wellenlöten

Wellenlöten oder Schwalllöten ist ein Lötverfahren, mit dem elektronische Baugruppen (Leiterplatten, Flachbaugruppen) halb- oder vollautomatisch nach dem Bestücken gelötet werden.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von abgegebener Leistung ( = Nutzleistung) zu zugeführter Leistung (). Die dabei entstehende Differenz von zugeführter und abgegebener Leistung bezeichnet man als Verluste oder genauer Verlustleistung.

Der Begriff des Wirkungsgrads wird verwendet, um die Effizienz von Energiewandlungen, aber auch von Energieübertragungen zu beschreiben. Neben der allgemeinen Definition haben sich auch weitere Begriffe, wie beispielsweise Nutzungsgrad oder Arbeitszahl etabliert, die je nach Fachbereich bestimmte Randbedingungen und Besonderheiten des Energieflusses in den betrachteten Systemen berücksichtigen.

Der Wirkungsgrad wird mit (Eta) bezeichnet. Er ist eine dimensionslose Größe und hat einen Wert zwischen 0 und 1 oder, in Prozent ausgedrückt, zwischen 0 und 100 %.