Anwendungsbereiche für Leiterplatten, die Sie kennen müssen

Schlüsselwörter: Leiterplatten

Leiterplatten, oder gedruckte Leiterplatten, sind sehr wichtige Baugruppen elektronischer Komponenten. Jeder nutzt sie täglich, und sie sind für zahlreiche Arbeitsbereiche und kommerzielle Aktivitäten äußerst relevant. Es gibt eine praktisch unermessliche Anzahl von Anwendungen für Leiterplatten, aber wir werden uns zehn typische Verwendungszwecke für gedruckte Leiterplatten ansehen.

Wofür sind gedruckte Leiterplatten da?

Leiterplatten sind Träger, die elektronische Bauteile verbinden. Heute sind sie inhärente Bestandteile der Elektronik, auf die wir in unserem täglichen Leben in verschiedenen Branchen angewiesen sind. Sie werden aus einem nicht leitenden Material gefertigt, und die Leiterbahnen, Kontaktflächen und andere ähnliche Strukturen werden aus Kupferschichten geätzt, die alle elektronischen Bestandteile eines bestimmten Produkts miteinander verbinden. Einige andere Leiterplatten können weitere Bauteile wie Kondensatoren oder Widerstände enthalten, die auf die Platine gelötet sind.

Arten von Bestückungsverfahren

Zwei allgemeine Ansätze für die Leiterplattenbestückung sind die Durchsteckmontage und die Oberflächenmontage.

Durchsteckmontage

Beim Durchsteckmontageverfahren steckt der Bestücker die Bauteilanschlüsse in Löcher, die in die unbestückte Leiterplatte gebohrt wurden. Diese Technologie war die erste, die für die Herstellung von Leiterplatten verwendet wurde.

Die Durchstecktechnologie kann eine haltbarere Verbindung bieten als die Oberflächenmontagetechnologie, weshalb sie für kritische Systeme eingesetzt wird. Dies liegt daran, dass die Anschlüsse sich über die gesamte Länge der Platine erstrecken, anders als bei der Oberflächenmontage, bei der die Anschlüsse aufgelötet werden. Die Durchstecktechnologie wird auch in Geräten eingesetzt, die für Tests und insbesondere für Prototypen verwendet werden, da solche Komponenten sich am besten für manuelle Anpassungen eignen.

Oberflächenmontage

Die Oberflächenmontage ist im Grunde das Platzieren von Bauteilen auf der Oberfläche der Leiterplatte mittels Lötung. Diese Methode wurde in den 1960er Jahren erfunden, begann sich jedoch in den 1980er Jahren durchzusetzen und ist seitdem verbreitet. Sie ist die heute gebräuchlichste Methode und wird als Bauteilmontageverfahren bezeichnet. Bei einer oberflächenmontierten Platine werden die verschiedenen Lagen der Leiterplatte nicht durch Durchkontaktierungen, sondern durch kleine Komponenten, sogenannte Via-Löcher, verbunden.

Diese Montagemethode ermöglicht es dem Bestücker, auch andere Komponenten auf der Rückseite der Platine zu montieren. Die montierten Bauteile können auch sehr klein sein, sodass mehr Komponenten auf einer einzelnen Platine untergebracht werden können. Dies senkt die Kosten und hat es ermöglicht, dass die Größe elektronischer Geräte kontinuierlich abnimmt. Ein weiterer Vorteil der Oberflächenmontage ist, dass sie in relativ kurzer Zeit durchgeführt werden kann und ein weniger komplexer Prozess als die Durchsteckmontage ist, was ebenfalls die Kosten senkt.

Wo finden sich gedruckte Platinen? Im Folgenden sind zehn der typischsten Verwendungen von Leiterplatten nach Märkten aufgeführt:

Medizingeräte

Im Gesundheitswesen werden zunehmend mehr Leiterplatten eingesetzt, da sich Technologien mit neuen Fähigkeiten entwickeln. Leiterplatten werden in Geräten für Diagnose, Überwachung, Behandlung und andere Zwecke verwendet.

Bei der Herstellung medizinischer Leiterplatten ist besondere Sorgfalt geboten, da ihre Funktionen sehr sensibel und für das Wohl des Patienten möglicherweise von entscheidender Bedeutung sind. Bei einigen Anwendungen müssen Leiterplatten auch besondere Reinheitsanforderungen erfüllen, insbesondere jene Leiterplatten, die in Systeme implantiert werden. Für Implantate und viele andere Anwendungen wie Überwachungsgeräte in Notaufnahmen müssen die verwendeten Platinen relativ klein sein. Daher sind viele medizinische Leiterplatten High-Density-Interconnect- oder HDI-Leiterplatten.

Verwendung von Leiterplatten in Medizingeräten

Medizinische Bildgebungssysteme: Computertomographie, computergestützte Tomographie und Ultraschallscanner setzen in der Regel Leiterplatten ein, ebenso wie die Computer, die solche Bilder sammeln und interpretieren.

Überwachungsgeräte: Geräte, die Herzschlag, Blutdruck, Blutzuckerspiegel, Fettleibigkeit und viele andere Werte messen, verwenden elektronische Teile zur Messwertaufnahme.

Infusionspumpen: IV-Fluss-Pumpen umfassen intravenöse Infusionspumpen zur Verabreichung von Insulin, patientengesteuerte Analgesiepumpen und ähnliche Geräte, die eine festgelegte Flüssigkeitsmenge an den Patienten abgeben. Diese Produkte sind auf Leiterplatten angewiesen, um optimal und mit der richtigen Präzision zu arbeiten.

Interne Geräte: Intern implantierbare Geräte wie Herzschrittmacher und andere verwandte Geräte benötigen kleine Leiterplatten.

Heute begrüßt die Medizinbranche weiterhin neue Wege, Elektronik einzusetzen. Mit dem Fortschreiten dieser Technologie und der zunehmenden Machbarkeit und Kosteneffizienz von Miniaturisierung, Dichte und Zuverlässigkeit der Boards wird die Rolle der Leiterplatte im Gesundheitswesen weiter wachsen.

LEDs

LEDs sind eine weitere weit verbreitete Lampenart, die häufig für die Wohn- und Gewerbeleuchtung sowie im Automobilbau, in der Medizin, der Computertechnik und vielen anderen Bereichen eingesetzt wird. Sie werden verwendet, weil sie energieeffizient, langlebig und kompakt sind.

Leiterplatten haben auch die Funktion, in LED-Anwendungen die Wärme von der Lampe abzuleiten. Diese Arbeit zeigt, wie extreme Hitze sich negativ auf die allgemeine Lebensdauer von LEDs auswirkt. Deshalb bestehen Leiterplatten in der LED-Produktion üblicherweise aus Aluminium – dieses Metall leitet Wärme im Vergleich zu anderen Metellen gut. Dies reduziert den Designaufwand, und es ist kein zusätzlicher Kühlkörper mehr nötig, was zu einer kleineren Baugröße im Design führt.

LED-Leiterplatten finden Sie in:

Wohnraumbeleuchtung: Intelligente Glühbirnen und LEDs helfen Hausbesitzern, ihr Eigentum auf die effizienteste Weise zu beleuchten.

Ladenbeleuchtung: Unternehmen können LEDs für besondere Hinweise sowie zur Beleuchtung ihrer Geschäfte nutzen.

Automobilanzeigen: LED-Leiterplatten können als Elemente für neue Armaturenbrettanzeigen, Scheinwerfer, Bremslichter und vieles mehr verwendet werden.

Computerbildschirme: LED-Leiterplatten werden häufig verwendet, um die Stromversorgung für Anzeigen und Displays auf Laptops und Desktop-Computern bereitzustellen.

Medizinische Beleuchtung: LEDs helfen, einen Bereich gut auszuleuchten und geben weniger Wärme ab, was sie für medizinische Anwendungen geeignet macht, einschließlich chirurgischer und Notfallverfahren.

In Zukunft werden LEDs häufig in verschiedenen Systemen eingesetzt, daher wird erwartet, dass Leiterplatten eine größere Beteiligung an Beleuchtungslösungen haben werden.

Unterhaltungselektronik

Einige der im täglichen Leben verwendeten Elektronikgeräte wie Smartphones, Computer und viele weitere Unterhaltungselektronikprodukte können ohne Leiterplatten nicht funktionieren. Wenn wir weiterhin elektronische Teile in die meisten Produkte integrieren, sind Leiterplatten in unserer Existenz unvermeidlich.

Eingebettet in Uhren, das Handgelenk und Kleidung im Allgemeinen, die dennoch in der Lage sind, zahlreiche komplexe Funktionen auszuführen, während sie kleine Leiterplatten mit einem hohen Verbindungsdichtegrad verwenden. Leiterplatten für Unterhaltungselektronik müssen auch relativ kostengünstig sein, um den Preis des Endprodukts nicht erheblich in die Höhe zu treiben. Hersteller benötigen außerdem zuverlässige Boards, da ihre Produkte ordnungsgemäß funktionieren müssen, um im Geschäft zu bleiben.

Kommunikationsgeräte: Viele Unterhaltungselektronikprodukte wie Smartphones, Tablets, Smartwatches, Radios und Kommunikationsprodukte wären ohne Leiterplatten nicht möglich.

Computer: Leiterplatten sind sowohl im privaten als auch im geschäftlichen Einsatz von Computern üblich.

Unterhaltungssysteme: Haushaltsgeräte wie Fernseher, Stereoanlagen, Videospielkonsolen, elektronische Vergnügungs- und Virtual-Reality-Systeme verwenden alle Leiterplatten.

Haushaltsgeräte: Fast alle Haushaltsgeräte enthalten ebenfalls Elektronik und Leiterplatten, wie Kühlschränke, Mikrowellenherde und Kaffeemaschinen.

Industrieausrüstung

Die Anwendung von Leiterplatten im industriellen Bereich ist sehr umfangreich, von Computerprodukten, Kommunikationsprodukten, Autos, Haushaltsgeräten, medizinischen Geräten, Bergbaumaschinen und anderen Produkten für raue Umgebungen. Elektronische Komponenten treiben die meisten Geräte an, die in Fertigungs- und Vertriebsverarbeitungsanlagen sowie in anderen Industriezweigen zu finden sind.

Leiterplatten, die im Industriesektor verwendet werden, erfordern in einigen Fällen je nach den Anforderungen der jeweiligen Branche hohe Leistung und müssen robust sein und der Umgebung innerhalb der Industrieanlagen standhalten können. Leiterplatten können physische Belastbarkeit für raue Handhabung, Vibrationen komplexer Maschinen oder variierende, hohe oder niedrige Temperaturen oder chemisch empfindliche Handhabung erfordern.