Der technische Fortschritt schreitet in Windeseile voran: Elektrogeräte werden funktionstüchtiger, kleiner und versierter. Eine absolute Herausforderung für heutige Elektroingenieure. Damit die Elektrogeräte einwandfrei funktionieren, muss der Designprozess genauestens durchdacht werden. Der Designprozess beginnt mit der Leiterplatte, sie ist das Hertzstück eines jeden Elektrogeräts. Die Leiterplatte ist für die elektronische Verbindung der einzelnen elektronischen Bauteile verantwortlich. Das elektrische Signal sollte dabei, ohne Unterbrechungen und Wackelkontakte, durch die kleinen Platten fliesen.

Die moderne Leiterplatte wurde in den 1950er Jahren in Deutschland (Niederheim) von Fritz Stahl erfunden. Seitdem wächst der weltweite Leiterplatten Markt unaufhaltsam. Laut Branchenkenner wird im Jahr 2024, der weltweite Leiterplatten Markt einen Umsatz von zirka 1 Billion Euro erreichen. Noch heute ist Deutschland (Würth) der größte Leiterplatten Produzent in Europa. Weltweit haben die Vereinigten Staaten von Amerika die Nase vorn, dicht gefolgt von asiatischen Ländern wie Südkorea (Samsung), Taiwan oder China (PCBWAY). Listet man die Leiterplatten Hersteller nach Kontinent, werden die meisten Leiterplatten in Asien hergestellt. Die wichtigsten Leiterplatten-Umsatz-Treiber sind die Kommunikationsbranche (Smartphones/Tablets/Laptops) und die Autobranche. Zum Beispiel wird die neue 5G Netzwerktechnologie, als eine „Goldgrube“ für Leiterplattenhersteller bezeichnet. Interessierst du dich für einen Ingenieursberuf mit Zukunft, ist die Leiterplattenbranche definitiv eine ausgezeichnete Wahl.

Eine ausgezeichnete Leiterplatte beginnt mit einem hervorragenden Entwurf

 Die Kunst liegt nicht darin die Leiterplatte richtig herzustellen, sondern einen hervorragenden Entwurf zu kreieren. Das sogenannte Leiterplatten-Design (in English, PCB-Design) ist die Königdisziplin der Branche. Ein hervorragendes Leiterplatten-Design benötigt ein ausgeprägtes Fachwissen und die richtige PCB-Design Software. Die bekanntesten PCD-Design Softwarehersteller sind: Altium Limited (Altium Designer), PADS (PowerPCB), ORCAD und CadSoft (EAGLE). Diese Programme sind hoch professionell und benötigen eine gewisse Einschulungszeit. Die Unternehmen bieten umfangreiches Lernmaterial und Kurse an, um sich mit der komplizierten Software vertraut zu machen. Viele bieten sogar ein Probeabo an, um die Software gratis zu testen. Willst du mehr über gute PCB-Design Software wissen, könne wir diesen weiterführenden Artikel empfehlen: Altium Designer.

Die wichtigsten Schritte im Leiterplatten-Design

Jedes Leiterplatten-Design beginnt mit einem Schaltplan. Der Schaltplan ist eine einfache grafische Darstellung einer elektrischen Schaltung. Man kann den Schaltplan mit dem Grundriss eines Hauses vergleichen. Als nächstes beginnt die eigentliche Arbeit am Design. Als Erstes muss definiert werden, wie viele Schichten die Leiterplatte benötigt. Hier gilt die Regel, desto mehr Schichten, desto komplizierter und desto teuer ist die Produktion. Jede Schicht muss in der Produktion einzeln gepresst werden – mehr Schichten bedeutet, mehr Zeit geht verloren. Gute Leiterplatten Designer schaffen es eine funktionstüchtige Leiterplatte zu gestalten, die mit so wenig Schichten wie nur möglich auskommt.

Steht der Entwurf, wird die Leiterplatte „virtuell“ getestet. Die neuesten PCB-Design Programme haben eine hervorragende Simulationssoftware. Diese überprüft die Leiterplatte auf ihre Funktionalität. Zum Beispiel wird die Hitzeresistenz geprüft, die Leitfähigkeit und die Performance. Stimmt etwas nicht, macht die Software auf mögliche Fehler aufmerksam. Ist der Test erfolgreich vollzogen, kann das Leiterplatten Design für die Produktion freigegeben werden. Einige Ingenieure stellen nach erfolgreichem simuliertem Test, noch einen Prototyp her. Dies ermöglicht eine genauere Überprüfung der Leiterplatte. Ist die Leiterplatte für die Produktion freigegeben, gibt es kein Zurück mehr. Mögliche Fehler im Design können erhebliche finanzielle Konsequenzen haben. Die Produktion ist heutzutage vollkommen automatisiert, die meiste Arbeit in der Produktion erledigen Roboterarme.