Leitfaden / Einführung zur Leiterplattentechnik

Nach dem Entwurf einer Schaltung, abgeschlossenen Simulationen oder Prototypaufbauten, folgt der Übergang zur Erstellung eines Layouts. Während im Hobbybereich der Übergang zwischen Schaltungsdesign und Layoutdesign zumeist fließend ist, gilt es im professionellen Umfeld einiges an Richtlinien zu beachten, um am Ende (s)eine fertige Platine in Händen halten zu können. Der Hobbyist will zumeist Kosten sparen und die eigens erstellten Fertigungsdaten nun im Kellerabteil eigenhändig fräsen, ätzen, durchkontaktieren oder laminieren. Hierfür genügt ein an den eigenen Arbeitsablauf angepasster Datensatz und es wird sicherlich nicht mehr Datenvolumen erzeugt als unbedingt notwendig. Und das ist auch völlig in Ordnung - nicht jeder muss gleich ein vom FED (Fachverband Elektronik-Design e.V.) zertifizierter Leiterplattendesigner sein. Ganz anders im professionellen Umfeld. LP-Hersteller benötigen einen möglichst vollständigen Datensatz, welcher alle zur Fertigung notwendigen Parameter beinhaltet und diese eindeutig fixiert. Ein Leiterplattenhersteller möchte aus eigenem Interesse, eine gleichbleibende Qualität liefern können. Hierfür ist ein umfassender Datensatz die halbe Miete. Doch lohnt es sich auch aus Sicht des Kunden. Man bekommt was man bestellt, alle fehlenden Angaben führen entweder zu Rückfragen oder man überlässt dem Hersteller die „freie Auswahl“. Ob man dann erhält was man braucht, ist fraglich!

In der professionellen Praxis gibt es erfahrene Schaltungsdesigner, welche wenig oder kaum Erfahrung bei der Erstellung von „Printed Circuit Boards“ (PCB) haben. Die Firmenstrategie ist dabei unterschiedlich und entsprechend den Firmeninteressen oder Arbeitsabläufen angepasst. Aufträge können durch eine eigene Layout-Abteilung bearbeitet werden, sie werden an externe Firmen/Freiberufler vergeben (Out-Sourcing) oder der Schaltungsentwickler ist auch gleichzeitig der Leiterplattendesigner. Ein erfahrener Designer verfügt über viel Wissen um die Belange eines Designs. Natürlich gehört ebenso eine große Portion Talent und Charakterstärke dazu, denn leider wird immer noch all zu oft die Leiterplatte als ein einfaches Stück Kunststoff angesehen – irgendwie müssen die Bauteile ja zusammengehalten werden!? Der Art Gedanken stammen von Personenkreisen, welche nur ein geringes Wissen innerhalb der Elektronik haben können. Zu umfangreich sind heutige Anforderungen an das besagte Stück Kunststoff. Es gilt physikalische und elektrische Eigenschaften in Einklang miteinander zu bringen und bedarf einiges an Charakterstärke derlei Personenkreisen den Umfang und die Wichtigkeit bei der Erstellung einer Leiterplatte näher zu bringen.

Der Aufbau der einzelnen Kapitel, wird je nach Möglichkeit, einen gewissen Wiedererkennungscharakter tragen. Dies bedeutet, dass zu Beginn eine Begriffsklärung zumeist in Satzform und teilweisen Hintergrundinformationen eingehalten wird. Im Anschluss daran befinden sich zusammengefasst die Hauptmerkmale des betrachteten Themengebietes, welche als Quickinfo zu Designzwecken dienen sollen. Der dritte Bereich besteht dann aus Bildern, Grafiken, Tabellen oder Praxisbeispielen. Diese werden allerdings einiges an Zeit beanspruchen und werden daher erst zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt.

(Zur Erinnerung: Eine Leiterbahn besitzt elektrische Eigenschaften wie beispielsweise Widerstand, Induktivität oder Kapazität. Die Eigenschaften können sich durch die Auswahl verschiedenster Materialen oder mit den Umgebungseinflüssen verändern.)

Das Wissen um Hunderte von Komponenten die zur Auswahl stehen können, die Bauteil-Bibliotheksverwaltung und den Fertigungsablauf bei der LP-Herstellung rundet die Berufsbezeichnung des Leiterplattendesigners ab. Der Begriff des Designers ist in diesem Falle übrigens trefflich gewählt, denn es ist schon so manches Mal eine kunstvolle und kreative Aufgabe eine Leiterplatte zu entwerfen. In Deutschland gibt es bisher keine Möglichkeit diesen Beruf zu erlernen. Meiner persönlichen Meinung nach ist dies auch in Ordnung, auch wenn ich das Berufsfeld sehr schätze. Allerdings denke ich, dass es sehr schwer ist, dieses in eine Ausbildung zu pressen. Jemand der mit 16 oder 17 Jahren denkt:“… es wäre eine gute Idee, mal sehen wo das hinführt…“, wird sicherlich nicht mit dem notwendigen Enthusiasmus an die Arbeit gehen. Ich denke wer sich dazu berufen fühlt, wird einen Weg finden. Abhängig von der zu bewältigenden Aufgabe können sich Facharbeiter, Techniker oder Ingenieure gleichermaßen sehr gut weiterbilden. Der FED bietet hierzu beispielsweise gute Weiterbildungsmöglichkeiten an. Ansonsten steht und fällt der Erfolg eines Designers mit der gesammelten Erfahrung und dem Hintergrundwissen zu einer umzusetzenden Schaltung. Es gibt viele Normen- und Richtlinienwerke zur Leiterplattentechnik, hinzu kommen ebenso viele Grundregeln, firmenabhängige Regelwerke und noch mehr Faustregeln. Dennoch besitzt jede fertige Leiterplatte ihren eigenen unverkennbaren Stil, geprägt durch ihren Designer. Kennen Sie die ersten Worte einer dritten Person, welche Ihr gelungenes „Werk“ betrachtet? Es heißt zumeist: „Die sieht aber gut aus“ und nicht „…na schauen wir mal ob sie funktioniert…“ (was sie natürlich erstrangig auch tun sollte).

Es ist das Anliegen der folgenden Kapitel (und somit dieser Homepage) einen kleinen Beitrag zu leisten, die Welt der Leiterplattentechnik zu erklären, Tipps zu geben und Grundbegriffe gleichermaßen für Hobbyisten und professionelle Anwender als Referenz anzusammeln.