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Warum werden gedruckte Schaltungen verwendet?

11.22.2023

Im Vergleich zu herkömmlichen verdrahteten Schaltungen bieten Leiterplatten eine Reihe von Vorteilen. Ihr kleines und leichtes Design eignet sich für den Einsatz in vielen modernen Geräten, während ihre Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit sie für die Integration in komplexe Systeme prädestinieren. Diese Eigenschaften sind einige der Gründe, warum Leiterplatten in vielen Branchen eingesetzt werden, unter anderem in den folgenden Märkten:


Medizintechnik

Die Medizinelektronik hat von der Einführung von PCBs erheblich profitiert. Die Elektronik in Computern, bildgebenden Systemen, Kernspintomographen und Bestrahlungsgeräten entwickelt sich dank der elektronischen Fähigkeiten von Leiterplatten immer weiter. Die dünneren und kleineren Abmessungen von flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten ermöglichen die Herstellung kompakterer und leichterer medizinischer Geräte wie Hörgeräte, Herzschrittmacher, implantierbare Geräte und wirklich winzige Kameras für minimalinvasive Verfahren. Starrflexible Leiterplatten sind eine besonders ideale Lösung, wenn es darum geht, die Größe komplexer medizinischer Geräte zu verringern, da sie den Bedarf an flexiblen Kabeln und Steckverbindern eliminieren, die in komplizierteren Systemen wertvollen Platz beanspruchen.


Luft- und Raumfahrt

Starre, flexible und starrflexible Leiterplatten werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig für Instrumententafeln, Armaturenbretter, Flugsteuerungen, Flugmanagement- und Sicherheitssysteme eingesetzt. Die wachsende Zahl von Fortschritten in der Luft- und Raumfahrttechnologie hat den Bedarf an kleineren, komplexeren Leiterplatten für den Einsatz in Flugzeugen, Satelliten, Drohnen und anderer Luft- und Raumfahrtelektronik erhöht. Flexible und starre Flexschaltungen bieten aufgrund des Wegfalls von Steckverbindern eine außergewöhnliche Langlebigkeit und Überlebensfähigkeit im Einsatz.  Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in Anwendungen mit starken Vibrationen, während ihr kleines und leichtes Design das Gesamtgewicht der Ausrüstung und damit auch den Treibstoffverbrauch reduziert. Für Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit an erster Stelle steht, stellen sie eine äußerst zuverlässige Lösung dar.


Militär

Im militärischen Bereich werden Leiterplatten in Geräten eingesetzt, die häufig starken Stößen, Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt sind, z. B. in Militärfahrzeugen, robusten Computern, modernen Waffen und elektronischen Systemen (z. B. Robotik, Lenk- und Zielsystemen). Im Zuge der Weiterentwicklung der Militärtechnologie zur Erfüllung der sich ändernden Kundenanforderungen werden immer mehr Geräte mit fortschrittlicher Computertechnologie ausgestattet, die sowohl die elektrische als auch die mechanische Leistung von flexiblen und starren Flexverpackungen erfordern. Diese Arten von elektronischen Verpackungen können Tausende von Pfund an g-Kraft aushalten, ohne zu versagen.


Industrie und Gewerbe

Der Einsatz von Leiterplatten in der industriellen und kommerziellen Elektronik hat alles revolutioniert, von der Fertigung bis hin zum Supply Chain Management - und damit die Information, Automatisierung und Effizienz gesteigert. Im Allgemeinen sind sie ein zuverlässiges Mittel zur Steuerung von Geräten in zunehmend automatisierten Anlagen, wodurch die Produktion gesteigert und gleichzeitig die Arbeitskosten gesenkt werden. Flexible und starre Flex-Leiterplatten ermöglichen es den Herstellern, immer kleinere und leichtere Produkte mit größerer Funktionalität und höherer Zuverlässigkeit herzustellen, z. B. Drohnen, Kameras, mobile Elektronik und robuste Computer.


Kundenspezifische gedruckte Schaltungen

Nahezu alle Leiterplatten werden speziell für ihre Anwendung entworfen. Ob einfache einlagige starre Leiterplatten oder hochkomplexe mehrlagige flexible oder starre flexible Schaltungen, Leiterplatten werden mit einer speziellen Software namens CAD (Computer Aided Design) entworfen.  Der Designer verwendet diese Software, um alle Schaltungen und Verbindungspunkte, die so genannten Vias, auf der gesamten Leiterplatte zu platzieren.  Die Software weiß, wie die einzelnen Komponenten miteinander interagieren müssen, und kennt auch alle spezifischen Anforderungen, z. B. wie sie auf der Leiterplatte verlötet werden müssen. Bei der ersten handelt es sich um so genannte Gerberdateien, d. h. elektronische Grafikdateien, die jede einzelne Schaltung auf der Leiterplatte zeigen, und zwar genau dort, wo sie hingehört, auf jeder einzelnen Schicht der Leiterplatte.  Die Gerberdateien enthalten auch Bohrdateien, die uns zeigen, wo genau wir die Löcher für die Durchkontaktierungen bohren müssen, die wir vorhin besprochen haben.  Alle Leiterplattendesigner - ob starr, flexibel oder starr-flexibel - verwenden diese Dateien, um den Leiterplattenherstellern genau mitzuteilen, wie sie ihre Leiterplatten bauen wollen.  Sie enthalten ein weiteres Element, das für den Leiterplattenhersteller von entscheidender Bedeutung ist - einen Fertigungsdruck.  Der Fabrikationsdruck beschreibt sorgfältig alle Anforderungen an die Leiterplatten, die nicht in den Gerberdateien enthalten sind. Der Fabrikationsdruck gibt beispielsweise an, welche Materialien wir beim Bau der Leiterplatte verwenden sollen, welche Größe die Bohrungen haben sollen, welche speziellen Fertigungsanweisungen oder Spezifikationen wir einhalten müssen und welche Farbe die Lötstoppmaske oder Nomenklatur der Kunde wünscht.  Da Leiterplatten in hohem Maße anpassbar sind, können sie in verschiedenen Flexibilitäten, Größen und Konfigurationen entworfen und hergestellt werden, um für fast jede Anwendung geeignet zu sein.