PCB steht für Printed Circuit Board, auf Deutsch: „Leiterplatte“. Es handelt sich um eine flache, laminierte Platte, die in nahezu jedem elektronischen Gerät zu finden ist. Sie bietet mechanische Stabilität für elektronische Bauteile und stellt elektrische Verbindungen zwischen ihnen über strukturierte Kupferleiterbahnen her.
Ob Smartphone, Laptop, Steuergerät im Auto oder Industrie-Stromversorgung – PCBs bilden das Rückgrat moderner Elektronik: kompakt, zuverlässig und effizient herstellbar.
PCB auf einen Blick
- Abkürzung: Printed Circuit Board (Leiterplatte)
- Hauptfunktion: Mechanische Befestigung und elektrische Verbindung von elektronischen Komponenten
- Typische Einsatzbereiche: Unterhaltungselektronik, Kommunikationstechnik, Automobilindustrie, Medizintechnik, Industrieelektronik
- Nicht zu verwechseln mit:
- PCBA (Printed Circuit Board Assembly): Eine bestückte Leiterplatte mit gelöteten Komponenten
- PCB (Polychlorierte Biphenyle): Umweltgefährdende Chemikalien ohne Bezug zur Elektronik
Was macht eine Leiterplatte eigentlich?
Stellen Sie sich eine Leiterplatte wie einen Stadtplan vor:
- Kupferbahnen = Straßen
- Vias (Durchkontaktierungen) = Tunnel
- Pads = Parkplätze für Bauteile
- Trägermaterial = Fundament der Stadt
Eine gut gestaltete PCB erfüllt drei Hauptfunktionen:
- Elektrische Verbindung: Kupferbahnen, Durchkontaktierungen (Vias) und Pads schaffen zuverlässige, niederohmige Signalpfade – viel effizienter und platzsparender als Punkt-zu-Punkt-Verkabelung.
- Mechanische Stabilität: Die Leiterplatte hält Bauteile fest – auch bei Vibration, Erschütterung oder Temperaturschwankungen.
- Fertigung & Test: Leiterplatten sind auf automatisierte Fertigung (Pick & Place, Reflow-Löten, Wellenlöten) und Prüfverfahren (AOI, Röntgen, ICT) optimiert.
Aufbau einer PCB: Schichten und Materialien
Eine typische Leiterplatte besteht aus mehreren Schichten aus Kupfer und Isoliermaterial (Dielektrikum). Der genaue Aufbau hängt von der Anwendung ab, aber im Allgemeinen finden sich folgende Bestandteile:
- Kupferschichten: Dünne Kupferfolien, die geätzt werden, um Leiterbahnen, Masseflächen und Pads zu erzeugen.
- Dielektrikum: Isoliermaterial zwischen den Kupferschichten. Standard ist FR-4 (glasfaserverstärktes Epoxidharz); Polyimid für flexible Leiterplatten; Metallkernplatten (Aluminium oder Kupfer) für hohe Leistung und Wärmeableitung.
- Lötstoppmaske (Solder Mask): Die grüne (oder schwarze, rote etc.) Schutzschicht, die nur die Lötpads freilegt – verhindert Lötbrücken und schützt vor Oxidation.
- Bestückungsdruck (Silkscreen): Aufdrucke mit Bauteilbezeichnungen, Logos oder Polungsangaben.
- Oberflächenfinish: Schutz- und Lötbeschichtung auf den freiliegenden Pads, z. B. ENIG, HASL, OSP oder ENEPIG.
Kupferdicke wird oft in Unzen pro Quadratfuß (oz/ft²) angegeben – gängig ist 1 oz (~35 µm), für Hochstromanwendungen bis zu 4 oz oder mehr.
Gängige PCB-Typen
- Einseitig: Eine Kupferschicht auf einer Seite – günstig, aber eingeschränkte Funktionalität
- Zweiseitig: Kupfer auf beiden Seiten mit Durchkontaktierungen – Standard für viele Anwendungen
- Mehrlagig: Vier oder mehr Lagen, oft mit integrierten Masse- und Versorgungsebenen
- HDI (High-Density Interconnect): Feine Strukturen, Microvias, Blind/Buried Vias – für kompakte Geräte wie Smartphones
- Rigid / Flex / Rigid-Flex:
- Rigid: Starre FR-4-Leiterplatten
- Flex: Biegbare Polyimid-Platten
- Rigid-Flex: Kombination aus beiden – für komplexe 3D-Anwendungen
PCB vs. PCBA: Der Unterschied
- PCB (Leiterplatte): Nur das unbestückte Board – ohne elektronische Bauteile, nicht funktional
- PCBA (Bestückte Leiterplatte): Das funktionsfähige, komplett bestückte Board mit allen Komponenten (z. B. via SMT oder THT montiert)
Wo werden PCBs eingesetzt?
- Verbraucherelektronik: Smartphones, Wearables, Laptops, Smart-Home-Geräte
- Automobiltechnik: Steuergeräte, Lichtsysteme, Infotainment, ADAS
- Industrieelektronik: Motorsteuerungen, Wechselrichter, Netzteile, Sensoren
- Kommunikationstechnik: Router, Server, 5G-Basisstationen
- Medizin & Luftfahrt: Monitore, Bildgebungssysteme, Avionik – hohe Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit erforderlich
So wird eine Leiterplatte hergestellt: 8 Schritte
- Datenaufbereitung: Verarbeitung der Gerber/ODB++-Daten, Layer-Stackup, Bohrpläne, DFM-Prüfung
- Innenlagenstrukturierung: Fotobelichtung und Ätzen der Innenlagen
- Verpressung: Laminieren der Schichten unter Druck und Hitze
- Bohren & Metallisierung: Bohren der Vias, galvanische Durchkontaktierung
- Außenlagenstrukturierung: Fotoprozess und Ätzen der Außenleiterbahnen
- Lötstoppmaske & Aufdruck: Maske auftragen, belichten, drucken der Bauteilbezeichnungen
- Oberflächenveredelung: ENIG, HASL, OSP, ENEPIG etc.
- Elektrische Prüfung & Zuschneiden: Funktionstest (z. B. Flying Probe), Fräsen oder Stanzen der Leiterplatten
Danach folgt die Bestückung (PCBA): Lötpaste, Bauteile, Reflow oder Wellenlöten, optische/elektrische Endprüfung.
Hinweis: PCB als Chemikalie?
In der Elektronik steht PCB ausschließlich für Printed Circuit Board. In der Umweltchemie kann PCB jedoch Polychlorierte Biphenyle bezeichnen – gefährliche Altchemikalien, längst verboten. Achten Sie daher bei Suchanfragen auf Zusätze wie „Elektronik“, „Leiterplatte“ oder „PCBA“, um Missverständnisse zu vermeiden.
Wichtige Begriffe für Einsteiger
- PWB (Printed Wiring Board): Früher gebräuchlich – heute meist gleichbedeutend mit PCB
- Gerber-Dateien: Standard-Datenformat für die Leiterplattenherstellung
- Via: Durchkontaktierung – verbindet Kupferlagen (Typen: Through-Hole, Blind, Buried, Microvia)
- Lötstoppmaske: Schutzschicht gegen Kurzschlüsse und Oxidation
- ENIG / HASL / OSP / ENEPIG: Oberflächenveredelungen mit unterschiedlichen Eigenschaften
- Stack-up: Schichtaufbau der Leiterplatte – beeinflusst Impedanz, EMV und Wärmeverhalten
Design-Grundlagen für Ihre PCB
- Impedanzkontrolle: Für Hochfrequenzsignale (z. B. USB, HDMI, PCIe) entscheidend
- Wärmemanagement: Kupferflächen, Vias, ggf. Metallkern zur Ableitung
- Kriech- & Luftstrecken: Wichtige Abstände bei Hochspannung
- DFM/DFA (Design for Manufacturing/Assembly): Spart Zeit, Geld und Fehler
- Testpunkte: Für Spannungsmessungen und Debugging hilfreich
Häufige Fragen (FAQ)
1. Was bedeutet PCB in der Elektronik?
Printed Circuit Board – die Leiterplatte mit Kupferstrukturen zur Verbindung von Bauteilen.
2. Ist PCB dasselbe wie PCBA?
Nein. PCB = unbestückte Leiterplatte. PCBA = fertig bestücktes, funktionierendes Modul.
3. Warum steht PCB manchmal für Chemikalien?
In anderen Kontexten steht PCB für gefährliche Umweltchemikalien. Das hat nichts mit Elektronik zu tun.
4. Welche Materialien sind bei PCBs üblich?
FR-4 (Standard), Polyimid (Flex-PCBs), Aluminium oder Kupfer (für hohe Leistungen).
5. Wo werden Leiterplatten verwendet?
Nahezu überall: Konsumgeräte, Server, E-Autos, Medizingeräte, Luftfahrt.
6. Welche Oberfläche soll ich wählen?
ENIG für Qualität & Haltbarkeit, HASL für Budgetprojekte, ENEPIG bei Goldbonding-Anwendungen.
7. Brauche ich HDI?
Nur wenn Sie mit extrem feinen Strukturen oder sehr wenig Platz arbeiten müssen.
Fazit
Eine PCB – Printed Circuit Board – Leiterplatte ist das Herzstück jeder Elektronik. Sie verbindet, stabilisiert und ermöglicht Miniaturisierung auf höchstem Niveau. Wenn Sie je gefragt haben, was bedeutet PCB, dann kennen Sie jetzt die Antwort – und warum es so essenziell ist.
Indem Sie die Grundlagen verstehen – von Schichtaufbau und Materialien über Typen und Herstellungsprozesse bis zu den Unterschieden zwischen PCB und PCBA – können Sie effizienter entwickeln, Fehler vermeiden und besser mit Lieferanten zusammenarbeiten. Ganz gleich ob Prototyp oder Serienfertigung: Die PCB ist der Grundbaustein für jedes erfolgreiche Elektronikprojekt.
