Leiterplatten, Frontplatten und SMD-Schablonen sind zentrale Bausteine der modernen Elektronikfertigung
Elektronische Bauteile werden von PCBs (Leiterplatten) getragen und verbunden. Damit stellen sie das Herzstück von fast alle elektronischen Geräten dar.
Die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine sind die Frontplatten, die für die Bedienbarkeit, das Design und Schutz sorgen.
Auf den SMD-Schablonen lässt sich präzise Lötpaste auftragen. Damit werden die Schablonen für die automatisierte Bestückung von Bauteilen genutzt.
Leiterplatten, Frontplatten und SMD-Schablonen sind relevant für die Industrie. Elektronikfertigung ist aber auch ein wesentlicher Bestandteil bestimmen Ausbildungsberufe und Berufsbilder.
Der technische Wandel und die Automatisierung schreiten kontinuierlich voran, sodass lokale Fertigungen und globale Lieferketten zunehmend verknüpft sind. Daraus ergeben sich Chancen, aber auch Herausforderungen – insbesondere, wenn Unternehmen Platinen herstellen lassen in Deutschland, um Qualität und kurze Lieferzeiten zu sichern.
Produktion von Leiterplatten, Frontplatten und SMD-Schablonen
Leiterplatten (PCBs)
Gefertigt werden Leiterplatten aus FR4, Aluminium oder flexiblen Substraten. Damit werden die Platten wärmeleitfähig, biegsam und isolierend.
Herstellungsverfahren
Die Leiterbahnen werden mi Fotolithografie strukturiert. Mit einem Ätzverfahren wird überschüssiges Kupfer entfernt. Mehrere Lagen (Vias) werden verbunden durch das sog. Durchkontaktieren. Danach erfolgt die Bestückung mit der THT (Through Hole Technology) bzw. SMD (Surface Mounted Devices).
| Infobox – Bestückungsverfahren |
| THT (Through-Hole Technology): Bauteile mit Drahtanschlüssen werden durch vorgebohrte Löcher in der Leiterplatte gesteckt und auf der Rückseite verlötet – ideal für mechanisch belastbare Verbindungen. |
| SMD (Surface-Mount Device): Bauteile werden direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte gelötet, ohne Durchkontaktierung – ermöglicht kompaktere Bauweise und automatisierte Bestückung. |
Qualitätskontrolle
Für die Qualitätskontrolle werden folgende Verfahren eingesetzt:
- AOI (Automated Optical Inspection) zur Fehlererkennung
- Röntgenprüfung für verdeckte Lötstellen
- Elektrische Tests (Flying Probe, In-Circuit-Test)
Umweltaspekte
Recycling von Leiterplattenmaterialien
Rohstoffe, wie Kupfer und Edelmetalle werden beim Recycling zurückgewonnen. Dabei kommt ein mechanisches Zerkleinerungsverfahren zum Einsatz.
Einhaltung von RoHS- und REACH-Richtlinien
Die RoHS-Richtlinie beschränkt gefährliche Stoffe wie Blei, Quecksilber und Cadmium in elektronischen Produkten.
Die REACH -Richtlinie dagegen, regelt die sichere Nutzung von Chemikalien in der EU.
Reduktion von Chemikalien im Herstellungsprozess
Hierbei sollen Umweltbelastungen gesenkt und die Arbeitssicherheit erhöht werden. In der Praxis werden weniger aggressive oder wiederverwendbare Chemikalien beispielsweise beim Ätzen mit Kupferchlorid verwendet. Bleifreie Oberflächenversiegelungen verfolgen dieselben Ziele.
Frontplatten
Die Einsatzbereiche für Frontplatten sind in der Maschinensteuerung, bei der Audio- und Videotechnik sowie in der Medizintechnik. Materialien, die für Frontplatten verwendet werden, sind Aluminium, Kunststoff und Edelstahl. Für die Oberflächenveredelung kommen Verfahren, wie Eloxieren oder eine Pulverbeschichtung infrage.
Herstellungsverfahren: Präzise Ausschnitte der Platten werden mit CNC-Technik gefräst. Über eine Lasergravur erfolgt eine permanente Beschriftung bzw. kommt Digitaldruck zum Einsatz, wenn es um Farblogos oder Symbole geht.
Individualisierung: Nach Kundenwunsch können QR-Codes, taktile Elemente oder Kundenlogos angebracht werden. Auch die Integration von LEDs, Touch-Elemente oder Displays ist möglich.
SMD-Schablonen
Für die SMD-Bauteile wird präzise Lötpaste mithilfe einer SMD-Schablone auf die Leiterplatte aufgetragen.
Typen:
- Edelstahl (Standard)
- Polymer (kostengünstig)
- Nano-beschichtet (Lötabweisung)
Herstellungsverfahren: mittels Laserschnitt mit hoher Präzision und chemisches Ätzen für komplexe Geometrien (bspw. mikroskopisch kleine Leiterbahnen, Rundungen, enge Zwischenräume oder mehrschichtige Muster)
Einfluss auf Bestückungsqualität: Das Schablonendesign beeinflusst die Lötqualität und Fehlerquote. Wartung und regelmäßige Reinigung sind notwendig.
| Zeitstrahl: Entwicklung der Leiterplattenproduktion 1940er: Erste einfache Leiterplatten mit einseitiger Kupferbeschichtung 1980er: Einführung von SMD-Technik und Reflow-Löten 2000er: Multilayer-PCBs, HDI (High Density Interconnect) 2020er: Integration flexibler, organischer und 3D-gedruckter Leiterplatten Zukunft: KI-gestützte Layout-Optimierung, additive Fertigung, Embedded Components |
Ausbildung und Qualifikationen
Ausbildungsberufe
- Elektroniker für Geräte und Systeme: Schwerpunkt: Aufbau, Prüfung und Reparatur elektronischer Baugruppen
- Mechatroniker: Kombination aus Mechanik, Elektronik und Steuerungstechnik
- Technischer Produktdesigner: Erstellung von CAD-Modellen für Frontplatten und Gehäuse
- Oberflächenbeschichter: Fokus auf galvanische Prozesse und Schutzschichten
- Maschinen- und Anlagenführer: Bedienung und Wartung von Produktionsanlagen
Studiengänge und Weiterbildung
Nach der Ausbildung stehen Weiterbildungen und Studiengänge in Aussicht. Beispielsweise in den Bereichen Elektrotechnik, Mechatronik und Fertigungstechnik. Hierbei werden Automatisierung, Embedded Systems und PCB-Design vertieft.
Weiterbildungsmöglichkeiten:
- IPC-Zertifizierungen (z. B. IPC-A-610)
- CAD/CAM-Schulungen (z. B. Altium Designer, EAGLE)
Berufsschulen und duale Studienmodelle ermöglichen eine praxisnahe Ausbildung mit direktem Industriekontakt.
Wichtige Kompetenzen
Die erworbenen Kompetenzen in der Ausbildung, einer Weiterbildung oder eines Studienganges sind komplex. Neben einem technischen Verständnis wurde das logische Denken geschult. CAD-Kenntnisse und Know-how mit Layout Software sind maßgebliche Kompetenzen, die vermittelt wurden. Insgesamt zählen Präzision, Qualitätsbewusstsein und Teamfähigkeit zu den wichtigsten Kompetenzen, zeitglich aber auch der Umgang mit Maschinen, Prüfgeräten und Normen.
Berufsbilder und Karrierewege
Einstiegsmöglichkeiten: Der Einstieg in die Welt der Elektronikberufe könnte mit einem Praktikum im Elektronikfertigungsbereich gelingen. Danach wäre die Entscheidung für eine Ausbildung mit Spezialisierung auf PCB-Design oder Fertigung naheliegend. Aber auch der Quereinstieg über verwandte Berufe, wie beispielsweise Industriemechaniker, öffnet den Berufs- bzw. Karriereweg in der Elektronikproduktion.
Tätigkeitsfelder: Zu den gefragtesten Tätigkeitsfeldern zählen Entwicklung und Design. D. h. in der Praxis Schaltpläne zu entwickeln, Layouts zu designen und Simulationen durchzuführen. Des Weiteren sind Aufgaben in der Fertigung und Montage möglich – bspw. Maschinenbedienung, Bestückung und Löten. Ein breites Aufgabenfeld stellt sich in der Qualitätssicherung dar. Der Umgang mit Prüfverfahren, Normen und Dokumentation ist dann an der Tagesordnung. Darüber hinaus ergeben sich Tätigkeitsbereich im Bereich Vertrieb, technische Kundenberatung und Projektmanagement.
Zukunftsperspektiven
In Zukunft werden Automatisierungen und Robotik in der Fertigung ausgebaut werden, womit sich weitere Tätigkeitsfelder ergeben. Vernetzte Produktionssysteme rufen die Industrie 4.0 ins Leben. Der Fokus wird verstärkt auf energieeffiziente Prozesse und umweltfreundliche Materialien liegen. Außerdem sind Spezialisierung im High-Tech-Bereich angesagt, unter anderem in der Medizintechnik oder Raum- und Luftfahrt.
FAQ – Häufige Fragen
- Was ist der Unterschied zwischen THT- und SMD-Bauteilen?
THT: Durchstecktechnik, robuster; SMD: platzsparend, automatisierbar - Wie wird eine SMD-Schablone hergestellt und eingesetzt?
Lasergeschnitten, für präzisen Lötpastenauftrag vor dem Bestücken - Welche Ausbildung ist ideal für die Arbeit in der Leiterplattenfertigung?
Elektroniker, Mechatroniker oder Maschinenführer mit Elektronikbezug - Wie nachhaltig ist die Produktion von Leiterplatten?
Fortschritte bei Recycling, Materialwahl und Energieeffizienz
Wir halten am Ende noch fest:
Leiterplatten, Frontplatten und SMD-Schablonen sind zentrale Elemente moderner Elektronik. Vielfältige Chancen ergeben sich mit Ausbildung und Beruf in der Elektronikbranche, während sich die technologische Entwicklung rasant verändert. Zukunftstreiber sind Digitalisierung und Nachhaltigkeit.
(Bildquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)
