Vom Breadboard zur Leiterplatte

Jeder der mit seiner raspberry pi viel Zeit in den Aufbau von Schaltungen auf dem Breadboard investiert hat fragt sich, wie man diese für später konservieren und zudem verkleinern kann. Das geht durch die Produktion von Leiterplatten aus der Schaltung.

Ich habe bereits viele elektronische Schaltungen auf dem Breadboard zusammengebaut. Beispielsweise eine Schaltung zur Steuerung von Servos, Schrittmotoren etc. oder auch die Steuerung eines python-Programmes über die GPIO-Schnittstelle durch Bewegungssensor oder Türsensor. Dies ist sehr spannend, da man die Widerstände korrekt berechnen muss und die richtige Verkabelung benötigt.

Die Überprüfung der korrekten Verkabelung hat bei mir immer sehr viel Zeit in Anspruch genommen, da ein Teil der GPIO-Anschlüsse nur für 3,3V geeignet sind. Eine zu große Spannung kann daher die Raspberry Pi zerstören. Ich habe daher lieber alles doppelt und dreifach geprüft ehe ich die Schaltung unter Strom gesetzt habe. Weiterhin kann man auf einem Steckbrett die Schaltung sehr schnell verändern, da die Verbindungen nicht verlötet werden. Auf der anderen Seite hat es mich immer geräut, wenn ich meine Schaltung zu gunsten einer anderen zerstören musst.

Raspberry mit Webcam QR-Code 2

Raspberry mit Webcam QR-Code 2

Meine Projekte dokumentiere ich in der Open-Sourch-Software Frizing. Diese ist sehr intuitiv bedienbar und ist flexibel mit Bauteilen erweiterbar. So kann ich meine Schaltungen wieder neu aufbauen, ohne dass ich die einmal gelösten Probleme nochmal angehen muss. Doch sie kann auch mehr.

Neben der Breadboardansicht (Steckbrettansicht) mit dem Schaltungsaufbau stehen in Fritzing zwei weitere Ansichten zur Verfügung: Stromlaufplan und Leiterplatte. In der Stromlaufplan-Ansicht wird die aufgebaute Schaltung als Stromkreis gezeigt. Die Ansicht Leiterplatte dient dazu, aus der aufgebauten Schaltung eine fertige Leiterplatte aufzubauen. Auf der Leiterplatte werden die verwendeten Bauteile positioniert und danach die Leiterbahnen verlegen, welche zuerst als ungeroutete Luftlinien dargestellt werden.

Hat man den Prototypen der Schaltung erfolgreich auf dem Breadboard getestet, so ist die Schaltung reif für die Produktion. Die Leiterplatte (auch Leiterkarte oder englisch printed circuit board, PCB) wird dazu aus dem technischen Entwurf (Datei) in einem mehrstufigen Produktionsverfahren hergestellt:

  • Bohren
  • Durchkontaktieren (bei doppelseitigen Leiterplatten)
  • Fotoresist laminieren
  • Belichten
  • Entwickeln
  • Ätzen
  • Spülen
  • Trocknen

Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, leitenden Verbindungen (Leiterbahnen). Als isolierendes Material ist faserverstärkter Kunststoff üblich. Die Leiterbahnen werden zumeist aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt. Die Bauelemente werden auf Lötflächen (Pads) oder in Lötaugen gelötet.

Bei der Auswahl des Herstellers sollte man jedoch genau auswählen. Ich empfehle für eine kompetente Beratung und professionelle Kommunikation deutscher Leiterplattenhersteller.

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