Meilensteine der Elektronik

Die Geschichte vom Rückgrat der Elektronik

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Raumfahrt und Digitaltechnik trieben die Entwicklung

Das Weltraumprogramm der USA und die beengten Platzverhältnisse in den Raumkapseln forderten kleinere Bauteile. IBM war damals (1960) federführend in der Entwicklung und die aufkommende Digitaltechnik wurde nur wenige Jahre später zur treibenden Kraft.

Neue Produkte, wie Taschenrechner oder erste PCs entstanden und eine schnelle Standardisierung der Anschlussmaße führte zu weiteren, wichtigen Schritten: Datenerstellung durch CAD und Bestückungsautomaten förderten die Verbreitung dieser oberflächenmontierbaren Bauteile (SMD).

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Parallel zur herkömmlichen Leiterplattentechnik wurde immer wieder nach anderen Wegen gesucht, wie z. B. die Multiwire-Technik (1966), doch haben sich solche Alternativen nicht auf breiter Basis durchsetzen können.

In den 1970-er Jahren kamen mehrere technologische Neuerungen auf den Markt: der Reflow-Prozess, UV-härtende Ätzresists (1970), die Heißverzinnung (1974), UV-härtende Lötstopplacke und abziehbare Lötstopplacke (Peters 1975), Trockenresist als Lötstopplack (Vacrel 1975) oder der Fotostopplack (Ciba-Geigy 1978). Firma Schoeller begann 1974 mit der Produktion von starr-flexiblen Schaltungen.

Jede der nun auf dem Markt befindlichen Leiterplattentechnologien hatte ihr eigenes Anwendungsgebiet. Noch kleinere Bauteile und bessere Bestückungstechniken ermöglichten die Erschließung neuer Bereiche. Beispielsweise wurden die ersten starr-flexiblen Schaltungen für Metallsuchgeräte eingesetzt, flexible Schaltungen in Kameras und Druckern.

In Europa gab es etwa 850 Hersteller. Diese Zahl ist immer wieder Gegenstand von Diskussionen, denn bis in die 1990-er Jahre gab es überall in Europa noch Gerätehersteller (OEMs) mit Eigenfertigung von Leiterplatten. Außerdem ist es eine Frage der Zählweise, ob nun das Unternehmen oder die jeweiligen Standorte veranschlagt werden. Daher gibt es auch andere Zahlen, die von über 1.000 Herstellern in Europa sprechen.

Zur damaligen Zeit reduzierten sich die Strukturen in der Spitzentechnologie auf 150/150 µm. Dies wurde möglich, weil nunmehr auch Kupferfolien von 18 µm (neben 35 µm und 70 µm) zur Verfügung standen.

Die Leiterplatte kommt ins Auto

In den 1970-er Jahren kommt die Elektronik ins Auto. Die damaligen Einsatzgebiete beschränkten sich allerdings auf die Zündung, das Armaturenbrett, eine Uhr und vielleicht als Sonderausstattung noch ein Radio. Dabei blieb es im Wesentlichen auch noch viele weitere Jahre. Heute ist ein Auto vollgestopft mit Elektronik, die nicht nur den Motor steuert, sondern auch zur Sicherheit (ABS, Airbag) und zum Komfort (Navigation, Einparkhilfe) beiträgt.

Der Wert an Halbleitern im Auto betrug 1985 nur 24 USD, heute sind es über 400 USD. In einem Mittelklassefahrzeug sind heute zwischen 50 und 100 Leiterplatten verbaut. Nur etwa 20% davon sind ein- und zweiseitige, über die Hälfte sind Multilayer, teilweise sogar hochlagige Typen und der Rest entfällt auf flexible und starrflexible Typen. Bald werden anklappbare Außenspiegel der Vergangenheit angehören, dann werden Kameras und Radareinrichtungen die Funktion übernehmen (und damit den Luftwiderstand des Fahrzeuges reduzieren).

Seit 1980 erstellt der amerikanische IPC jährliche Weltstatistiken (allerdings mit wechselnden Informationsquellen). In der ersten Auswertung betrug die Weltproduktion 6,5 Mrd USD, davon lieferten die USA 40%, Japan, West-Europa und Südostasien jeweils etwa 20%. Weltweit soll es 5700 Leiterplattenhersteller gegeben haben, davon 2050 in Nordamerika und über 800 in Westeuropa.

Technologisch wurden Rollzinn, Laminate aus Sonderharzsystemen (BT, CE), flexible und 2-K-Lötstopplacke, Kupferfolien mit 12 µm Dicke (1982), später auch mit 5 µm Dicke auf Trägerfolien (1985) und Carbonleitlacke zur Substitution von Goldkontakten (Peters 1985) auf dem Markt eingeführt. Die feinsten Strukturen kamen nunmehr auf 100/100 µm, der kleinste Lochdurchmesser auf 0,2 mm.

Weiter treibendes Ziel war (und ist) es, noch kleinere und noch kompaktere Produkte zu entwickeln. Damit mussten nicht nur die Lagenzahlen bei Multilayern gesteigert, sondern auch die Lochdurchmesser mussten kleiner werden. Dies war auf mechanischem Weg nicht mehr möglich.

Ein neues Verfahren, die Lasertechnik, bot eine Lösung. Dabei werden die Löcher werden nicht mehr im herkömmlichen Sinn gebohrt, sondern in das Material „eingebrannt“. Erste Versuche gab es zwar bei IBM bereits 1973, doch konnten die damals vorhandenen ersten Geräte nicht sicher kontrolliert werden.

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