Einlagige Leiterplatte (1L)
Die einfachste, schnellste und kostengünstigste Leiterplatte überhaupt: Kupfer nur auf einer Seite, keine durchkontaktierten Bohrungen zu verbinden. So wird eine einlagige Leiterplatte genau gebaut, woraus sie besteht, wie man sie richtig layoutet, und welche IPC-Klassen und Toleranzen gelten.
Kupfer auf einer Seite, Substrat auf der anderen
Eine einlagige Leiterplatte hat leitfähiges Kupfer nur auf einer Seite des Substrats — die andere Seite ist blankes FR4. Alle Bauteile werden auf der Kupferseite montiert und gelötet; bedrahtete Bauteilanschlüsse gehen durch die Platine, landen aber auf einem Pad derselben einzigen Kupferlage. Es gibt keine zweite Kupferlage, mit der verbunden werden müsste, also entfällt der gesamte Durchkontaktierungs-Schritt — dies ist die größte Prozessvereinfachung gegenüber jedem anderen Leiterplattentyp auf dieser Seite, und genau deshalb ist einlagig die schnellste und günstigste Option.
Weil alles auf einer Ebene verlegt werden muss, leistet das Layout selbst mehr Arbeit: Bauteilplatzierung, Drahtbrücken und ein bewusstes Massemuster übernehmen die Rolle einer zweiten Lage oder einer internen Ebene. Es ist eine echte Design-Disziplin, nicht nur "die billige Option" — und für eine riesige Produktpalette ist es tatsächlich die richtige Wahl.
- LED-Treiber & Beleuchtung
- Netzteile und einfache Wandler
- Konsumelektronik — Fernbedienungen, Spielzeug, Gerätesteuerungen
- Sensor- und Relaisplatinen
- Ausbildungs- und Kleinserien-Prototypplatinen
Der Fertigungsprozess, Schritt für Schritt
Jeder Schritt hier findet auf einer einzigen Kupferseite statt — es gibt keine zweite Lage zu galvanisieren, auszurichten oder zu prüfen, was die Durchlaufzeiten einlagiger Platinen kurz hält.
Nutzenvorbereitung
Kupferkaschiertes FR4-Laminat wird auf Nutzengröße zugeschnitten und von Öl, Staub und Oxid gereinigt, damit der Fotolack im nächsten Schritt richtig haftet.
Belichtung
Ein Fotolackfilm wird auf das Kupfer aufgebracht, durch die Schaltungs-Fotomaske UV-belichtet und dann entwickelt, um genau das Muster freizulegen, das geätzt oder geschützt werden muss.
Ätzen
Chemisches Ätzen entfernt alles ungeschützte Kupfer und hinterlässt nur die gewünschten Leiterbahnen; der verbliebene Fotolack wird dann abgezogen.
Bohren
Bauteilanschluss- und Montagebohrungen werden gebohrt. Bei einer einlagigen Platine sind das einfache mechanische Bohrungen ohne Kupferwand — es gibt keine zweite Lage, mit der eine durchkontaktierte Bohrung verbunden werden müsste.
Lötstopplack
Flüssiger fotostrukturierbarer Lötstopplack wird auf die Kupferseite aufgebracht, dann belichtet und entwickelt, um Pads und Bohrungen frei zu lassen und die Leiterbahnen zu schützen.
Bestückungsdruck
Referenzbezeichnungen, Polaritätsmarkierungen und jeder benötigte Legendentext werden auf die Bauteilseite gedruckt.
Oberflächenfinish
Ein lötbares, oxidationsbeständiges Finish wird auf jedes freiliegende Kupferpad aufgebracht, damit spätere Bauteillötungen zuverlässig sind.
Fräsen/Trennen
Einzelne Platinen werden aus dem Fertigungsnutzen zu ihrer endgültigen Kontur gefräst oder gestanzt.
Elektrischer Test
Durchgang und Isolation werden Netz für Netz geprüft — einfacher als bei einer Multilayer-Platine, da nur eine Kupferebene zu prüfen ist, aber dennoch bei jeder einzelnen Platine getestet.
Endkontrolle
Eine abschließende visuelle und maßliche Prüfung gegen die Fertigungszeichnung, vor der Verpackung.
FR4, Kupferstärke und Finish
Das Substrat ist FR4 — ein Gewebe aus Glasfaser, gebunden mit einem flammhemmenden Epoxidharz, gewählt wegen mechanischer Festigkeit, nahezu null Wasseraufnahme und stabiler elektrischer Isolation. Die Glasübergangstemperatur (Tg) — der Punkt, an dem das Harz weich zu werden beginnt — bestimmt, wie viel thermischen Stress sie toleriert: Standard-Tg (~130–140°C) reicht für die meisten einlagigen Konsumdesigns; höhere Tg wird erst wichtig, wenn die Bestückung heißer läuft oder mehr thermische Zyklen erwartet werden.
| Kupferstärke | Dicke | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| 0,5 oz | ≈17,5 µm | Nur-Signal-Designs mit feinem Raster |
| 1 oz | ≈35 µm | Standard-Signalleiterbahnen — Standard für die meisten Platinen |
| 2 oz | ≈70 µm | Leistungspfade, LED-Treiber — überall wo Strom zählt |
Da einlagige Platinen oft genau der Netzteil-/LED-Treiber-Typ von Design sind, der echten Strom führen muss, ist die Kupferstärke eine der wenigen Materialentscheidungen, die bewusst getroffen werden sollte, nicht standardmäßig — jede Leiterbahn auf einer 1-lagigen Platine ist per Definition eine Außenlagen-Leiterbahn, was ihr etwa die doppelte Stromtragfähigkeit pro Breiteneinheit gegenüber einer vergrabenen Innenlagen-Leiterbahn auf einer Multilayer-Platine verleiht (gemäß dem IPC-2221-k-Faktor-Modell). Das Oberflächenfinish ist typischerweise HASL-LF für kostensensible einlagige Arbeiten — gute Lötbarkeit zum niedrigsten Preis — wobei ENIG die übliche Alternative ist, wo eine flachere Oberfläche oder längere Lagerfähigkeit benötigt wird.
Layout- & DFM-Richtlinien für einlagige Platinen
Eine einzige Kupferlage bedeutet, dass das Layout selbst die Arbeit übernehmen muss, die sonst eine zweite Lage oder eine interne Ebene erledigen würde.
IPC-Klassen & Qualitätsstandards
Selbst der einfachste Leiterplattentyp wird nach demselben IPC-Rahmenwerk qualifiziert und geprüft wie ein 6-lagiger — nur gegen einen einfacheren Merkmalssatz.
| IPC-6012-Klasse | Typische Verwendung |
|---|---|
| Klasse 1 | Allgemeine Elektronikprodukte — Konsumgeräte mit begrenzter Lebensdauer, einfacher Funktion |
| Klasse 2 | Elektronik für dedizierten Einsatz — der faktische Industriestandard für die meiste kommerzielle Fertigung |
| Klasse 3 | Elektronik mit hoher Zuverlässigkeit — Medizin, Militär/Luftfahrt, wo Ausfall keine Option ist |
IPC-A-600 definiert die visuellen/maßlichen Abnahmekriterien zu jeder Klasse — Grundmaterialzustand, Lötstopplack-Abdeckung, Leiterbreite/-abstand, Zustand nicht durchkontaktierter Bohrungen und Kanten werden alle daran gemessen. IPC-2221 ist der generische Designstandard hinter den Leiterbahnbreite-versus-Strom-Berechnungen; für Außenlagenkupfer (das einlagige Leiterbahnen immer sind) ist sein Stromtragfähigkeits-Koeffizient etwa doppelt so hoch wie bei einer Innenlagen-Leiterbahn eines Multilayers mit gleichem Querschnitt.
Unsere echten Spezifikationen für einlagige Platinen
Alles oben ist allgemeine Industriepraxis. Das hier fertigen wir tatsächlich, inhouse, in Iași.
| Leiterplattendicke | 0,51 – 2,4 mm |
| Kupferstärke | 18 / 35 / 50 / 70 µm |
| Glasübergangstemperatur (Tg) | 135 °C Standard, 150 °C oder 170 °C auf Anfrage |
| Minimale Leiterbahn / Isolation | 0,15 mm / 0,15 mm |
| Minimale Bohrung | 0,3 mm (0,5 mm Pad) |
| Maximaler Nutzen (1–2 Lagen) | 390 × 520 mm |
| Lötstopplack | Grün, Weiß, Schwarz, Rot, Blau, Gelb |
| Oberflächenfinish | HASL-LF (bleifrei, RoHS-konform) |
| Prüfung | 100-%-Elektrotest (Kurzschluss und Unterbrechung, Flying Probe) und AOI-Prüfung an jeder Platine |
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