Eine einseitige leiterplatten, auch als einseitige platine bezeichnet, stellt die grundlegendste Form einer Leiterplatte dar. Leitfähige Kupferfolie befindet sich nur auf einer Seite des dielektrischen Substrats, und alle Leiterbahnen sind auf dieser einzigen leitfähigen Oberfläche angeordnet, während die gegenüberliegende Seite aus reinem, isolierendem Basismaterial ohne jegliche leitende Bahnen besteht.
Nachdem die Kupferfolie durch Ätzen zu Schaltungsmustern geformt wurde, bleiben bestimmte Kupferbereiche für Leiterbahnen und Lötpads erhalten, während überschüssiges Kupfer von der Leiterplattenoberfläche entfernt wird. Anschließend wird Lötmaskenfarbe aufgetragen, um die meisten leitfähigen Bereiche abzudecken, sodass nur die Pads für das Einlöten der Bauteile freiliegen. In den meisten Fällen der Bestückung werden die Bauteile von der nichtleitenden, isolierenden Seite her eingesetzt, wobei die Stifte durch Bohrlöcher hindurchgeführt werden, um auf der kupferbeschichteten Seite einen elektrischen Kontakt herzustellen und das Löten abzuschließen.
Eine typische einseitige leiterplatten besteht aus mehreren übereinanderliegenden Materialschichten. Als dielektrisches Basismaterial wird häufig FR‑4 verwendet, während bei kostengünstigen Massenprodukten oft Substrate auf Phenolpapierbasis wie FR‑1 und FR‑2 zum Einsatz kommen. Als leitfähige Schicht dient in der Regel eine 35 μm (1 oz) dicke Kupferfolie, die auf einer Seite des Substrats aufgebracht wird. Die Lötmaske, die in Grün, Schwarz, Rot und anderen kundenspezifischen Farben erhältlich ist, schützt die Leiterbahnen vor Oxidation und Kurzschlussgefahren. Darüber wird eine Siebdrucklage aufgebracht, um Bauteilkennungen, Leiterplattenrevisionen und andere Identifikationsinformationen zu kennzeichnen. Substrate auf Papierbasis bieten zwar deutliche Kostenvorteile, weisen jedoch auch Nachteile wie eine begrenzte Hitzebeständigkeit und eine geringe mechanische Festigkeit auf.
FR-4 bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Isolation und Wärmeleitfähigkeit und eignet sich daher für einfache Stromversorgungsmodule und allgemeine industrielle Steuerungshardware.
Der Fertigungsablauf ist im Vergleich zu mehrschichtigen Leiterplatten relativ übersichtlich. Der gesamte Prozess beginnt mit einem kupferkaschierten Trägermaterial, gefolgt von Musterübertragung und Ätzen, Bohren, Aufbringen der Lötmaske, Siebdruckbeschriftung und abschließender Oberflächenveredelung. Das Heißluft-Lötnivellieren ist nach wie vor die vorherrschende Option zur Oberflächenbehandlung bei Großaufträgen. Eine OSP-Antioxidationsbehandlung wird gewählt, wenn eine weitere Kostensenkung erforderlich ist. Eine Goldtauchbeschichtung wird bei einseitige leiterplatten Projekten selten vorgeschrieben, da diese Oberflächenbehandlung die Gesamtkosten der Leiterplatte erheblich erhöht.
Strukturelle Einschränkungen legen die praktischen Grenzen fest. Da alle Leiterbahnen auf eine einzige leitfähige Schicht beschränkt sind, können sich die Schaltpfade ohne zusätzliche Maßnahmen nicht kreuzen. Um Konflikte bei sich kreuzenden Leiterbahnen zu lösen, müssen Jumper eingesetzt werden. Eine übermäßige Anzahl von Jumpern erhöht den Montageaufwand und verringert die langfristige Zuverlässigkeit des Systems, sodass einseitige leiterplatten nur für Schaltungen mit geringer Komplexität geeignet sind.
Sie eignet sich gut für eine breite Palette ausgereifter Verbraucherhardware, darunter einfache Netzteile, Fernbedienungsplatinen, Tastenfeld-Steuereinheiten für Haushaltsgeräte, Spielzeugschaltungen und LED-Beleuchtungsbaugruppen mit geringem Stromverbrauch, bei denen Signale mit niedriger Geschwindigkeit übertragen werden und die Anzahl der Bauteile begrenzt bleibt. Dieser Platinentyp wird nicht empfohlen für Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenzschaltungen, Hardware mit hoher Bauteil-Dichte, Systeme mit zahlreichen sich kreuzenden Signalleitungen sowie Geräte, die eine dedizierte Erdungs- und Abschirmung erfordern. Für diese anspruchsvollen Szenarien sind zweilagige oder mehrlagige Leiterplatten die sinnvollere Wahl.
Entwickler müssen bei der Schaltplan- und Layout-Arbeit die Herstellbarkeit umfassend berücksichtigen. Konflikte durch sich kreuzende Leiterbahnen sollten bereits in frühen Layout-Phasen antizipiert werden, und geeignete Pad-Positionen für Jumper sollten im Voraus reserviert werden, anstatt sie erst im Nachhinein durch Modifikationen zu beheben. Bei FR-4-Material mit 1 oz Kupferfolie sorgen Leiterbahnbreiten und -abstände von über 0,2 mm für eine stabile Ausbeute in der Massenproduktion, wobei 0,15 mm als technische Grenze für die Prototypenfertigung in Kleinserien akzeptabel sind. Bei Durchsteckbauteilen sollte der Bohrlochdurchmesser 0,2–0,3 mm größer sein als die Pin-Größe des Bauteils. Besondere Aufmerksamkeit sollte papierbasierten Leiterplatten gewidmet werden, deren Substrat beim Bohren zum Ausfransen neigt und häufigen mechanischen Biegungen nicht standhalten kann.
Aus Kostensicht bietet einseitige leiterplatten dank geringerem Materialaufwand und vereinfachter Verarbeitungsschritte sowohl bei Prototypen als auch bei Serienaufträgen deutliche Preisvorteile. Wenn die Komplexität der Schaltung zunimmt und eine große Anzahl von Jumpern erforderlich wird, summieren sich die Kosten für zusätzliches Material und manuelles Löten. Unter solchen Umständen können sich die Gesamtkosten denen einer zweilagigen Leiterplatte annähern, sodass ein Wechsel zu zweilagigen Leiterplatten wirtschaftlicher wird.
