Platinen: Die Grundlage der modernen Elektronik

Platinen

Platinen, auch bekannt als Leiterplatten oder Printed Circuit Boards (PCBs), sind eine der grundlegenden Komponenten moderner Elektronik. Sie befinden sich in nahezu allen elektronischen Geräten, vom Computer, über das Smartphone und den Fernseher bis hin zu Waschmaschinen, diversen Küchengeräten und sogar kleinen LED-Leuchten. Die Erfindung der Leiterplatte wird oft dem österreichisch-amerikanischen Erfinder Paul Eisler zugeschrieben, der sie in den 1930er Jahren entwickelte und 1943 patentieren ließ. Die moderne Massenfertigung elektronischer Geräte wurde durch diesen Meilenstein ermöglicht. Platinen haben das Design und die Herstellung von Elektronik deutlich vereinfacht, indem sie die Verdrahtung von Schaltungen erleichtern, da nun nicht mehr jedes Kabel einzeln verbunden werden muss. Dies hat die Produktion von Elektronikgeräten beschleunigt und die Kosten für die Herstellung reduziert. Seit Jahrzehnten werden Platinen massenhaft gefertigt, doch mittlerweile gibt es einen immer größer werdenden Trend zur Individualisierung. So werden Leiterplatten häufiger individualisiert und auch in Kleinserien oder als Prototyp hergestellt, um an ganz spezifische Projekte angepasst zu werden. Wer selbst ein Tüftler und Bastler ist, kann heutzutage online problemlos Platinen kaufen, die seinen Vorstellungen exakt entsprechen.

Platinen im Überblick

Bei Platinen handelt sich um Trägerelemente für elektronische Bauteile. Zunächst einmal sind es schlichte Platten aus nichtleitendem Material, meist faserverstärktem Kunststoff, wie zum Beispiel Epoxidharz. Auf deren Oberfläche werden leitfähige Kupferbahnen aufgebracht, die die verschiedenen Bauelemente miteinander verbinden. Leiterplatten dienen somit sowohl der mechanischen Befestigung als auch der elektrischen Verbindung. Die Schaltung auf der Platine bestimmt, wie die Bauteile miteinander kommunizieren und interagieren.

Die Herstellung einer Platine

Als erstes muss die Platine designt werden. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe von spezieller Software. Dann können die gewünschten Leiterbahnen hergestellt werden. Dazu wird häufig ein fotomechanisches Verfahren angewendet: Die Oberfläche des Basismaterials wird dabei vollständig mit Kupfer und anschließend mit UV-lichtempfindlichem Lack überzogen. Mittels einer UV-Lampe kann dann das Fotonegativ des jeweiligen Designs auf die Platte projiziert werden. Durch ein Ätzbad wird überschüssiges Kupfer entfernt. Zurück bleiben lediglich die Leiterbahnen auf der Oberfläche.

Die Bestückung von Platinen

Ist die Leiterplatte fertig vorbereitet, kann sie mit den vorgesehenen elektronischen Bauteilen bestückt werden. Grundsätzlich wird bei der Bestückung zwischen zwei Arten von Bauteilen unterschieden, die mit den Kürzeln „SMD“ beziehungsweise „THT“ bezeichnet werden.

THT (Through-Hole Technology) bezieht sich auf elektronische Bauteile, die durch Löcher auf der Leiterplatte gesteckt und dann auf der Rückseite der Leiterplatte verlötet werden. Dies ist die konventionelle Bestückungsweise und setzt das Einbringen von Bohrlöchern voraus. Sie wurde heutzutage zu großen Teilen von der SMD-Bestückung abgelöst. SMD steht für „Surface Mount Device“. Diese Bauteile sind in der Regel kleiner als THT-Bauteile und werden mit speziellen Maschinen automatisch und direkt auf der Leiterplatte platziert und verlötet. Dabei kommen häufig spezielle Schablonen zum Einsatz, um die Bestückung zu erleichtern.

Der Hauptunterschied zwischen SMD- und THT-Bestückung liegt in der Größe, der Komplexität und der Geschwindigkeit der Fertigung. Die SMD-Bestückung erlaubt eine höhere Packungsdichte auf der Leiterplatte, was in kleineren und kompakteren Produkten resultieren kann. THT-Bestückung hingegen erlaubt höhere Strom- und Spannungswerte, was in bestimmten Anwendungen erforderlich sein kann. Insbesondere in der Industrie-, Militär- und Luftfahrttechnik ist THT-Bestückung nach wie vor üblich.

Arten von Platinen

Es gibt verschiedene Arten von Platinen, die je nach Anwendungsgebiet eingesetzt werden. Die wichtigsten Arten sind einseitige, doppelseitige, mehrschichtige, flexible und starr-flexible Platinen.

  • Einseitige Platinen sind die einfachste Form von Platinen. Die Leiterbahnen befinden sich nur auf einer Seite der Platine. Die Bauteile werden auf der Seite montiert, auf der sich die Leiterbahnen befinden.
  • Doppelseitige Platinen haben Leiterbahnen auf beiden Seiten der Platine. Die Bauteile können auf beiden Seiten der Platine montiert werden.
  • Mehrschichtige Platinen bestehen aus mehreren Schichten mit Leiterbahnen übereinander. Die Bauteile können auf verschiedenen Schichten montiert werden. Diese Art von Platinen wird in der Regel für komplexe Schaltungen eingesetzt. Smartphones verfügen beispielsweise meist über Platinen mit bis zu 12 Schichten.
  • Flexible Platinen bestehen aus einem flexiblen Material, wie Polyimid. Sie werden eingesetzt, wenn die Platine gebogen werden muss, beispielsweise in der Automobilindustrie oder in der Medizintechnik.
  • Starr-flexible Platinen kombinieren die Eigenschaften von starren und flexiblen Platinen. Sie bestehen aus einer Kombination von starren und flexiblen Materialien und können gebogen werden, ohne dass die Leiterbahnen brechen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Platinen eine unverzichtbare Komponente moderner Elektronik sind, die es ermöglicht, elektronische Bauteile effizient zu verbinden und zu halten. Die Herstellung von Leiterplatten ist ein komplexer Prozess, der jedoch eine schnellere und effizientere Produktion von Elektronik ermöglicht. Mit der fortlaufenden Entwicklung der Technologie werden Leiterplatten auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen und dazu beitragen, dass die Geräte kleiner, leichter und leistungsfähiger werden.

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