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Ratgeber

Platinen » Basis vieler elektronischer Geräte

Leiterplatten, wie Platinen auch genannt werden, sind die Basis nahezu aller modernen elektronischen Geräte. Auf ihnen befinden sich die Bauelemente, verbunden durch schaltungsspezifische Leiterbahnen. In unserem Ratgeber erfahren Sie, welche Leiterplatten es gibt und wo ihre Vor- und Nachteile liegen.



Was ist eine Platine?

Die meisten Platinen bestehen nur aus einer einzigen Lage. Anspruchsvollere Hardware wie Computergrafikkarten oder Hauptplatinen von Computern können mehrere Lagen besitzen, manchmal bis zu 64. Obwohl Leiterplatten am häufigsten mit Computern in Verbindung gebracht werden, sind sie auch in vielen anderen elektronischen Geräten zu finden, zum Beispiel in Fernsehern, Radios, Digitalkameras und Smartphones.

Bei den weitaus meisten aller derzeit verwendeten Leiterplatten handelt es sich um sogenannte gedruckte Schaltungen oder PCBs. Die Abkürzung steht für printed circuit boards. Diese Leiterplatten bestehen aus einer kupferbeschichteten Grundplatte, auf der alle nichtleitenden Teile – basierend auf dem Schaltungslayout – über ein fotolitografisches Verfahren entfernt werden. Übrig bleiben Leiterbahnen und Kontaktpunkte. Die meisten Bauelemente sind heute überwiegend direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert und stehen über die Leiterbahnen in Verbindung. Für größere Komponenten und Drahtverbindungen enthalten PCBs Löcher für Durchkontaktierungen.

Die Produktion voll ausgestatteter Leiterplatten geschieht seit einigen Jahren durch automatisch arbeitende Steuerungen und in der Regel in hohen Stückzahlen. Für kleine Schaltungen, zum Beispiel für Testzwecke, Prototypen und Kleinserien, wäre die industrielle Fertigung zu zeit- und kostenaufwendig. Hier bieten sich Leiterplatten an, die standardisierte Leiterbahnen, Kontaktpunkte und Durchstecklöcher besitzen und sich individuell bestücken lassen. Diese Leiterplatten gibt es in unterschiedlichen Größen und Bauformen, als Basismaterial sind glasfaserverstärktes Epoxyd oder Hartpapier üblich.



Welche Platinen gibt es?

Steckplatinen

Die einfachsten Leiterplatten sind die Breadboards, im deutschsprachigen Raum auch Steckplatinen genannt. Sie eignen sich besonders für das schnelle und unkomplizierte Testen von Schaltungslayouts, da die Bauteile nur gesteckt und nicht gelötet werden müssen. Sämtliche Komponenten in einer Breadboard-Schaltung lassen sich daher in anderen Projekten wiederverwenden.

Obwohl die Spezifikationen der verschiedenen Breadboards variieren können, bleibt das Design gleich. Ein Breadboard besteht aus einem perforierten Kunststoffblock mit Metallfederklemmen unter der Perforation. Diese Federklammern sind in der Regel aus Neusilber oder Bronze und bilden die Kontaktpunkte für die elektronischen Komponenten. Das Layout einer Steckplatine besteht im Allgemeinen aus zwei verschiedenen Bereichen: den Klemmleisten und den Busleisten.

Die Klemmleisten bilden den Hauptbereich der Leiterplatte. Hier werden die elektronischen Komponenten platziert. Die jeweils fünf eng beieinanderstehenden Kontaktpunkte einer Reihe sind mit einem Metallstreifen verbunden. Die Busleiste dient als Anschluss für die Stromquelle. Eine Reihe dient als Masse und eine als Versorgungsspannung. Das Rastermaß der Perforation beträgt 2,54 Millimeter oder 0,1 Zoll, genormte Bauelemente wie radial bedrahtete Kondensatoren, LEDs oder Mikrochips lassen sich somit sehr leicht einstecken. Schließlich verbinden Jumperdrähte die gesamte Struktur auf der Platine miteinander.


Streifenplatinen

Streifenplatinen oder Stripboards beziehungsweise Veroboards eignen sich ebenfalls sehr gut für das Prototyping und die Herstellung funktionaler Leiterplatten für den tatsächlichen Gebrauch. Sie zeichnen sich durch ein 2,54-Millimeter-Lochrastermaß und parallele Kupferstreifen auf einer Seite aus. Anders als bei einer Steckplatine sollte allerdings die Löttechnik beherrscht werden.

Typische Komponenten für diese Art Leiterplatten sind integrierte DIP-Schaltungen, Steckverbinder und andere Komponenten im Rastermaß. Diese Bauteile sind immer auf einer Seite der Platine zu platzieren, während ihre Anschlüsse auf der anderen Seite für die Lötbefestigung herausragen.

Streifenplatinen eignen sich speziell für den Aufbau kleiner Schaltungen. Die Notwendigkeit für komplexere Schaltungen hat aber auch zu Variationen des Standard-Stripboards geführt, zum Beispiel zu Leiterplatten mit unterbrochenen oder abgetrennten Leiterbahnen. Ein Beispiel für diese Bauform sind IC-Platinen. Sie sind für spezielle Größen und Anschlussschemata von Mikrochips gedacht und verfügen bereits über die notwendigen Leiterbahnen und Kontaktpunkte. Das übliche Rastermaß liegt auch hier bei 2,54 Millimeter.


Lochrasterplatinen

Lochrasterplatinen ähneln den Streifenplatinen, sie besitzen jedoch ausschließlich kreisrunde oder rechteckige Kupferkontakte mit jeweils einem Loch in der Mitte. Sie lassen sich zwar wie Steck- und Streifenplatinen unter die Experimentierplatinen einordnen, die problemlose Weiterverwendung der Bauelemente ist aber nur bei reinen Steckplatinen möglich. Alle anderen Platten erfordern zum Entfernen der Komponenten mechanische Werkzeuge wie Entlötpumpen oder Hilfsmittel wie Entlötlitzen. 

Der größte Vorteil von Lochrasterplatinen ist die völlige Freiheit beim Platzieren der Bauelemente: Einfach Anschlussdrähte oder Kontakte einführen und auf der gegenüberliegenden Seite einlöten. Der Kontakt zwischen den Bauelementen sollte dabei über isolierte elektrische Verbindungen erfolgen, was das Entflechten einer Schaltung manchmal schwierig macht. Als praktisch hat sich hier eine der Grundprinzipien für Platinen-Layouts erweisen: Keine spitzen Winkel!

Eine besondere Form der Lochrasterplatinen sind Europlatinen. Sie gibt es üblicherweise in definierten Größen, zum Beispiel in den Längen 100, 90 und 160 Millimeter und den Breiten 50, 60 und 100 Millimeter. Außerdem sind noch einige wenige Sondergrößen verfügbar.



Was ist der Unterschied zwischen SMT und THT?

SMT – von surface-mount technology – ist eine Technologie zur Oberflächenmontage, mit THT – von through-hole technology – wird die traditionelle Technologie zur Durchsteckmontage bezeichnet. Aus der Sicht der Bestückungstechnologie ist der grundlegende Unterschied zwischen SMT und THT sozusagen das Kleben und Stecken. Auf der THT-Leiterplatte befinden sich die Bauteile und Lötstellen auf beiden Seiten der Leiterplatte, während bei der SMT-Leiterplatte die Lötstellen und Bauteile auf derselben Seite der Leiterplatte liegen. Daher werden bei SMT-Leiterplatten Durchgangslöcher nur zur Verbindung der Drähte auf beiden Seiten der Platine verwendet, die Anzahl der Löcher ist viel geringer und der Durchmesser der Löcher viel kleiner. Auf diese Weise lässt sich die Bestückungsdichte der Leiterplatte erheblich verbessern.