Was sind Leiterplatten und wie funktionieren sie?

Wer schon einmal einen Computer, einen Funkwecker, einen Drucker oder einen modernen Kopierer aufgeschraubt hat, hat auch schon eine sogenannte Leiterplatte gesehen. Leiterplatten sind ein fester Bestandteil der Elektronik, ohne sie würden viele Geräte erst gar nicht funktionieren. Platine ist ein anderer Ausdruck für Leiterplatte und wahrscheinlich vielen besser geläufig. Die Funktion dieser Platinen ist vielseitig, sie werden entweder in großen Stückzahlen oder in kleinen Mengen speziell für einen Kunden angefertigt.

Woraus bestehen Leiterplatten?

Eine noch unbehandelte Leiterplatte besteht aus einem sehr festen und isolierten Material. Auf der unteren sowie heute auch auf der oberen Seite der Leiterplatte ist eine dünne Schicht aus Kupfer angebracht. Bevor eine solche Platine überhaupt benutzt werden kann, muss überlegt werden, wie die einzelnen Bauelemente angeordnet und anschließend elektrisch miteinander verbunden werden können. Bei Platinen, die später in eine große und anspruchsvolle Schaltung eingebaut werden, ist so etwas nicht immer ganz so einfach. In der heutigen Zeit gibt es allerdings spezielle Computerprogramme, die diese Arbeit übernehmen.

Was passiert nach dem Entwurf?

Wenn der Entwurf für die Leiterplatte fertig ist, werden Löcher in die einzelnen Bauteile gebohrt. Dies passiert natürlich vollautomatisch und geht sehr schnell, vor allem bei einer großen Anzahl von Leiterplatten. Die Bauteile werden auch heute noch von nur einer Seite durch die Löcher gesteckt, moderne Leiterplatten erlauben jedoch auch eine Bestückung von beiden Seiten. Jetzt müssen die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Punkten hergestellt werden, und zwar immer dort, wo die Anschlüsse durch die Löcher sichtbar sind. Wer diese Form der Elektronik als Hobby hat, nahm früher sehr wahrscheinlich einen säureresistent Lack, um die Leiterplatten damit zu bedecken. Das noch frei stehende Kupfer wurde weggeätzt und übrig blieben nur die Leiterbahnen.

Moderne Verfahren

Im Anschluss werden nur noch die Bauteile, immer entsprechend dem Layout oder dem Leiterplattenentwurf, durch die gebohrten Löcher gesteckt. Elektrisch verbunden werden sie anschließend mit den Leitbahnen aus Kupfer, und zwar von unten. In den Anfängen der Leiterplatten passierte dies durch das Löten an den sogenannten Lötaugen. Durch diese Lötpunkte sowie an den Anschlüssen entsteht auf diese Weise nicht nur eine elektrische Verbindung, die einzelnen Elemente werden zudem fixiert. Durch den Einsatz immer hochentwickelter Maschinen, die feinste Arbeiten übernehmen können, kann eine hohe Produktionskapazität erreicht werden. Besonders immer gleiche Platinen können so schnell in hoher Stückzahl produziert werden. Aber auch die Nachfrage nach speziellen Leiterplattenlayouts in geringer Stückzahl nimmt zu. Hier gibt es spezialisierte Firmen wie Beta-Layout, die vor allem Prototypen und Kleinserien herstellen. Moderne industrielle Verfahren sind natürlich wesentlich komplexer. Dabei kommen bei der Produktion der Leiterbahnen fotochemische Verfahren zum Einsatz. Das Bestücken der Leiterplatte erfolgt von beiden Seiten, zudem werden Bohrlöcher verwendet, die durchkontaktiert sind. Genutzt werden außerdem Bauelemente, bei denen die Anschlüsse nicht durch die Löcher gesteckt, sondern nur flach auf die Leiterplatte gelötet werden.

Fazit

Ohne Leiterplatten oder Platinen würden weder der PC noch der Kopierer oder der Drucker funktionieren, und selbst in der modernen Industrie sind Leiterplatten unverzichtbar geworden. Leiterplatten sind zwar zur Massenware geworden, trotzdem sind sie nach wie vor individuelle Bauteile, die man, nach Maß angefertigt, einfach auf dem Onlineweg bestellen kann. Leiterplatten können heute sogar klimaneutral hergestellt werden. Gefertigt aus Aluminium und Polyimid, sind diese Leiterplatten robust und lange haltbar. Übrigens, wer sich eine solche Leiterplatte einmal genau anschaut, wird erkennen, dass die Leitbahnen keine Kreuzungen haben. So etwas ist auch nicht möglich, denn sonst gäbe es an diesen Stellen einen Kurzschluss.