Leiterplatten

Leiterplatten sind heute sehr ausgefeilt und bilden die Grundlage für zahlreiche technische Innovation. Ohne Leiterplatten wären Computer, Smartphones oder moderne Maschinen kaum denkbar. - @ pbohanna (CCO-Lizenz) / pixabay.com

Dabei dienen Leiterplatten (auch Platinen) genannt, zwei Zwecken: der Befestigung und der elektrischen Verbindung. Deshalb werden sie auch gerne mit dem Fundament eines Hauses verglichen, das den Rest trägt und eine entscheidende Bedeutung für das Funktionieren der gesamten Konstruktion besitzt. Erst durch ein solches Fundament ist komplexe Technik auf kleinem Raum überhaupt möglich.

Die Entwicklung von Leiterplatten reicht mittlerweile über ein halbes Jahrzehnt zurück. Seitdem hat sich einiges an ihrer Bauweise verändert. Hier möchten wir einen kleinen Überblick über die Geschichte und die Funktion von Platinen geben.

Geschichtliches – der Aufstieg der Leiterplatten

Der Beginn der Geschichte der Leiterplatte wird gemeinhin auf die 50er Jahre des letzten Jahrhunderts zurückdatiert. Bis dahin war es üblich, elektronische Bauteile frei zu verdrahten. Das bedeutet, sie hingen frei in der Luft und waren ausschließlich an den Enden festgelötet. Möglich war dies unter anderem durch die Größe gängiger Bauteile. Ein Patent für die gedruckte Leiterplatte existierte zwar seit Anfang der 40er Jahre. Das Prinzip wurde aber erst seit den 50er Jahren flächendeckend eingesetzt.

Ab diesem Zeitpunkt lassen sich folgende wichtige Stationen der Geschichte der Leiterplatte skizzieren:

  • 1950er Jahre: Die ersten Leiterplatten werden in den USA hergestellt. Deutsche Unternehmen beginnen erst 1957 mit der Fertigung eigener Exemplare.
  • Frühe 1960er Jahre: In den USA wird das Patent für mehrlagige Leiterplatten erteilt und damit ein Meilenstein ermöglicht.
  • Mitte der 1970er Jahre: Es kommen das erste Mal Bestückungsautomaten zum Einsatz, die das manuelle Bestücken von Platinen überflüssig machen. Allerdings wird auch heute noch in manchen Fällen Handbestückung angewendet.
  • Mitte der 1980er Jahre: Die Verwendung von SMD-Bauteilen (Surface Mounted Devices), die direkt auf Leiterplatten gelötet werden, beginnt. Diese spielten eine wesentliche Rolle bei der Verkleinerung elektronischer Geräte und ermöglichten es, Platinen beidseitig zu bestücken.

Seit den 90er Jahren wurde die Weiterentwicklung von Leiterplatten rasant vorangetrieben. Mittlerweile bestehen diese häufig aus flexiblem Material. Statt dem anfangs verwendeten Pertinax kommen heute vorwiegend in Epoxydharz getränkte Glasfaserplatten zum Einsatz – außer bei Billigware. Ausschlaggebend dafür sind die exzellente Kriechstromfähigkeit und die geringe Wasseraufnahme des Materials. Zusätzlich werden für Spezialanwendungen weitere Materialien wie beispielsweise Aluminium oder Teflon eingesetzt.

Wo werden Leiterplatten überall verwendet?

Leiterplatten sind ein unscheinbarer, aber zentraler Bestandteil moderner elektronischer Geräte. Sie stellen die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen her und dienen gleichzeitig ihrer Befestigung.

Da eigentlich alle modernen elektronischen Geräte, die wir kennen, aus den unterschiedlichsten elektronischen Bauteilen aufgebaut sind, enthalten diese in aller Regel auch Leiterplatten, auf denen diese Bauteile befestigt sind – heute meist kleine und ausgefeilte SMD-Leiterplatten.  Ein Beispiel dafür sind Computer. Aus diesem Bereich kennen viele Menschen den Begriff Platine – zum Beispiel daher, weil auf ihr die Grafikkarte befestigt ist. Dass auch ein Smartphone mehrere Platinen enthält, ist dagegen weniger Personen geläufig.

Befanden sich früher leitende Bahnen nur an einer Seite einer Leiterplatte, ist dies heute oft nicht mehr ausreichend Moderne „Mehrschichtplatinen“ können aus bis zu 48 übereinander geklebten Schichten bestehen. Bei einem Handy beispielsweise sind es 12, bei Computern meist 4-8. Das sorgt mit dafür, dass komplexe Technik auf kleinstem Raum möglich ist. Der Entwurf von Leiterplatten erfolgt heute oft mithilfe von CAD-Technik. Auch die manuelle Bestückung ist weitgehend durch den Einsatz von Maschinen verdrängt worden, die dies laut gf-leiterplatten.de viel  schneller bei guter Qualität erledigen.

Beispiele für Geräte beziehungsweise Bereich, in denen Leiterplatten zum Einsatz kommen, sind:

  • Computer
  • Handy
  • Fernseher
  • Autos und andere Fahrzeuge (auch Züge)
  • Luft- und Raumfahrttechnik
  • Medizintechnik
  • Wissenschaft

Diese Liste ließe sich noch endlos weiterführen. Tatsächlich halten wir in aller Regel in unzähligen Momenten an jedem Tag ein Gerät mit einer Platine in der Hand – ob in der Küche, im Arbeitszimmer oder auf dem Weg zu Büro.

Smartphones
Dank zahlreicher Leiterplatten und Miniplatinen sind Smartphones heute sehr leistungsfähig. Eine Ende dieser Entwicklung ist noch nicht abzusehen. - @ hurk (CCO-Lizenz) / pixabay.com

Fazit

Der Laie kann mit Begriffen wie „Platine“ oder „Leiterplatte“ wenig anfangen. Dabei handelt es sich dabei um ein zentrales Bauteil der modernen Elektronik, ohne das die Welt, wie wir sie kennen, gar nicht möglich wäre. Im Laufe der Zeit hat sich dieses Bauteil allerdings stark verändert. Moderne SMD-Platinen sind kleine Wunderwerke der Technik, oft mehrschichtig aufgebaut und mittels ausgefeilter Software entworfen. Technologien wie das sogenannte Chip-Embedding eröffnen laut elektroniknet.de ganz neue Perspektiven. Bleibt abzuwarten, wie sich Leiterplatten in Zukunft entwickeln. Schließlich hat dies eine entscheidende Auswirkung auf viele andere Bereiche, mit denen wir tagtäglich zu tun haben.