../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik

Aufbau auf Platinen

Eine Schaltung soll meistens für einen bestimmten Zweck fertig aufgebaut werden.

Moderne Aufbauten erfolgen meistens auf Platinen. Das sind etwa 1,5mm dicke Platten aus Kunststoff:

  • Pertinax mit Kunststoff gebundenes Papier
  • GfK - Glasfaser verstärkter Kunststoff - meistens Epoxydharz.

Auf die Oberfläche der Platine sind Verbindungen aus Kupferfolie, Leiterbahnen "gedruckt". In der Platine befinden sich Löcher für die Aufnahme von Bauelementen.

Die Bauelemente werden an die Leiterbahnen gelötet, entweder Drähte, die durch Bohrungen gesteckt werden, Durchstecktechnik oder unmittelbar auf die Leiterbahn, SMD-Technik.

Zur Erstellung von Platinen gehört

  • der Entwurf der Leiterbahnen und der Lage der Bauelemente, das Erstellen des Layouts,
  • das Aufbringen bzw. Erstellen der Leiterbahnen,
  • das Zuschneiden der Platine und
  • das Bohren der Platine.

Seiten der Platine

In der herkömmlichen Technik werden die Bauelemente auf einer Seite der Platine eingesetzt. Sie wird deshalb oft als Bauteil- oder Bestückungsseite bezeichnet. Die Anschlüsse werden durch Bohrungen in der Platine gesteckt und auf der anderen Site der Platine (Lötseite) verlötet. Auf der Lötseite befinden sich Leiterbahnen. Platinen, die nur Leiterbahnen auf der Lötseite haben, werden als einseitige bezeichnet. Auf der Bestückungsseite werden manchmal Verbindungen mit Drahtbrücken hergestellt.

Bei modernen Patinen befinden sich auch auf der Bestückungsseite Leiterbahnen. Die Platine hat zwei Lagen mit Verbindungen. Komplexere Schaltungen können mehrere Zwischenlagen haben: Multi-Layer-Technik.

Die Verbindungen zwischen den Lagen werden durch durchkontaktierte Bohrungen hergestellt. Bohrungen, die nur der Verbindung zwischen Lagen dienen, werden Vias genannt.

Die moderne Technik verwendet oberflächenmontierte Bauelemente, SMD. Die Anschlüsse werden nicht mehr durch Bohrlöcher gesteckt, sondern unmittelbar auf die Oberfläche gelötet. Bauteile können auf beiden Seiten der Platine montiert werden.

In diesem Sinne können wir nicht von Bauteil- und Lötseite sprechen. Wir verwenden besser Oberseite und Unterseite.

Beispiele von Platinen

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Bild 1: Unterseite mit Leiterbahnen

Bild 1 zeigt eine Platine mit den gedruckten Leiterbahnen und den Bohrungen für Bauelemente. Die Platine ist aus GfK-Epoxyd.

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Bild 2: Oberseite mit Bestückungsaufdruck

Die Oberseite der Platine in Bild 1 ist mit einem Aufdruck für die Bestückung mit Bauelementen versehen.

Die Platine in Bild 1 und Bild 2 ist nur einseitig mit Leiterbahnen versehen. Es wird ausschließlich Durchstecktechnik verwendet.

Platine-bestueckt.png
Bild 3: Oberseite einer bestückten Platine

Die Oberseite der Platine in Bild 3 mit einer komplexen Schaltung ist fast nur mit bedrahteten Bauelementen bestückt. Sie ist auch auf der Oberseite mit Leiterbahnen versehen. Die Platine ist aus GfK-Epoxyd.

Platine-bestueckt-Unterseite.png
Bild 4: Unterseite einer bestückten Platine

Die Platine von Bild 3 ist auf der Unterseite nur mit SMD-Bauelementen bestückt. Diese Platine verwendet gemischte SMD- und Durchstecktechnik.

Die Platine ist vorgefertigt. Die SMD-Bauelemente waren bereits bestückt. Nur die Bauelemente mit Anschlüssen für Durchstecktechnik mussten noch eingebaut werden.

Lochraster-Unterseite.png
Bild 5: Unterseite einer Platine mit Lochraster

Auf der Unterseite der Platine mit Lochraster in Bild 5 sind die Verbindungen mit dünnem Draht erstellt. Drei einfache SMD-Bauelemente sind ebenfalls eingelötet. Die Platine ist aus GfK-Epoxyd.

Lochraster-Oberseite.png
Bild 6: Oberseite einer Platine mit Lochraster

Auf der Oberseite der Platine von Bild 5 sind nur Bauelemente in Durchstecktechnik enthalten. Es sind zwei Verbindungen mit gelben Drahtbrücken erstellt worden.

Platinen für Amateure

Für Amateure gibt im wesentlichen vier Wege zur Platine

  • Vorgefertigte Platinen für Schaltungen kaufen.
  • Platine selbst erstellen.
  • Platinen eigener Schaltungen im Auftrag erstellen lassen.
  • Aufbau auf Lochrasterplatinen.

Vorgefertigte Platinen

Schaltungen können leicht nachgebaut werden, wenn eine Platine zur Verfügung steht. Es gibt fertige Bausätze mit allen Bauelementen. Auf diese Weise kann ein Amateur zu einem günstigen elektronischen Gerät kommen, weil die Bestückung von ihm selbst vorgenommen wird. Er kann Grundtechniken der Bestückung von Platinen erlernen.

Der Entwurf der Schaltung entfällt ebenso wie auch das Erstellen des Layouts der Platine.

Platine selbst erstellen

Für eigene Schaltungen können Platinen entworfen werden. Die Leiterbahnen werden meistens photographisch und dann per Ätztechnik auf der Platine erstellt.

Dazu muss zunächst das Layout der Leiterbahnen erstellt werden. Daraus wird eine Maske erstellt und diese auf eine speziell vorbereitete Platine gebracht. Dafür sind eine Reihe Arbeitsschritten, die u.a. chemische Bäder enthalten. Das alles ist aufwändig und schmutzig.

Es gibt noch weitere Techniken wie Fräsen usw.

Platinen im Auftrag

Die Arbeit der Erstellung der Leiterbahnen kann man auch an Firmen delegieren. Die erstellten Platinen sind meistens guter Qualität. Sie enthalten meistens zwei Lagen, durchkontaktierte Bohrungen und sind auf Maß geschnitten. SMD-Technik ist ebenso üblich wie feine und enge Leiterbahnen. Das kostet natürlich, ein paar Zehner sind normal.

Aufbau auf Lochrasterplatinen

Der Aufbau auf Lochrasterplatinen stützt sich auf vorgefertigte Platinen mit einem Lochraster.

Die Platinen enthalten

  • keine Leiterbahnen oder
  • Steifen, die einige oder ganze Reihen von Löchern verbinden oder
  • Lötpunkte an jedem Loch ohne Verbindung untereinander.

Die meisten Lochrasterplatinen haben Löcher in einem Abstand von 2.54mm. Andere Raster sind nicht zu empfehlen.

Platinen ohne Leiterbahnen sind nicht zu empfehlen, weil die Bauelemente nicht gut befestigt werden können.

Bei Steifen und Lötpunkten werden die Anschlüsse der Bauelemente durch Löcher gesteckt und auf der Unterseite verlötet. Verbindungen werden mit Draht erstellt. Bei den Streifen sind einige Verbindungen schon vorgegeben. Zu lange Streifen können unterbrochen werden.

Platinen mit Lötpunkten haben den Vorteil, sehr flexible Verdrahtungen zu ermöglichen.

Lochrasterplatinen sind eigentlich nicht für SMD-Technik geeignet. Es gibt zwar spezielle SMD-Lochrasterplatinen, aber das Raster ist auf ein bestimmtes Mass festgelegt und viele SMD-Bauteile passen nicht. Die Bohrungen sind für Durchstecktechnik zu fein.

Mit ein paar Tricks können einfache SMD-Bauelemente mit zwei, drei und vier Anschlüssen auf eine Lochrasterplatine mit Lötpunkten im 2,54mm Raster unmittelbar gelötet werden. Für andere SMD-Bauelemente gibt es Adapter.

Der Aufbau auf Lochrasterplatinen ist ziemlich aufwändig und erfordert sauberes Arbeiten.

Wir beschränken uns im Folgenden auf Lochrasterplatinen mit Lötpunkten, weil sie flexibler einzusetzen sind.

Vergleich der Techniken

Wir betrachten die Techniken in ihrer Eignung für Amateure

Unsere Kriterien sind

  • eigenen Entwurf aufbauen
  • Zeitaufwand
  • Kleinserien
  • Fehlerträchtigkeit
  • Korrekturmöglichkeit
  • professionelles Aussehen
  • Kosten
  • eigene Fähigkeiten
Kriterium Vorgefertigt Selbst erstellt Auftrag Lochraster
eigener Entwurf nein ja ja ja
Zeitaufwand sehr gering sehr hoch gering hoch
Kleinserien ja ja ja nein
Fehlerträchtigkeit sehr gering hoch hoch hoch
Korrekturmöglichkeit nein sehr aufwändig sehr teuer ja
Aussehen seht gut gut sehr gut gering
Kosten gering gering teuer gering
Fähigkeiten gering hoch mittel hoch

Die Verwendung vorgefertigter Platinen ist für Anfänger eine gute Möglichkeit, Techniken für den Aufbau von elektronischen Geräten zu erlernen:

  • Bauelemente kennen und korrekt platzieren,
  • Löten
  • Fehler finden und korrigieren

Bei den anderen Techniken

  • wird meistens das Erstellen des Layouts benötigt

Platinen selbst zu erstellen oder Lochrasterplatinen zu verwenden, erfordert

  • einen relativ hohen Zeitaufwand sowie
  • Fähigkeiten und Techniken,
  • die erworben werden müssen.

Beide Techniken sind insofern gleich, als sie

  • einen relativ hohen Zeitaufwand brauchen und
  • geringe Kosten haben.

Wenn das professionelle Aussehen der Platine wichtig ist, bleiben eigentlich nur

  • der Kauf vorgefertigter Platinen oder
  • die Auftragsfertigung.
  • Lochrasterplatinen sind dann ziemlich außen vor, aber
  • meistens wird die Platine in ein Gehäuse eingebaut und
  • mit einer Schaltung auf einer Lochrasterplatine kann der Ersteller zeigen, was er kann.

Wir als Amateure betreiben unser Hobby, weil wir

  • Eigenes erstellen wollen und
  • unsere Freude am Aufbau unserer Schaltungen haben.

Fazit

Hier in der Praktischen Elektronik wird in erster Linie der Aufbau auf Lochrasterplatinen verwendet, weil

  • er relativ schnell zum Ziel führt,
  • wir unsere Fähigkeiten nach und nach erwerben können,
  • wir Einzelstücke erstellen und
  • wir Spaß am Aufbau haben.