Auf einer Platine gibt es keine Drähte. Stattdessen verlaufen hauchdünne Kupferbahnen auf der Oberfläche und in den Innenlagen. Sie leiten Strom und Signale von Bauteil zu Bauteil. In einem Handy sind manche Leiterbahnen dünner als ein Haar.
Arten von Leiterbahnen
| Art | Aufgabe |
|---|---|
| Signalleitungen | Daten zwischen Chips, oft paarweise geführt |
| Versorgungsleitungen | Breitere Bahnen für Strom |
| Masseflächen | Große Kupferflächen als gemeinsamer Bezug |
| Vias | Bohrungen, die Lagen verbinden |
Wie Leiterbahnen beschädigt werden
Korrosion
Nach Wasserschäden werden dünne Bahnen zerfressen.
Mechanisch
Ein Schraubendreher rutscht ab oder ein Bauteil wird mit Gewalt gelöst.
Überhitzung
Bei unsachgemäßem Löten können sich Bahnen ablösen.
Biegen
Stark gebogene Platinen können Risse in den Bahnen bekommen.
Wie Leiterbahnen repariert werden
- Unterbrechung finden. Mit Schaltplan, Boardview und Durchgangsmessung wird die Stelle gefunden.
- Freilegen. Der Lötstopplack wird vorsichtig an beiden Enden abgetragen.
- Überbrücken. Ein hauchdünner, isolierter Draht, ein Jumper-Draht, verbindet die beiden Enden.
- Sichern. Die Stelle wird mit UV-aushärtendem Lack geschützt.
Leiterbahnen in den Innenlagen sind nicht direkt erreichbar. Dann wird die Verbindung an den nächsten erreichbaren Punkten überbrückt. Das gehört zum Mikrolöten.
Leiterbahnen in den Innenlagen
Handy-Platinen haben viele Lagen. Die meisten Leiterbahnen verlaufen nicht auf der Oberfläche, sondern im Inneren. Das schützt sie, macht Fehler aber unsichtbar. Ist eine innere Verbindung durch einen Sturz oder Biegen gerissen, findet man sie nur durch Messen von Punkt zu Punkt. Dafür sind Schaltplan und Boardview unverzichtbar, weil sie zeigen, welche Kontakte miteinander verbunden sein sollten.
Hinweise auf eine unterbrochene Leiterbahn
- Eine einzelne Funktion fällt komplett aus, etwa ein Mikrofon oder eine Kamera
- Der Fehler trat nach einem Sturz oder einer Reparatur auf
- Ein neues Ersatzteil ändert nichts
- Unter dem Mikroskop sind Kratzer oder Korrosion an der Oberfläche sichtbar
Typisch nach Reparaturen
Rutscht beim Öffnen eines Geräts ein Werkzeug ab, sind oft genau die Leiterbahnen am Platinenrand betroffen. Deshalb wird bei der Diagnose auch nach Spuren früherer Reparaturen gesucht.
Wie Leiterbahnen entstehen
Leiterbahnen werden nicht einzeln verlegt, sondern in einem chemischen Verfahren hergestellt. Ausgangspunkt ist eine Trägerplatte, die vollflächig mit einer dünnen Kupferschicht überzogen ist. Ein lichtempfindlicher Lack wird aufgetragen und mit dem Muster der späteren Leiterbahnen belichtet. Anschließend wird das überflüssige Kupfer weggeätzt. Übrig bleiben nur die gewünschten Bahnen.
Bei Smartphone-Platinen wird dieser Vorgang für jede Lage wiederholt. Die einzelnen Lagen werden dann unter Druck und Hitze zu einer festen Platine verpresst. Winzige Bohrungen, oft mit dem Laser erzeugt, verbinden die Lagen miteinander. Moderne Platinen haben zehn oder mehr Lagen auf weniger als einem Millimeter Dicke.
Zum Schluss wird die Platine mit einem Schutzlack überzogen. Nur die Stellen, an denen Bauteile angelötet werden, bleiben frei. So sind die Leiterbahnen vor Oxidation und versehentlichen Kurzschlüssen geschützt.
Bei besonders dichten Platinen sind die Bohrungen zwischen den Lagen so klein, dass man sie mit bloßem Auge nicht sieht. Sie werden als Microvias bezeichnet und oft direkt in die Lötpads von Chips gesetzt, um Platz zu sparen.
Warum Platinen grün, schwarz oder blau sind
Die typische Farbe einer Platine stammt vom Lötstopplack, der die Leiterbahnen bedeckt. Klassisch ist er grün, weil sich auf Grün Leiterbahnen und Fehler bei der Kontrolle gut erkennen lassen. Viele Hersteller nutzen heute auch Schwarz, Blau oder andere Farben, oft aus optischen Gründen.
Für die Reparatur hat die Farbe Folgen. Auf schwarzen Platinen sind Leiterbahnen und Korrosion schwerer zu erkennen. Unter dem Mikroskop mit guter Beleuchtung lassen sich Bahnen aber auch dort verfolgen. Verfärbungen, Blasen oder abgeplatzter Lack sind Hinweise auf Hitze oder Korrosion darunter.
Der Lack hat auch eine Schutzfunktion bei der Reparatur. Er verhindert, dass Lötzinn auf benachbarte Leiterbahnen fließt. Wird er beschädigt, steigt die Gefahr von Kurzschlüssen beim Löten.
Breite Bahnen für Strom, schmale für Daten
Nicht alle Leiterbahnen sind gleich breit. Wie breit eine Bahn sein muss, hängt davon ab, wie viel Strom sie trägt. Die Versorgung von Prozessor oder Akku braucht breite Bahnen oder ganze Kupferflächen, damit sie nicht zu warm werden. Datenleitungen können dagegen sehr schmal sein.
| Leitung | Typische Breite | Besonderheit |
|---|---|---|
| Akku- und Ladeleitungen | Breit oder Kupferfläche | Hoher Strom, viele parallele Verbindungen |
| Prozessorversorgung | Kupferflächen in Innenlagen | Sehr niedriger Widerstand nötig |
| Datenleitungen | Sehr schmal | Oft als Paar geführt, genaue Länge wichtig |
| Antennenleitungen | Definierte Breite | Abgestimmt auf hohe Frequenzen |
Bei der Reparatur muss das berücksichtigt werden. Eine Stromleitung lässt sich nicht mit einem hauchdünnen Draht überbrücken, weil er zu heiß würde. Hier werden dickere Drähte oder mehrere parallele Verbindungen genutzt.
Besondere Leiterbahnen für Funk und schnelle Daten
Leiterbahnen für Mobilfunk, WLAN und schnelle Datenverbindungen sind besonders anspruchsvoll. Bei hohen Frequenzen verhält sich eine Leiterbahn nicht mehr wie ein einfacher Draht. Ihre Breite, der Abstand zur Masse und ihre Länge bestimmen, wie gut das Signal übertragen wird.
Wird eine solche Leitung beschädigt und unsachgemäß überbrückt, funktioniert die Verbindung zwar elektrisch, aber das Signal leidet. Die Folge können schlechter Empfang, langsames WLAN oder Verbindungsabbrüche sein. Hier ist besonders viel Erfahrung gefragt, um die Eigenschaften der Leitung möglichst zu erhalten.
Werkzeug für Arbeiten an Leiterbahnen
Leiterbahnreparaturen gehören zu den feinsten Arbeiten in der Elektronik. Ohne passende Ausrüstung sind sie kaum möglich. Grundlage ist ein gutes Mikroskop mit starker Vergrößerung und heller, schattenfreier Beleuchtung. Nur so lassen sich Bahnen erkennen, die schmaler als ein Haar sind.
Skalpell und Glasfaserstift
Zum vorsichtigen Abtragen des Lötstopplacks, ohne das Kupfer darunter zu verletzen.
Feiner Kupferdraht
Lackierte Drähte mit wenigen hundertstel Millimetern Durchmesser für die Überbrückung.
Lötstation mit feiner Spitze
Präzise Temperatur und sehr dünne Spitzen für kontrolliertes Löten.
UV-Lack und Lampe
Zum Fixieren und Schützen der Reparaturstelle.
Neben dem Werkzeug zählt vor allem Übung. Schon ein kleines Zittern kann eine benachbarte Bahn beschädigen. Erfahrene Techniker arbeiten deshalb mit aufgestützten Händen, viel Ruhe und einer sauberen Arbeitsfläche.
Abgerissene Lötpads
Eng verwandt mit beschädigten Leiterbahnen sind abgerissene Lötpads. Ein Lötpad ist die kleine Kupferfläche, auf der ein Bauteil festgelötet wird. Wird ein Bauteil mit zu viel Kraft oder bei zu niedriger Temperatur entfernt, reißt das Pad mitsamt einem Stück Leiterbahn ab.
In diesem Fall muss die Verbindung neu aufgebaut werden. Der Techniker legt die Leiterbahn hinter dem abgerissenen Pad frei und verbindet sie mit einem feinen Draht direkt mit dem Bauteil. Bei Chips mit vielen Kontakten unter dem Gehäuse ist das extrem anspruchsvoll, aber oft möglich.
- Schaden begutachten. Unter dem Mikroskop wird geprüft, welche Pads und Bahnen betroffen sind.
- Verbindung finden. Im Boardview wird nachgesehen, wohin die abgerissene Leitung führt.
- Neu verbinden. Ein Draht ersetzt das fehlende Stück, bevor das Bauteil wieder aufgesetzt wird.
- Fixieren. UV-Lack schützt die Reparaturstelle vor Bewegung und Feuchtigkeit.
Wie haltbar ist eine reparierte Leiterbahn?
Eine fachgerecht überbrückte Leiterbahn hält in der Regel dauerhaft. Entscheidend ist, dass der Draht sicher verlötet, gut fixiert und gegen Feuchtigkeit geschützt ist. Der UV-Lack verhindert, dass sich der Draht bei Erschütterungen bewegt oder die Lötstelle bricht.
Kritisch sind Reparaturen an Stellen, die sich bewegen oder stark erwärmen. In der Nähe von Akkus, Ladeschaltungen oder Prozessoren muss der Draht hitzebeständig sein und darf keine Spannung aufnehmen. Gute Werkstätten planen die Reparatur so, dass der Draht kurz und geschützt verläuft.
Nach einem schweren Wasserschaden kann es vorkommen, dass später weitere Bahnen ausfallen, weil sich die Korrosion an anderen Stellen fortsetzt. Eine gründliche Reinigung der gesamten Platine ist deshalb Teil jeder Reparatur nach Flüssigkeitskontakt.
Leiterbahnen in Flexkabeln
Auch Flexkabel bestehen aus Leiterbahnen, nur auf einem biegsamen Kunststoffträger. Sie verbinden Display, Kameras, Tasten und Buchsen mit der Hauptplatine. Weil sie sich bewegen und biegen, sind sie anfällig für Risse. Besonders gefährdet sind Stellen, an denen das Kabel häufig geknickt wird.
Eine gerissene Bahn in einem Flexkabel lässt sich manchmal überbrücken. Meist ist es aber sinnvoller, das ganze Kabel zu tauschen, wenn ein Ersatzteil verfügbar ist. Bei Kabeln, die mit dem Gerät gekoppelt sind, kann eine Reparatur der Bahn die bessere Lösung sein.
Zusammengefasst sind Leiterbahnen die unsichtbaren Adern jeder Platine. Sie sind extrem fein und liegen oft tief im Inneren. Werden sie durch Korrosion, Stürze oder unsachgemäße Reparaturen beschädigt, fällt die betroffene Funktion aus. Mit Mikroskop, Schaltplan und ruhiger Hand lassen sich viele dieser Schäden dauerhaft reparieren.
Hast du ein Gerät, bei dem nach einem Sturz oder Wasserschaden eine einzelne Funktion ausgefallen ist, lohnt sich deshalb eine Diagnose auf Platinenebene.
Häufige Fragen
Kann man eine Leiterbahn einfach mit Lötzinn überbrücken?
Bei sehr kurzen Stellen manchmal. Meist wird ein feiner Draht verwendet, das hält besser.
Sieht man eine kaputte Leiterbahn?
Auf der Oberfläche oft unter dem Mikroskop. In Innenlagen nur durch Messung.
Ist eine reparierte Leiterbahn dauerhaft?
Fachgerecht ausgeführt und gesichert ja.
Was ist ein Via?
Eine kleine, mit Kupfer ausgekleidete Bohrung, die Leiterbahnen verschiedener Lagen verbindet.