Die Platine, auch Leiterplatte genannt, ist das Fundament jeder Elektronik. Auf ihr sitzen Chips, Kondensatoren, Widerstände und Stecker. Dünne Kupferbahnen in und auf der Platte verbinden die Bauteile. Die wichtigste Platine eines Geräts heißt Mainboard oder bei Apple Logicboard.
Wie ist eine Platine aufgebaut?
Eine Platine besteht aus mehreren dünnen Schichten Isoliermaterial, meist Glasfaser mit Epoxidharz, zwischen denen Kupferlagen liegen. Aus dem Kupfer werden feine Leiterbahnen geätzt. Kleine, mit Kupfer ausgekleidete Bohrungen, sogenannte Vias, verbinden die Lagen miteinander.
Auf der Oberfläche sitzen winzige Kontaktflächen, die Lötpads. Darauf werden die Bauteile gelötet. Eine grüne, blaue oder schwarze Schutzschicht, der Lötstopplack, schützt alles andere vor Kurzschlüssen und Korrosion.
| Bestandteil | Aufgabe |
|---|---|
| Trägermaterial | Gibt Stabilität und isoliert |
| Kupferlagen und Leiterbahnen | Verbinden die Bauteile elektrisch |
| Vias | Verbinden die Lagen untereinander |
| Lötpads | Kontaktflächen für Bauteile |
| Lötstopplack | Schützt vor Kurzschluss und Feuchtigkeit |
Welche Platinen stecken in einem Gerät?
In einem Smartphone gibt es meist eine Hauptplatine und mehrere kleine Nebenplatinen. Eine sitzt oft unten mit Ladebuchse und Mikrofon, eine andere oben für Sensoren. Verbunden sind sie über Flexkabel.
Hauptplatine
Mit Prozessor, Speicher, Funkchips und Stromversorgung. Das Herz des Geräts.
Ladeplatine
Bei vielen Android-Handys eine eigene kleine Platine mit Ladebuchse.
Flexplatinen
Biegsame Platinen, die Teile im Gerät verbinden.
Sandwich-Platinen
Bei neueren iPhones zwei übereinander gestapelte Platinen.
Typische Schäden an Platinen
| Schaden | Ursache | Typisches Symptom |
|---|---|---|
| Korrosion | Wasserschaden, Feuchtigkeit | Ausfälle, die mit der Zeit mehr werden |
| Kurzschluss | Defektes Bauteil, Wasser, falsches Ladegerät | Gerät startet nicht, wird warm |
| Gerissene Lötstellen | Sturz, Verbiegen, Wärme | Fehler, die bei Druck auftreten oder verschwinden |
| Beschädigte Leiterbahn | Sturz, unsachgemäße Reparatur | Einzelne Funktionen fallen aus |
| Defekter Chip | Überspannung, Alterung | Laden, Touch oder Ton funktionieren nicht |
Kann man eine Platine reparieren?
Sehr oft ja. Viele Werkstätten tauschen bei einem Platinenfehler das ganze Gerät oder die komplette Platine. Dabei gehen bei Handys auch die Daten verloren, weil der Speicher fest auf der Hauptplatine sitzt. Mit Mikrolöten lassen sich einzelne defekte Bauteile, Leiterbahnen oder Stecker gezielt reparieren.
- Fehler eingrenzen. Mit Multimeter, Labornetzteil und Schaltplan wird gemessen, welcher Bereich betroffen ist.
- Bauteil finden. Bei einem Kurzschluss hilft oft eine Wärmebildkamera, das defekte Teil zu finden.
- Reparieren. Das Bauteil wird unter dem Mikroskop ausgelötet und ersetzt oder die Verbindung neu hergestellt.
- Testen. Erst wenn alle Funktionen geprüft sind, wird das Gerät wieder zusammengebaut.
Save Your Handy bietet Mikrolöten und Platinenreparatur an. Dadurch bleibt dein Gerät oft mitsamt deinen Daten erhalten, statt komplett ersetzt zu werden.
Warum Handy-Platinen so viele Lagen haben
Ein Smartphone braucht auf wenigen Quadratzentimetern tausende Verbindungen. Auf einer einzigen Kupferlage wäre dafür kein Platz. Deshalb bestehen Handy-Platinen aus zehn und mehr Lagen, die übereinander liegen und durch winzige Bohrungen verbunden sind. Für die Reparatur bedeutet das: Eine Leiterbahn, die im Inneren der Platine verläuft, lässt sich nicht direkt sehen. Hier helfen Schaltplan und Boardview, also eine digitale Ansicht der Platine, um Verbindungen zu verfolgen und mit dem Multimeter nachzumessen.
Woraus eine Platine besteht
Die meisten Platinen bestehen aus einem Material namens FR-4. Das ist ein Verbund aus Glasfasergewebe und Epoxidharz. Es ist stabil, isoliert gut und hält Temperaturen beim Löten aus. Auf diese Trägerplatte wird eine dünne Kupferschicht aufgebracht, aus der die Leiterbahnen entstehen. Die grüne, blaue oder schwarze Farbe kommt vom Lötstopplack, einer Schutzschicht, die nur die Lötstellen frei lässt.
Für besondere Anwendungen gibt es andere Materialien. Flexible Platinen bestehen aus dünner Polyimid-Folie und lassen sich biegen. Sie verbinden in Smartphones zum Beispiel das Display mit dem Mainboard. Platinen für hohe Frequenzen, etwa für Funkmodule, nutzen spezielle Materialien mit besonders gleichmäßigen elektrischen Eigenschaften.
| Material | Eigenschaft | Einsatz |
|---|---|---|
| FR-4 | Stabil, isolierend, günstig | Die meisten Platinen in Elektronik |
| Polyimid | Biegsam, hitzebeständig | Flexkabel und flexible Platinen |
| Aluminiumkern | Leitet Wärme sehr gut | LED-Beleuchtung, Leistungselektronik |
| Hochfrequenzmaterial | Geringe Signalverluste | Antennen und Funkmodule |
Wie Platinen hergestellt werden
Die Herstellung einer Platine läuft in vielen Schritten ab. Zuerst wird das Leiterbild auf die kupferbeschichteten Lagen übertragen und das überschüssige Kupfer weggeätzt. Bei mehrlagigen Platinen werden die einzelnen Lagen danach unter Druck und Hitze zusammengepresst. Anschließend werden Löcher gebohrt, mit Kupfer beschichtet und so die Lagen miteinander verbunden.
Danach folgt der Lötstopplack und die Oberflächenveredelung der Lötstellen, zum Beispiel mit einer dünnen Schicht aus Gold oder Zinn. Zuletzt werden die Bauteile bestückt. Bei modernen Geräten geschieht das vollautomatisch. Eine Maschine trägt Lötpaste durch eine Schablone auf, Bestückungsautomaten setzen die Bauteile, und ein Ofen schmilzt die Paste zu festen Lötverbindungen.
- Leiterbild übertragen und ätzen. Aus der Kupferschicht entstehen die Leiterbahnen.
- Lagen verpressen. Mehrere Schichten werden zu einer Platine verbunden.
- Bohren und durchkontaktieren. Verbindungen zwischen den Lagen entstehen.
- Lötstopplack und Veredelung. Schutz der Oberfläche, Vorbereitung der Lötstellen.
- Bestücken und löten. Bauteile werden gesetzt und im Ofen verlötet.
SMD und THT: zwei Arten, Bauteile zu befestigen
Bauteile werden auf zwei Arten mit der Platine verbunden. Bei der älteren Durchsteckmontage, kurz THT, stecken die Beinchen der Bauteile durch Löcher in der Platine und werden auf der Rückseite verlötet. Diese Verbindung ist sehr robust. Du findest sie heute noch bei großen Steckern, Netzteilen und Bauteilen, die mechanisch belastet werden.
In Smartphones, Laptops und fast aller modernen Elektronik werden SMD-Bauteile verwendet. Sie werden direkt auf die Oberfläche gelötet und sind oft winzig. Ein Widerstand in einem Smartphone misst teilweise nur 0,4 mal 0,2 Millimeter. Ohne Mikroskop ist er kaum zu erkennen.
Schutzschichten und Abschirmungen
Viele Platinen in Smartphones tragen zusätzliche Schutzmaßnahmen. Metallische Abschirmhauben decken empfindliche Bereiche ab, zum Beispiel den Funkteil. Sie verhindern, dass sich Signale gegenseitig stören. Bei einer Reparatur müssen diese Hauben vorsichtig entfernt und danach wieder angebracht werden.
Unter großen Chips wird oft ein Kleber eingespritzt, das sogenannte Underfill. Er stabilisiert die Lötverbindungen bei Stürzen und Temperaturwechseln. Für die Reparatur ist er eine Herausforderung, weil er beim Ablösen eines Chips mit entfernt werden muss, ohne die Leiterbahnen darunter zu beschädigen. Manche Platinen haben außerdem eine dünne Schutzlackierung gegen Feuchtigkeit.
Abschirmhauben
Schützen vor Funkstörungen.
Underfill
Stabilisiert Lötverbindungen unter Chips.
Schutzlack
Bietet etwas Schutz vor Feuchtigkeit.
Platinen im Alltag
Platinen stecken nicht nur in Smartphones und Computern. Du findest sie in Waschmaschinen, Autos, Fernbedienungen, Ladegeräten, Spielzeug und Haushaltsgeräten. Fast jedes Gerät mit einem Schalter, einer Anzeige oder einer Steuerung hat mindestens eine Platine. Je nach Gerät ist sie einfach mit nur einer Lage oder hochkomplex mit vielen Lagen und tausenden Bauteilen.
Die Prinzipien der Reparatur sind überall ähnlich: Fehler messen, defektes Bauteil finden und tauschen. Bei Smartphones und Laptops braucht es dafür allerdings besonders feines Werkzeug und viel Erfahrung.
Wie Fehler auf Platinen gefunden werden
Viele Platinenfehler sind mit bloßem Auge nicht zu sehen. Ein gerissener Lötpunkt unter einem Chip oder eine unterbrochene Leiterbahn in einer inneren Lage zeigen sich erst bei der Messung. Deshalb beginnt jede Fehlersuche mit einem Plan: Welche Funktion fällt aus, welche Bauteile sind dafür zuständig, und welche Spannungen sollten dort anliegen?
Mit einem Multimeter prüfen wir Widerstände, Durchgänge und Spannungen. Ein Oszilloskop zeigt, ob Signale wie Takt oder Datenleitungen korrekt arbeiten. Die Wärmebildkamera macht Kurzschlüsse sichtbar, weil das defekte Bauteil sich erwärmt. In manchen Fällen hilft eine Röntgenaufnahme, um Lötverbindungen unter großen Chips zu beurteilen.
Erst wenn klar ist, welches Bauteil defekt ist, wird gelötet. Dieses Vorgehen schont die Platine, denn jedes unnötige Erhitzen belastet die umliegenden Bauteile und die Lötverbindungen.
Platinen werden immer dichter
Mit jeder Gerätegeneration passen mehr Funktionen auf weniger Fläche. Die Leiterbahnen werden schmaler, die Bauteile kleiner und die Zahl der Lagen höher. Für Hersteller bedeutet das dünnere Geräte und größere Akkus. Für Reparaturen bedeutet es höhere Anforderungen an Werkzeug, Mikroskop und Erfahrung. Was früher mit einem einfachen Lötkolben ging, braucht heute Heißluftstation, Vorheizplatte und Präzisionswerkzeug.
Gleichzeitig wachsen die Anforderungen an Sauberkeit und Schutz vor statischer Entladung. Ein einziger Funke vom Finger kann empfindliche Bauteile beschädigen. In unserer Werkstatt arbeiten wir deshalb an geerdeten Arbeitsplätzen mit antistatischen Matten und Armbändern.
Trotz aller Miniaturisierung bleibt eines gleich: Fast jeder Fehler hat eine konkrete Ursache, die sich mit Geduld finden lässt. Oft ist nur ein einziges Bauteil im Wert von wenigen Cent für den Ausfall eines ganzen Geräts verantwortlich.
Wer das weiß, sieht einen Platinenschaden mit anderen Augen. Was zunächst nach Totalschaden aussieht, ist oft mit einem gezielten Eingriff zu beheben.
Wir erklären dir gerne, was wir gefunden haben.
Häufige Fragen
Ist Platine dasselbe wie Mainboard?
Nicht ganz. Platine ist der Oberbegriff für jede Leiterplatte. Das Mainboard ist die wichtigste Platine im Gerät.
Kann eine nasse Platine wieder funktionieren?
Oft ja, wenn sie schnell professionell gereinigt wird, bevor Korrosion entsteht. Föhn oder Reis helfen dabei nicht.
Sind meine Daten auf der Platine?
Bei Handys und vielen Laptops ja. Der Speicherchip sitzt direkt auf der Hauptplatine.
Lohnt sich eine Platinenreparatur?
Häufig, vor allem wenn dir die Daten wichtig sind oder das Gerät noch neu ist. Eine Diagnose zeigt, was möglich ist.
Warum heißt sie bei Apple Logicboard?
Apple verwendet seit langem den Begriff Logicboard für die Hauptplatine seiner Geräte.
Was bedeutet PCB?
Printed Circuit Board, die englische Bezeichnung für Leiterplatte.