Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es noch keine Leiterplatten. Alle damals verfügbaren Komponenten wurden frei von Hand verdrahtet. Erst um 1920 entstanden erste Prototypen: auf Hartpapier genietete, gestanzte Leiterzüge, welche mit Blechfedern zusammengehalten wurden. 1943 ließ sich dann der Wiener Ingenieur Paul Eisler das Patent einer gedruckten Leiterplatte erteilen – mit nur mäßigem Erfolg. Das manuelle Verdrahten blieb noch ein gutes Jahrzehnt der Standard.
Durchstecktechnologie (THT)
Erst Anfang der 1950er-Jahre setzte sich die gedruckte Leiterplatte langsam durch. Nahe Düsseldorf wurde in den Ruwel-Werken die Durchstecktechnologie geboren. Die Anschlussdrähte der Bauteile wurden dabei durch Bohrlöcher in der Leiterplatte gesteckt, welche auf ihrer Unterseite mit Kupferleiterbahnen versehen waren. Dieser Ansatz vereinfachte die Fertigung und senkte gleichzeitig die Fehlerrate bei der Verdrahtung. THT nennt sich das heute: Through Hole Technology.
Oberflächenmontage (SMT)
Gar nicht mal so viel jünger ist die Oberflächenmontage (SMT, Surface Mount Technology), auch wenn diese für fast alle modernen Elektronikprodukte zum Einsatz gelangt. Ihre Anfänge finden sich in den 1960er-Jahren, entwickelt von IBM für die Computer der Saturn- und Apollo-Missionen. Als Gründe für diese Entwicklung wurden damals die beengten Raum- und Platzverhältnisse in den Raumkapseln sowie eine Reduzierung der Schaltungsimpedanz zur Erhöhung der Schaltfrequenzen genannt.
Miniaturisierung
SMT und THT haben heute beide ihren festen Platz in der Fertigung jedes EMS-Unternehmens. Das zunehmende Kundenbedürfnis nach mobil einsetzbaren Elektronikgeräten rückt den Fokus zusehends auf die Technologie der Oberflächenmontage. SMT-Bauteile sind sehr viel kleiner und erlauben dadurch kompaktere Endgeräte. Bestes Beispiel hierfür sind Smartphones: Ohne SMT wären sie in der heutigen Form undenkbar. Im Gegensatz zur Durchsteckmontage werden SMT-Bauteile direkt auf die kupferkaschierte Oberfläche der Platine
„geklebt“ und anschließend im Reflow-Ofen verlötet. Oftmals lässt eine SMT-Leiterplatte gar ein beidseitiges Bestücken zu, was die mögliche, vollautomatisierte Bestückungsdichte verdoppelt.
Hybride als Folge
Längst nicht jedes Bauteil aber lässt sich beliebig verkleinern. Stationäre Elektronikgeräte haben fast immer ein eingebautes Netzteil. Klassisch aufgebaut besteht dieses aus einem Transformator, Kondensatoren, Widerständen und einem Gleichrichter. Doch auch die heute sehr häufig verwendeten Schaltnetzteile sind – je nach geforderter Leistung – nicht auf Miniaturmaße „schrumpfbar“. Leistung braucht nun einmal Platz.
Soll etwa das Netzteil gleich mit auf die SMT-Leiterplatte, dann wird es für einen Transformator schnell einmal eng. Oder betrachten wir die Frage der Absicherung: Löst eine Schmelzsicherung im Fall eines Überstroms aus, dann wäre es überaus nützlich, wenn man diese Sicherung ohne großen Aufwand ersetzen könnte. Aus dieser Not entstanden sogenannte Hybride: SMT-Leiterplatten, die zusätzliche Bohrlöcher für THT-Bauteile enthalten.
Die Folgen eines Hybrids
Dieser Einsatz zweier Technologien hat Konsequenzen beim Lötvorgang. Für den EMS-Anbieter bedeutet dies nämlich, dass jede Platine zwei Lötvorgänge durchlaufen muss, einen für die oberflächenmontierten Bauteile (Reflow-Verfahren) sowie einen zweiten für die Bauteile in Durchsteckmontage (Wellenlötanlage). Dass zwei Lötvorgänge mit deutlich höheren Kosten und einer höheren Produktionsdauer verbunden sind, versteht sich. Zudem müssen zwei Lötanlagen vorhanden sein. Doch es gibt noch weitere Nachteile.
Welche das sind und wie sie sich mit einer Stecktechnologie überwinden lassen, die nur ein Lötverfahren braucht, lesen Sie im Whitepaper von Schurter.
