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Eine Hauptplatine ist das Herzstück in jedem technischen Gerät. Man spricht hier auch von "Mainboard" (englisch für Hauptplatine) oder "Motherboard" (Mutter Platine).
Die Hauptplatine ist im Prinzip eine nicht leitfähige Trägerplatte mit Leiterbahnen zur Verbindung elektronischer Bauteile. An vorher genau berechneten Stellen werden dann die elektrischen Bauteile (Kondensatoren, Widerstände, Dioden, Integrierte Schaltkreise, Buchsen, Stecker, Leuchtdioden u.s.w.) aufgelötet. Das Resultat ist dann eine "Steuereinheit" die nur noch mit dem eigentlichen Gerät verbunden werden muss und dann die gesamte Steuerung übernimmt.

Hauptplatine mit AGP-Grafikport

Aus welchem Material sind Hauptplatinen?

 

Eine Platine im Allgemeinen besteht aus einem nicht leitfähigen Trägermaterial mit einer aufgebrachten Kupferschicht. Die Kupferschicht ist je nach geforderter Stromstärke zwischen 35 µm und 140 µm dick.
Das nicht leitfähige Trägermaterial wurde früher aus Pertinax (Phenolharz mit Papierfasern) hergestellt. Heute verwendet man dafür überwiegend in Epoxydharz getränkte Glasfasermatten. Es sind aber auch spezielle Trägermaterialien für besondere Einsatzgebiete möglich. Wird z.B. eine besonders hitzebeständige Hauptplatine gebraucht, kann diese z.B. aus Keramik oder Teflon bestehen.
In der Computer- und Unterhaltungstechnik benutzt man aber Standard Trägermaterialien.

 

Wo werden Hauptplatinen eingesetzt?

 

Fällt der Name "Hauptplatine" oder "Mainboard" denkt man meistens sofort an einen Computer. Das hat wahrscheinlich die Ursache, dass viele Anwender von dort eine Hauptplatine kennen. Sei es bei Aufrüstarbeiten oder sogar beim Bau eines eigenen Computers kommt man unweigerlich in Kontakt mit der Hauptplatine. Diese Hauptplatinen sind auch die einzigen, die Jedermann kaufen kann.
Hauptplatinen befinden sich aber in fast jedem technischen Gerät! Egal ob DVD Player, neuere Waschmaschine, Handy oder MP3-Player. Überall ist eine Hauptplatine verbaut, die das Gerät steuert. Da man diese Hauptplatinen aber nicht einfach kaufen und selber auch nichts daran verändern kann bleiben wir in diesem Beitrag bei der Hauptplatine für einen Computer.

 

Wie entsteht eine Hauptplatine?

 

Schaut man sich die Hauptplatine eines Computers einmal genauer an, fallen unzählige oft Haardünne Leiterbahnen auf, die sich in Abständen von weniger als 1 mm "wild" auf der Trägerplatte schlängeln. Wie kommen diese Leiterbahnen auf die Trägerplatte?

 

Zuerst beginnt der Entwurf:

 

Zuerst wird festgelegt, was die neue Hauptplatine können muss. Wichtig dabei ist auch, gleich festzulegen welche Hauptbauteile (Prozessor, Speicher, Chipsatz) verwendet werden sollen. Dann beginnt die Arbeit der Ingenieure oder Techniker. Es wird zuerst mit CAD-Programmen ein Schaltplan erstellt. Oft besitzen die speziellen CAD-Programme auch gleich Funktionen mit dehnen solch komplexe Schaltungen "trocken" geprüft werden können.

 

Dann wird das Layout erstellt:

 

Steht der Schaltpan, beginnt die Komplizierteste Arbeit bei der Herstellung einer Hauptplatine, es muss das Layout entworfen werden. Dabei müssen viele Dinge berücksichtigt werden: Viele Bauteile müssen an bestimmten Positionen eines Referenzmodells liegen. Die Leiterbahnen dürfen sich nicht wie auf dem Schaltplan kreuzen. Die Leiterbahnen müssen entsprechend der Strom- und Spannungsbelastung die richtige Breite und den richtigen Abstand besitzen. Es müssen elektrische und elektronische Eigenarten wie induktive und kapazitive Kopplungen sowie Störempfindlichkeiten von außen und auch von der Hauptplatine weg berücksichtigt werden. Gerade bei heutigen Hochfrequenzen (3 GHz und mehr) mit denen aktuelle Prozessoren betrieben werden, müssen solche Dinge besonders beachtet werden.
Auch muss bedacht werden, dass alle (großen) Hauptbauteile auf der Oberseite der Platine platziert werden müssen.
Dafür gibt es inzwischen Layoutprogramme für Computer. Diesen so genannten "Electronic Design Automation" (EDA) Programmen werden die gezeichneten Schaltpläne, die Bauteile und die grobe Anordnung vorgegeben. Die Programme errechnen dann daraus ein Platinenlayout. Allerdings stoßen auch diese Programme oft noch an ihre Grenzen. Bei extrem aufwendigen Schaltungen müssen "Entflechtungen" auch heute noch von Menschenhand vorgenommen werden.
Bei komplexen Schaltungen, wie diese für Computer Hauptplatinen verwendet werden, lassen sich Kreuzungen bei den Leiterbahnen theoretisch nicht vermeiden. Noch komplizierter wird das ganze wenn Hauptplatinen für kleine Geräte wie z.B. Handys entwickelt werden. Da ist kaum noch Platz für Leiterbahnen vorhanden.
Dafür hat man mehrschichtige (Multilayer) Platinen entwickelt. Anfangs waren bei diesen nur auf der Ober- und Unterseite Leiterbahnen möglich. Heute nimmt man mehrere sehr dünne Trägerplatten mit den fertigen Leiterbahnen und klebt diese übereinander. An den Verbindungsstellen werden über Eingebohrte Löcher die Verbindungen hergestellt. Es ist heute möglich bis zu 48 Schichten herzustellen! Bei Computer-Hauptplatinen sind 4 bis 8 Schichten üblich.

 

Die Platine wird hergestellt:

 

Steht das Layout, kann eine erste Testplatine hergestellt werden. Dazu werden die Platinen zuerst nach dem gewünschten "Formfaktor" (siehe unten) in die richtige Form geschnitten. Bis zu diesem Zeitpunkt besteht die Platine noch aus dem Trägermaterial, das auf einer oder gar beiden Seiten komplett mit einer Kupferschicht beschichtet ist.
Diese Kupferschicht wird nun mit Fotolack beschichtet. Darauf legt man nun das Platinenlayout meistens als Folie. Die Leiterbahnen sind darauf schwarz (Lichtundurchlässig) und der Rest klar. Manchmal, je nach Fotolack auch umgekehrt. Dann wird die Platine belichtet.
Nach diesem Vorgang kommt die Platine in eine Entwicklerlösung, die den Fotolack an allen belichteten Stellen, also da wo vorher das Licht durchscheinen konnte, entfernt.
Nun kommt die Platine in ein "Ätzbad". Dieses löst die Kupferschicht überall dort ab, wo vorher der schützende Fotolack entfernt wurde. Heraus kommt die Platine mit den fertigen Leiterbahnen.
Nun erfolgen die Bohrungen für Befestigungen, Bauteile und Durchkontaktierungen auf andere Ebenen. Die Bohrungen für die Durchkontaktierungen müssen anschließend noch komplett, also auch die Seitenwände in den Bohrungen, mit Leitfähigem Material beschichtet werden. Aufgrund besserer Herstellungsverfahren, erfolgt das Bohren heute auch schon oft als aller Erstes im Fertigungsprozess, also noch vor dem belichten.
Als Letzten Fertigungsschritt bei der Herstellung wird die gesamte Platine nun mit einem Schutzlack versehen. Dabei werden nur die Lötstellen, an denen später die Bauteile angebracht werden ausgespart. Dieser Schutzlack hat die Aufgaben die Leiterbahnen gegen Korrosion zu schützen, die Leiterbahnen zu isolieren und das Löten zu erleichtern. Der Lack verhindert das aufbringen von Lötzinn (Lötstopplack) und somit die Gefahr von Kurzschlüssen. Dieser Lack ist auch für die Färbung der Platinen verantwortlich. Anfangs üblich war grüner Lack. Heute verwenden Firmen auch andersfarbigen Lack um die Platinen von den Mitbewerbern abzuheben.

 

Die Hauptplatine wird montiert:

 

Zuerst müssen natürlich mehrschichtige Platinen zusammengebaut werden. Es kann da sogar sein, dass zuvor sehr dünne passive Bauteile darauf bestückt werden. Es gibt z.B. spezielle "Pasten" die wie ein Widerstand funktionieren. Auch durch Form und Strukturen der Leiterbahnen können elektronische Bauteile oder ein elektronisches Verhalten erzeugt werden.
Sind die Vorbereitungen erfolgt werden die Mehrschichtigen Platinen passgenau aufeinander geklebt. Nun können an den dafür vorgesehenen Bohrungen die Platinen durchkontaktiert werden. Diese Stellen erkennt man oft auf Hauptplatinen daran, dass es so aussieht als würden Bauteile fehlen.
Jetzt werden auf der Ober- und Unterseite die "Hauptbauteile" montiert. Zuerst beginnt man mit den kleinen Bauteilen. Heute verwendet man dafür überwiegend so genannte "SMD" (Surface Mounted Devices) Baugruppen. Das sind "Oberflächen montierte Bauteile".
Früher musste man für jedes Bauteil mehrere Löcher in die Platinen bohren. Dort hinein musste man die Drahtbeinchen der Bauteile stecken, verlöten und die Drahtenden abschneiden. Das machte ziemlich viel arbeit. Heutige SMD Bauteile sind darüber hinaus auch viel kleiner. Man legt diese nur noch auf die Platine und verlötet die Kontakte, fertig. Um Arbeitsschritte zu vereinfachen werden zuerst alle Bauteile bestückt. Damit diese nicht verrutschen geschieht das mit einem Spezialkleber. Erst danach wird die Platine dann komplett verlötet. Dank des Lötstopplackes kann das Verlöten teilweise sogar in einem Lötbad erfolgen. Die Platine wird darin eingetaucht und wieder herausgezogen. Andere verwenden Lötroboter die blitzschnell alle Lötpunkte vollautomatisch setzen.
Zum Schluss erfolgt dann die Montage größerer Bauteile wie CPU Sockel, Karten Sockel, Buchsen, Spulen, Kondensatoren und Spannungswandler.
Im letzten Arbeitsschritt werden Kühlkörper oder aktive Lüfter angebracht.

 

Nun muss noch ein Bios (Basic Input Output System) programmiert und auf den BIOS Flash-Speicher Baustein aufgespielt werden. Das BIOS ist ein kleines Programm, welches den "Kaltstart" einer Hauptplatine steuert bis das Betriebssystem die Steuerung übernimmt.
Die Erste Hauptplatine (Master) wird meistens von Hand zusammengelötet und anschließend in einem Langzeittest überprüft. Es werden Messungen gemacht und die Hauptplatine wird mit verschiedenen Komponenten überprüft. Es müssen dann gegebenenfalls Treiber für bestimmte Baugruppen (Sound, LAN, Schnittstellen) geschrieben werden. Erst wenn alles einwandfrei funktioniert und nichts mehr verändert werden muss, erfolgt die industrielle Fertigung.
Viele der hier beschriebenen Fertigungsschritte laufen heute bereits automatisiert ab. Nur bestimmte Arbeitsschritte müssen noch von Hand erledigt werden.

 

Was findet man auf einer Hauptplatine?

 

Die Hauptplatine steuert im Prinzip den ganzen Computer. Das heißt hier findet man alle Bauteile und Anschlüsse die später benötigt werden. Es gibt natürlich je nach Einsatzzweck weniger gute und sehr gut ausgestattete Computer. Dementsprechend werden auch Hauptplatinen mit mehr oder weniger vielen Anschlussmöglichkeiten ausgestattet und produziert.

Hinweis:
Fahre mit der Maus über das Bild der Hauptplatine und "erkunde" die Bauteile. Es werden dir Informationen zu den Bauteilen angezeigt. Interessiert dich etwas, klicke einfach mit der Maus darauf um zu einer genaueren Erklärung zu gelangen.

Hauptplatine CPU Sockel RAM Modul Sockel PCI Steckkarten Sockel PCI-Express x16 (PEG) Steckkarten Sockel PCI-Express x1 Steckkarten Sockel Netzteil Anschluss für die Hauptplatine Netzteil Anschluss für den CPU Sockel Stiftleisten für Interne USB Anschlüsse Stiftleisten für Gehäuse Anzeigen und Schalter Stiftleisten für interne IEEE 1394 (FireWire) Anschlüsse Stiftleisten für einen COM-Port (Serielle Schnittstelle) Soundanschluss für ein CD- oder DVD Laufwerk Anschluss für einen Gehäuselüfter Anschluss für einen CPU Lüfter Anschluss für einen Zusatzlüfter Stiftleisten für einen LPT (Parallel/Drucker Port) Stiftleisten für einen digitalen Ton Ein- und Ausgang (S/P-DIF) Stiftleisten für die Gehäuse Audio Ein- und Ausgänge Fest angebrachte Anschlüsse auf der Gehäuserückseite BIOS Baustein Chipsatz Baustein 1 (Northbridge) Chipsatz Baustein 2 (Southbridge) Sound Baustein Netzwerk Baustein Ein- und Ausgabebaustein (I/O Baustein) IEEE 1394 (FireWire) Steuerbaustein ATA / IDE Laufwerksanschluss Disketten Laufwerk Anschluss BIOS Puffer Batterie Serial ATA (S-ATA) Laufwerksanschlüsse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse Befestigungsbohrung zum Einbau in das Gehäuse
 

Welche Standardanschlüsse besitzt jede Hauptplatine?

  • CPU Sockel. Das ist ein meist Quadratischer Sockel mit einer Vielzahl an "Löchern". Darauf findet der Prozessor Platz. Allerdings kann nicht jeder beliebige Prozessor verwendet werden. Die großen Hersteller "Intel" und "AMD" verwenden komplett unterschiedliche Sockel. Selbst bei den Herstellern selber besitzen einzelne Prozessorgruppen unterschiedliche Sockel. Die Hauptplatinen werden speziell für eine Prozessorgruppe eines Herstellers produziert. Es lassen sich somit nur Prozessoren dieser Gruppe verwenden.
  • RAM-Sockel. In diese länglichen kleinen Sockel passen Speichermodule. Der Computer benötigt immer eine bestimmte Größe an Arbeitsspeicher ohne die er nicht funktioniert. Auch hier gibt es verschiedene Baugruppen die nicht untereinander getauscht werden können. Besitzt eine Hauptplatine also Sockel für einen bestimmten RAM Type muss man auch diesen verwenden. Zwei RAM-Sockel findet man meistens immer. Häufig sind sogar vier oder noch mehr Sockel vorhanden.
  • Steckkarten Sockel. Auf den meisten Hauptplatinen findet man mehrere längliche Steckplätze für Erweiterungskarten. Hier gibt es auch einige verschiedene Bauarten. Aktuell gibt es PCI-Express (PCIe) und PCI Steckplätze. PCI-Express Sockel können in zwei Bauweisen vorhanden sein PCIe x16 (lang) und PCIe x1 (kurz). Die PCI-Express x16 Steckplätze sind überwiegend für Grafikkarten bestimmt, man nennen diese somit auch PEG (PCI-Express for Graphics) Steckplatz. Die PCIe x1 und die PCI Steckplätze sind für alle anderen Zusatzkarten geeignet. Ebenfalls verbaut werden teilweise noch AGP Steckplätze, die ähnlich aussehen und auch für Grafikkarten bestimmt sind. AGP wird es aber bald nicht mehr geben. Ältere Hauptplatinen besitzen noch ISA Steckplätze, die sind aber so gut wie ausgestorben. Für den Betrieb eines Computers wird mindestens eine Grafikkarte benötigt! Die Anzahl der Steckplätze ist Hauptplatinen abhängig und variiert je nach Ausstattung.
  • Laufwerke Anschlüsse. Jeder Computer benötigt diverse Laufwerke um überhaupt zu funktionieren. Das wichtigste Laufwerk ist sicher die Festplatte. Ohne eine Festplatte läuft heute kein Computer. Auf der Festplatte ist neben allen Programmen auch das Betriebssystem installiert. Neben einer oder gar mehreren Festplatten ist heute in fast jedem Computer auch ein DVD Laufwerk oder sogar ein DVD Brenner eingebaut. Es gibt noch weitere Laufwerke, die sich in einen PC einbauen lassen. Z.B.: CD Laufwerk / Brenner, HD-DVD- oder Blu-Ray Laufwerk oder Brenner. Heute verwendet man für diese Laufwerke den so genannten S-ATA (Serial-ATA) Anschluss. Da man an einen solchen Anschluss jeweils nur ein Laufwerk anschließen kann, besitzen aktuelle Hauptplatinen meist mehrere S-ATA Anschlüsse. Ältere Laufwerke benutzen den IDE (Integrated Disc Electronic)- bzw. ATA (Advanced Technology Attachment) Anschluss. Früher waren auf Hauptplatinen zwei IDE Anschlüsse vorhanden, heute findet man meistens nur noch einen. An jeden IDE Anschluss lassen sich zwei Laufwerke anschließen.
  • Netzteilanschluss. Eine etwas "grobe", meist weiße Buchsenleiste mit 20 oder ganz aktuell mit 24 Kontakten ist der Netzteilanschluss. Hier muss das Computer-Netzteil eingesteckt werden um die Hauptplatine mit allen Komponenten mit Strom zu versorgen. Auch dabei hat sich in den letzten Jahren einiges verändert. Aktuelle Hauptplatinen und Komponenten werden immer Leistungsstärker und benötigen mehr Strom. Daher sollte man beim Aufrüsten auch unbedingt auf das Netzteil achten und dieses gegebenenfalls auch austauschen. Aktuelle Hauptplatinen besitzen darüber hinaus in der Nähe des Prozessor-Sockels noch einen Zweiten Quadratischen 4-poligen Stromanschluss. Auch dieser muss mit dem Netzteil verbunden werden. Darüber wird nur der Prozessor mit Strom versorgt.
  • Neben diesen "großen" Steckplätzen findet man auf Hauptplatinen auch viele kleine Anschlüsse, die meistens als kleine Stiftleisten vorhanden sind. Darunter zählen USB-Anschlüsse, FireWire Anschlüsse, Anschlüsse für einen COM-Port (Serielle Schnittstelle) oder/und Parallel Port (Drucker Schnittstelle), Lüfteranschlüsse (z.B. für Gehäuse und Prozessor Kühler), Soundanschlüsse und Anschlüsse für das Gehäuse (Ein-, Ausschalter, LEDs, Resettaster, Lautsprecher).
  • An der Rückseite der Hauptplatine sind die Anschlussbuchsen für die Rückwärtigen Anschlüsse untergebracht. Darunter findet man meistens mehrere USB-Anschlüsse, Netzwerkanschluss, PS/2 Maus und Tastaturanschluss und auf einigen Hauptplatinen noch eine parallele und eine Serielle Schnittstelle. Den Hauptplatinen liegt immer ein passendes Abdeckblech zu den Anschlüssen bei. Dieses setzt man vor dem Einbau in das Gehäuse ein, damit später die vorhandenen Anschlüsse an den richtigen Stellen liegen.
Anschlüsse Gehäuse Rückseite

Welche Baugruppen sind sonst noch vorhanden?

 

Neben den oben genannten Anschlüssen besitzt jede Hauptplatine einige Baugruppen die für das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten verantwortlich sind.

  • Das BIOS. In einem kleinen Flash-Speicher Baustein sitzt das BIOS (Basic Input Output System). Das BIOS ist ein "Startprogramm" welches dafür sorgt, dass beim einschalten alle Komponenten der Hauptplatine geprüft und gestartet werden. Wenn dann auch die Festplatte anläuft und das Betriebssystem geladen wird, übergibt das BIOS die Steuerung an das Betriebssystem. Das BIOS-Programm selber liegt in einem Flash-Speicher, die BIOS Einstellungen liegen aber in einem flüchtigen RAM-Speicher. Damit die Daten beim ausschalten nicht verloren gehen, wird der BIOS-Chip mit einer Batterie mit Strom versorgt. In der Nähe des BIOS-Chips findet man daher auch immer eine kleine Knopfbatterie.
    Im Jahr 2010 wird der Nachfolger des BIOS herausgebracht, UEFI genannt. UEFI steht für "Unified Extensible Firmware Interface" und ist ein modernes 64-Bit Programm mit grafischer Benutzeroberfläche. UEFI bindet Treiber gleich beim Systemstart ein und kann die Komponenten von der Hauptplatine parallel einbinden. UEFI soll ab 2011 nach und nach das betagte BIOS aus den 1980er Jahren ablösen. Das wird auch Zeit, da über das BIOS z.B. nur Festplatten bis maximal 2TB eingebunden werden können.
  • Der Chipsatz. Mit diesem einfachen Begriff sind die Steuerchips der Hauptplatine zu verstehen. Den gesamten Datenverkehr zwischen Prozessor, RAM-Speicher, Festplatten, Laufwerken und Schnittstellen regelt der Chipsatz. Der Chipsatz bestimmt auch die maximale Speichergröße und die zur Verfügung stehenden Anschlüsse wie USB oder FireWire. Heute besteht ein Chipsatz aus zwei Hauptbausteinen, der Northbridge und der Southbridge. Da die Chipsätze heute oft sehr viele Aufgaben übernehmen müssen, werden auch diese sehr warm und müssen entweder Passiv (mit einem Kühlkörper) oder sogar Aktiv (mit einem kleinen Lüfter) gekühlt werden.
  • Der Soundprozessor. Heute fast schon Standard ist ein recht guter Soundprozessor auf den Hauptplatinen. Teilweise wird sogar schon ein HD Soundprozessor verwendet, der auch digitale Tonsignale perfekt verarbeiten kann. Für den Alltagsgebrauch sind diese Soundprozessoren gut geeignet. Eine "echte" Soundkarte wird eigentlich nur noch für spezielle Schnittstellen oder hochwertigen Sound z.B. für Musiker gebraucht.
  • Weitere Steuerchips. Neben den genannten Hauptsteuerchips besitzt eine Hauptplatine auch noch weitere Steuerchips z.B. für die Netzwerkanschlüsse, für die Ein- und Ausgabeschnittstellen (Seriell-, Parallelanschluss, PS/2 Tastatur und Mausanschluss) und für IEEE 1394 (FireWire) Anschlüsse.

Zusätzliche Leistungen einer Hauptplatine:

 

Neben den bis jetzt genannten "Standard" Baugruppen und Anschlüssen sind eine Vielzahl Sonderfunktionen möglich. Hier einige Beispiele:

  • Grafikchip: Es gibt Hauptplatinen auf denen gleich ein mehr oder weniger guter Grafikchip untergebracht wird. Ein solcher Grafikchip macht eine Grafikkarte überflüssig. Allerdings werden auch heute noch oft einfache Grafiklösungen auf den Hauptplatinen angeboten. Die reichen häufig nur für Büroanwendungen oder einfachen Spielen. Es gibt aber auch schon Grafikchips, gerade auf Hauptplatinen für Laptops, die einer sehr guten Mittelklasse Grafikkarte ebenbürtig sind. Ist eine Grafikkarte direkt auf einer Hauptplatine untergebracht ist auch ein entsprechender VGA-, DVI- oder sogar HDMI Anschluss vorhanden. Der benötigte Grafikspeicher für eine "Onboard" Grafiklösung wird meistens vom normalen RAM-Speicher abgezogen und ist somit nicht so schnell wie echter Grafikspeicher auf Grafikkarten. Oft besitzt die Hauptplatine zusätzlich noch einen Port für eine externe Grafikkarte, so dass man die Hauptplatine auch noch aufrüsten kann.
  • Schnittstellen: Auf einfachen Hauptplatinen findet man häufig nur die nötigsten Anschlüsse. Besser ausgestattete Hauptplatinen haben dann auch gleich deutlich mehr Anschlussmöglichkeiten wie zusätzliche USB- oder FireWire Anschlüsse, oder besitzen optische oder/und elektrische digitale Tonanschlüsse.
  • RAID Festplattenverbund: Heute aber auch schon fast Standard ist die Möglichkeit mehrere Festplatten zu einem so genannten RAID-Verbund zusammen zu fassen. Damit ist es möglich das Festplattentempo zu erhöhen oder/und durch "spiegeln" von Festplatten die Datensicherheit zu verbessern.
  • Bessere Soundprozessoren: Auf fast allen Hauptplatinen werden "einfache" Soundprozessoren verbaut. Es gibt aber auch Hauptplatinen, auf denen man hochwertige Soundprozessoren von namhaften Firmen findet, so dass eine externe Soundkarte auf jeden Fall überflüssig wird.
  • WLan / Bluetooth: Auf einigen Hauptplatinen findet man auch Steuerchips für diese Funknetzwerktechniken. Besonders auf Hauptplatinen für Laptops werden diese Funktionen bereits häufig verwendet.

Sind Hauptplatinen immer gleich groß?

 

Die Größe der Standard Hauptplatinen ist natürlich genormt, damit man diese problemlos in Gehäuse einbauen kann. Man spricht hier auch vom Formfaktor. Es gibt Hauptplatinen aber für bestimmte Einsatzgebiete in verschiedenen Baugrößen.
Auch die Anordnung der Befestigungslöcher ist genormt, wobei die Anzahl der Löcher variieren kann! Man muss hier besonders aufpassen, wenn man eine Hauptplatine gegen eine andere austauscht. Steht da z.B. ein Metallischer Abstandsbolzen an der falschen Stelle kann es schnell einen Kurzschluss geben und gegebenenfalls die schöne neue Hauptplatine zerstören.
Hauptplatinen für Laptops sind hingegen meistens nicht genormt. Da diese auch nicht zum Austausch geeignet sind bauen die Hersteller meistens Hauptplatinen nach Ihren Bedürfnissen.

 

Nun zu den am häufigsten verwendete Bauformen:

  • ATX-Format: Das ist heute das "Standard" Format für Hauptplatinen und gibt es bereits seit 1996. Diese Platine ist 305 mm x 244 mm groß.
  • MiniATX-Format: Eine mit den Maßen 284 mm x 208 mm etwas verkleinerte Version des ATX Formfaktors.
  • MicroATX-Format: Für etwas kleinere Gehäuse wie z.B. HTPC (Home Theater PC) wurde dieses Format entwickelt. Sie ist mit den Maßen 244 mm x 244 mm Quadratisch.
  • DTX-Format: AMD wollte 2007 dieses Format flächendeckend einführen. Es ist mit den Maßen 203 mm x 244 mm noch etwas kleiner als das MicroATX Format und kompatibel zum ATX Format. Allerdings ist dieser Formfaktor heute noch sehr selten zu finden.
  • BTX-Format: Ursprünglich war das BTX-Format als Nachfolger des ATX-Formates geplant und wurde 2004 von Intel eingeführt. Es konnte sich aber (bisher) nicht durchsetzen, da es zum einen nicht kompatibel zum ATX-Format und zum anderen nur auf Intel Prozessoren ausgelegt ist. Es müssten also auch neue, passende Gehäuse angefertigt werden. Das BTX-Format hat die Maße 325 mm x 267 mm.
  • Micro BTX-Format: Eine mit 264 mm x 267 mm verkleinerte Version des BTX-Foramtes für kleinere Gehäuse.
  • Nano und Pico BTX-Formate: Noch weiter verkleinerte BTX-Formate mit den Maßen 224 mm x 267 mm (Nano) und 203 mm x 267 mm (Pico).
  • AT-Format: Ältere Hauptplatinen verwendeten diesen Formfaktor mit der Größe 305 mm x 279 m bis 330 mm. Diese Platinen konnte man also je nach Anwendung in der Größe etwas variieren.
  • Baby AT-Format: Eine verkleinerte Version des älteren AT-Formates. Auch hier gab es noch eine variable Länge. Die Maße durften zwischen 216 mm x 204 mm bis 330 mm liegen.

Wozu besitzen Sockel Hebel und Befestigungen?

 

Damit zusätzlich eingesteckte Bauteile sicher in der Hauptplatine halten und sich auch durch Erschütterungen z.B. bei einem Transport nicht lösen besitzen die meisten Sockel einen Befestigungshebel:

  • DDR2-RAM Steckplätze mit KlammernRAM-Speicher Sockel: Diese länglichen Sockel dienen zur Aufnahme von RAM-Speicher Modulen. Damit man diese einsetzen kann müssen links und rechts die beiden weißen Hebel zur Hauptplatine hin aufgeklappt werden. Die Speichermodule sollte man dann richtig herum (zu erkennen an der Kerbe) vorsichtig, möglichst gleichmäßig in den Sockel schieben. Dabei klappen die beiden Hebel automatisch nach oben. Die Module sitzen richtig, wenn die Hebel in die dafür vorgesehene Kerbe des Speichermoduls eingreifen. Zum lösen der Speichermodule einfach beide Hebel gleichzeitig wieder mit etwas Gewalt aber dennoch behutsam zur Hauptplatine drücken. Die Speichermodule werden dann aus dem Sockel gedrückt und können leicht entnommen werden.
  • AM2 CPU Sockel mit Hebel und Halter für den LüfterCPU-Sockel: Beim CPU-Sockel fallen gleich mehrere Hebel und Befestigungsmöglichkeiten auf. Zuerst zum CPU-Sockel selber. An der Seite befindet sich hier ein kleiner Hebel, meist aus Metall. Dieser dient zum verriegeln des Prozessors. Um einen Prozessor einsetzten zu können, muss dieser Hebel leicht vom Sockel weg und dann nach oben gedrückt werden. Das sollte ganz leicht gehen. Nun kann ein Prozessor eingesetzt werden. Auch dass muss ohne Gewalt möglich sein. Der Prozessor sollte, wenn er richtig herum gehalten wird von alleine in den Sockel fallen. Nun einfach wieder den Hebel nach unten klappen und unter dem Sockel festhaken.
    Ein Prozessor ohne Kühler würde nur wenige Sekunden funktionieren. Es muss somit noch ein passender Kühler auf dem Prozessor befestigt werden. Dafür stehen heute meist zwei Befestigungsmöglichkeiten zur Verfügung. Entweder der Kühler wird direkt an den "Nasen" des CPU-Sockels befestigt, oder besser, der Kühler wird an einem eigens dafür auf der Hauptplatine befindlichen Rahmen montiert. Der Rahmen dafür ist heute meistens gleich beim Kauf auf den Hauptplatinen befestigt und soll auch hochwertigen, schweren Kühlern einen sicheren Halt geben (Auf dem Bild rechts, der schwarze Kunststoffrand um den Prozessorsockel).
  • PCI-Express x16 Sockel mit HalteklammerAGP bzw. PCI-Express Port: Auch an vielen Anschlussports für Grafikkarten, egal ob AGP oder PCI-Express findet man Befestigungshebel. Diese sollen dafür sorgen, dass aktuelle, oft schwere Grafikkarten sicher im Port bleiben. Um eine Grafikkarte in einen solchen Port zu stecken geht man ähnlich wie bei den RAM-Speicher Modulen vor. Zuerst den Hebel zur Seite drücken. Dann die Grafikkarte möglichst gleichmäßig in den Port drücken bis auch der Hebel in der Karte einrastet. Geht das zu schwer, kann man auch mit der einen Hand die Karte möglichst mittig in den Port drücken und mit der anderen Hand den Hebel zur Karte schieben. Zum lösen der Grafikkarte muss man mit der einen Hand den Hebel wieder zur Seite drücken und mit der anderen Hand die Karte aus dem Sockel heben. Die Grafikkarte muss man trotz dieses Hebels, wie auch jede andere Karte in einem PC, zusätzlich noch mit einer Schraube, oder in "Schraubenlosen Gehäusen" mit einer Klammer über dem Slotblech, also auf der Anschlussseite befestigen.
  • Netzteilanschluss auf der Hauptplatine mit HaltenaseStromanschlüsse: Auch die Stromanschlüsse haben an einer Seite eine kleine "Nase" und die Stecker einen passenden Hebel. Setzt man die Stromstecker richtig herum auf die Buchse (passen nur in eine Richtung!) rastet der Hebel automatisch unter der Nase ein und hält den Stecker fest in der Buchse. Um einen solchen Stecker wieder zu lösen, einfach den Hebel am oberen Ende drücken und den Stecker abziehen.

Der Einbau

 

Zum Schluss dieses Beitrages möchte ich noch kurz beschreiben, was beim Einbau einer Hauptplatine zu beachten ist.
Zuerst etwas sehr wichtiges. Eine Hauptplatine ist ein sehr empfindliches Bauteil! Man sollte die Leiterbahnen und Kontakte möglichst wenig mit den Fingern berühren. Am Besten vor beginn der Arbeiten kurz mal einen Metallischen Gegenstand wie Heizungsrohr oder Wasserleitung anfassen um sich statisch zu entladen.
Man sollte die Hauptplatine zuerst auf dem Tisch "vormontieren". Das geht deutlich einfacher als später im Gehäuse. Dazu legt man die Hauptplatine auf die meist beiliegende Antistatik Matte. Nun kann man bequem den Prozessor und den dazu passenden Kühler montieren. Nicht vergessen den Lüfter auch auf der Hauptplatine an dem vorgesehenen Anschluss einzustecken! Auch die RAM-Speicher Module kann man schon einsetzen.
Jetzt hält man die Hauptplatine vorsichtig in das Gehäuse und markiert die Befestigungslöcher die zu den Bohrungen in der Hauptplatine passen. Die Gehäuse haben oft deutlich mehr Bohrungen als benötigt werden! Dort hinein kommen nun die kleinen Abstandsbolzen. Am besten nun die passende Anzahl Schrauben bereitlegen, damit wir nachher die Anzahl überprüfen können und nicht versehentlich ein Bolzen an der falschen stelle sitzt.
Hauptplatinen Blende für die Gehäuse RückseiteNun sollte man auf der Rückseite des PCs die Abdeckung für die Anschlussbuchsen eindrücken, die der Hauptplatine beiliegt. Oft sind darin nicht alle Öffnungen freigelegt. Vorher mal an die Buchsen der Hauptplatine halten und gegebenenfalls noch fehlende Öffnungen ausbrechen.
Hetzt kann die Hauptplatine in das Gehäuse gesetzt werden. Dabei die Platine leicht schräg gehen die hintere Anschlussblende drücken, so dass alle Buchsen an der richtigen Stelle rausragen. Dann die Hauptplatine auf die Abstandsbolzen absenken. Nun sollten sich genau unter allen Bohrungen die Abstandsbolzen befinden. Wenn jetzt genau so viele Schrauben eingesetzt werden können wie wir vorher Bolzen eingeschraubt haben ist alles o.K. Befindet sich unter einem Befestigungsloch kein Bolzen und ist eine Schraube übrig, muss die Hauptplatine unbedingt noch einmal herausgenommen werden! Die Bolzen sind aus leitendem Metall und können einen Kurzschluss erzeigen, wenn diese an der falschen Stelle sitzen!
Beim einsetzten der Schrauben, diese am besten erst einmal nur leicht eindrehen, damit man die Hauptplatine immer noch etwas verschieben kann. Erst wenn alle Schrauben sitzen, diese nacheinander fest ziehen.
Nun sollte man mit den "Fummeligen" Anschlüssen fortfahren. Also zuerst die Gehäuseanschlüsse wie Netzschalter, Resettaster und LED's auf die passenden Stiftstecker aufstecken. Hat das Gehäuse noch weitere Lüfter? Auch dafür haben Hauptplatinen oft passende Anschlüsse. Nun eventuell vorhandene externe Sound-, USB- und FireWire Anschlüsse auf der Hauptplatine anschließen. Wird eine Tonverbindung zwischen Hauptplatine und z.B. DVD-Rom Laufwerk benötigt, sollte man auch diese Leitung nun zumindest schon mal auf der Hauptplatine einstecken. Jetzt kommen die Stromanschlüsse an die Reihe. Zuerst den breiten Stromstecker auf der Hauptplatine einstecken, dann, wenn vorhanden den kleinen Quadratischen Stromstecker in der Nähe des CPU-Sockels.
Nun noch die Laufwerke. Dazu entweder je nach Anschluss die S-ATA- oder EIDE Stecker auf der Hauptplatine aufstecken und mit dem entsprechenden Laufwerk verbinden.
Zum Schluss werden die Zusatzkarten, wie z.B. die Grafikkarte eingesteckt. Dazu das Abdeckblech (Slotblech) an der gewünschten Stelle entfernen und die Karte in den Anschlussport stecken und befestigen.
Wenn jetzt auch die anderen Bauteile wie Laufwerke und gegebenenfalls Grafikkarte mit entsprechenden Stromanschlüssen versehen sind, sollte der Computer nun starten.

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Letzte Aktualisierung: 25.02.2017
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