Leiterplattenentwurf: Die wichtigsten PCB – Richtlinien

– Anzeige – Was macht das besondere Design einer Platine (Printed Circuit Board, PCB) aus, die nicht nur auf dem Konstruktionsplan zu entwerfen, sondern genauso in der Fertigung einfach herzustellen ist? In diesem Zusammenhang ist es hilfreich, über erfolgreiche PCB-Design-Methoden und deren Umsetzung Bescheid zu wissen.

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Der nachfolgende Beitrag erklärt Richtlinien, mit denen Designer ein PCB funktional entwickeln können. Weitere wichtige Infos zum PCB-Design finden Sie auch auf Altium Designer 2019.

(Quelle: Pexels/Pixabay, Pexels License)

Positionieren der Bauteile

Die Liste der Bauteile und des Netzes kennzeichnet den Entwickler, der den Entwurf zum Stromverlauf der Schaltung konzipiert hat. Mechanische Voraussetzungen legen die Gestaltung und die Sperrflächen fest. Das Platinendesign startet beim Platzieren der Bauteile. Dafür bevorzugt jeder Designer seine eigene und individuelle Methode. Aber es gibt Fehler beim Leiterplattendesign, die es zu vermeiden gilt. Hier eine kurze Übersicht verschiedener Regeln und vermeidbarer Fehler.

• Die unrichtige Positionierung der Kondensatoren: Eigentlich gibt es in der Praxis keine richtige Vorgangsweise, um die einzelnen Bauteile unterzubringen oder die Verbindungen zu leiten. Allerdings bestehen Regeln, die man auf jeden Fall mit einbeziehen sollte.
• Falscher Winkel für die Leiterbahnen: Bei der Produktion von Platinen führen spitze Winkel von Leiterbahnen und SMD-Pads zu Unterbrechungen im Fotolaminat. Genauso kann es beim Einbringen des Stopplacks zu Schwierigkeiten kommen: Vielleicht gelangt der Lack nicht vollständig in den spitzen Winkel oder es kommt darin zu einer Ansammlung. Beide Fehlermöglichkeiten können Schwierigkeiten beim Bestücken hervorrufen.
• Unkorrektheiten bei den Footprints: Mit "Footprint" bezeichnet man die Lötpunkte des Bauteils auf der Leiterplatte, also den Fußabdruck. Das Design besteht aus einer größeren Anzahl dieser Footprints, die mittels der Bahnen verbunden sind. Weil man diese Prints verdrehen kann, handelt es sich um eine der häufigsten Fehlerquellen bei Layouts.
• Ein Verwechseln der Bestückung: Das erinnert an den Künstler Mozart und dessen Spiegelschrift: Auch ein Designer kann mit der Bestückung der Platine Schwierigkeiten bekommen. Da manche Tools eine gespiegelte Darstellung der Daten ermöglichen, empfiehlt es sich, das Datenmaterial nicht in gespiegelter Form zu kennzeichnen. Eine richtige Kennzeichnung informiert über die Definition der Lage und über deren Orientierung.
• Schlechtes Verlegen von Leiterbahnen: Zwei Netze verfolgen beim Routen einen Pfad. Es sind Regeln zu definieren, wie dicht sie angebracht werden dürfen und welche Toleranz in Bezug auf die Längen gestattet ist. Es handelt sich um den Abstand der Leitungen, die Distanz der Datenleitungen zur folgenden Lage, die Breite der Leiterbahn, die Laufzeit des Signals auf dem LVDS-Paar und um die Phasentoleranz.

Alle diese Regeln entsprechend miteinzubeziehen ist natürlich ziemlich anstrengend. Kompromisse sind aber nicht zu verhindern und benötigen einiges an Erfahrung.