Obwohl der aktuelle Integrationsgrad von Halbleitern immer höher wird, für viele Anwendungen jederzeit System-on-Chips verfügbar sind und zahlreiche leistungsfähige, sofort einsetzbare Entwicklungsboards immer leichter erhältlich werden, erfordern viele Anwendungsfälle in elektronischen Produkten dennoch den Einsatz einer kundenspezifischen Leiterplatte (PCB). In einer einmaligen Entwicklung kann selbst eine gewöhnliche Leiterplatte eine sehr wichtige Rolle spielen. Die Leiterplatte ist die physische Plattform für das Design und der flexibelste Teil für die Auslegung elektronischer Systeme mit diskreten Bauelementen.
Dieser Artikel stellt zehn goldene Regeln vor, die Elektronikentwickler bei der Verwendung von Designsoftware für das PCB-Layout und die kommerzielle Fertigung im Hinterkopf behalten und in der Praxis anwenden sollten. Die meisten dieser Regeln haben sich seit der Entstehung des kommerziellen PCB-Designs vor 25 Jahren nicht geändert und sind auf eine Vielzahl von PCB-Designprojekten anwendbar. Sie haben eine große orientierende Bedeutung für junge Elektronikentwickler und etablierte Leiterplattenhersteller.
Regel 1: Wählen Sie das richtige Raster-Set und verwenden Sie immer den Rasterabstand, der zu den meisten Komponenten passt.
Obwohl das Multirasterverfahren wirksam zu sein scheint, könnten Ingenieure in der frühen Phase mehr nachdenken, wennPCB-Layout-Design, können sie die im Intervall-Setup auftretenden Probleme vermeiden und die Nutzung der Leiterplatte maximieren. Da viele Geräte mehrere Gehäusegrößen verwenden, sollten Ingenieure das Produkt einsetzen, das ihrem eigenen Design am meisten zugutekommt. Darüber hinaus ist das Polygon für das Kupfer der Leiterplatte sehr wichtig. Mehrgitter-Leiterplatten erzeugen im Allgemeinen polygonale Füllabweichungen, wenn polygonales Kupfer angewendet wird. Obwohl es nicht so standardisiert ist wie auf der Basis eines einzelnen Gitters, kann es eine über die erforderliche Lebensdauer der Leiterplatte hinausgehende Lebensdauer bieten.
Regel 2: Halte den Weg so kurz und direkt wie möglich.
Das klingt einfach und alltäglich, sollte jedoch in jeder Phase berücksichtigt werden, selbst wenn dies bedeutet, das Layout der Leiterplatte zu ändern, um die Leitungslänge zu optimieren.
Regel 3: Verwenden Sie die Power-Layer nach Möglichkeit so häufig wie möglich, um die Verteilung von Versorgungsleitungen und Masseleitungen zu verwalten.
Die Kupferschicht für die Stromversorgung ist für die meisten PCB-Designprogramme eine schnellere und einfachere Wahl. Durch das gemeinsame Verbinden einer großen Anzahl von Leitungen lässt sich sicherstellen, dass der Strom mit höchster Effizienz und minimaler Impedanz bzw. minimalem Spannungsabfall bereitgestellt wird, während gleichzeitig ausreichend Masse-Rückführungswege zur Verfügung stehen.
Regel 4: Fassen Sie zusammengehörige Komponenten mit den erforderlichen Testpunkten zusammen.
Regel 5: Kopieren Sie die benötigte Leiterplatte für das PCB-Paneling mehrfach auf eine andere, größere Leiterplatte.
Die Wahl der Größe, die am besten zu den vom Hersteller verwendeten Geräten passt, trägt dazu bei, die Kosten für Prototypenbau und Fertigung zu senken. Führen Sie zunächst das Layout der Leiterplatte auf dem Panel durch, kontaktieren Sie den Leiterplattenhersteller, um dessen bevorzugte Größenspezifikationen für jedes Panel zu erhalten, passen Sie dann Ihre Designspezifikationen an und versuchen Sie, Ihr Design mehrfach innerhalb dieser Panelgrößen zu wiederholen.
Regel 6: Integriere Komponentenwerte.
Als Designer wählen Sie diskrete Komponenten mit höheren oder niedrigeren Bauteilwerten, aber derselben Leistung. Durch die Integration innerhalb eines kleineren Standardwertbereichs kann die Stückliste vereinfacht und die Kosten können reduziert werden. Wenn Sie eine Reihe von Leiterplattenprodukten auf der Grundlage des bevorzugten Bauteilwerts haben, ist dies aus längerfristiger Perspektive förderlicher dafür, die richtige Entscheidung im Bestandsmanagement zu treffen.
Regel 7: Führen Sie so häufig wie möglich Design Rule Checks (DRC) durch.
Obwohl es nur kurze Zeit dauert, die DRC-Funktion in der PCB-Software auszuführen, kann man in einer komplexeren Designumgebung viel Zeit sparen, wenn man während des gesamten Designprozesses stets Prüfungen durchführt. Dies ist eine gute Gewohnheit, die es wert ist, beibehalten zu werden.
Regel 8: Siebdruck flexibel einsetzen.
Der Siebdruck kann verwendet werden, um verschiedene nützliche Informationen für die zukünftige Verwendung durch Leiterplattenhersteller, Service- oder Testingenieure, Installateure oder Geräte-Debugger zu kennzeichnen. Es werden nicht nur klare Funktions- und Testpunktbezeichnungen markiert, sondern nach Möglichkeit auch die Ausrichtung von Bauteilen und Steckverbindern, selbst wenn diese Hinweise auf der Unterseite der auf der Leiterplatte verwendeten Bauteile aufgedruckt sind (nachdem die Leiterplatte bestückt wurde). Die umfassende Anwendung der Siebdrucktechnologie auf den Ober- und Unterseiten der Leiterplatte kann Wiederholungsarbeiten reduzieren und den Produktionsprozess straffen.
Regel 9: Entkopplungskondensatoren müssen ausgewählt werden.
Versuchen Sie nicht, Ihr Design zu optimieren, indem Sie auf das Entkoppeln der Versorgungsleitungen verzichten und sich dabei auf die Grenzwerte im Datenblatt der Bauteile stützen. Kondensatoren sind kostengünstig und langlebig. Sie können so viel Zeit wie nötig darauf verwenden, die Kondensatoren zu bestücken. Befolgen Sie dabei gleichzeitig Regel 6 und verwenden Sie den Standardwertebereich, um Ihren Bestand übersichtlich zu halten.
Regel 10: Erstellen Sie die Leiterplatten-Fertigungsparameter und überprüfen Sie diese, bevor Sie sie zur Produktion einreichen.
Obwohl die meisten Leiterplattenhersteller die Datei gerne direkt herunterladen und für Sie überprüfen, sollten Sie die Gerber-Datei besser selbst ausgeben und mit einem kostenlosen Viewer prüfen, ob sie den Erwartungen entspricht, um Missverständnisse zu vermeiden. Durch eine persönliche Überprüfung können Sie sogar einige nachlässige Fehler entdecken und so Verluste vermeiden, die durch eine Fertigstellung der Produktion nach falschen Parametern verursacht würden.
