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PCB-Layout-Design

PCB-Layout-Design

Das Design einer Leiterplatte (PCB) ist sicherlich eine der komplexesten Aufgaben, denen sich der Designer stellen muss, da es sowohl eine Kunst als auch eine Wissenschaft ist. Es erfordert eine sorgfältige Bewertung des auf der Platine verfügbaren Platzes und der Einschränkungen, die durch die Schaltung und die Komponenten auferlegt werden. Das Erstellen eines zuverlässigen, funktionalen und kostengünstigen PCB-Designs ist eine Herausforderung, insbesondere heute, wenn es darum geht, kompakte, leichte und manchmal sogar flexible Boards zu erstellen.

Der Design-Flow einer gedruckten Schaltung beginnt immer mit dem Schaltplan, gefolgt von der Positionierung der Komponenten, der Definition der Schichten und Leiterbahnen und endet mit der Generierung von Gerber-Dateien. Der Vorgang zum Definieren der Ablaufverfolgungen, auch bekannt als Routing, kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden: manuell, automatisch oder interaktiv (eine Kombination der beiden vorherigen).

Je komplexer die Kartenanwendungen sind, desto geeigneter ist die manuelle Routing-Technik. Elenos hat Erfahrung mit verschiedenen Arten von Designs:

  • HF-Boards, die möglicherweise Übertragungsleitungen (Mikrostreifen, Streifenleitung oder andere) erfordern und bei denen der Impedanzwert streng kontrolliert werden muss, um Leistungsverluste zu vermeiden und die Signalintegrität zu gewährleisten;
  • Netzteile, bei denen Sicherheit und Effizienz entscheidend sind und alles von der Isolierung bis zum Wärmemanagement berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus unterliegen Netzteile in der Regel physischen Einschränkungen durch das Gehäuse und die Kühlkörper, die berücksichtigt werden müssen, sodass normalerweise die manuelle Routing-Technik verwendet wird.

Manuelles Routing bietet kreative professionelle Befriedigung, erfordert jedoch Zeit und Geduld. Es besteht darin, die Leiterbahnen, die die Komponenten verbinden, manuell zu positionieren und technische Eigenschaften wie Dicke, Breite, Abstand und Krümmungswinkel zu definieren. Der Designer wird sicherlich durch das Softwaretool unterstützt, das in der Lage ist, jede Verletzung der Routing-Regeln zu melden, aber die Fähigkeiten und Kompetenzen des Designers sind von größter Bedeutung.

Das vollautomatische Routing hingegen arbeitet völlig autonom – sind die Routing-Regeln einmal festgelegt, wird das Projekt automatisch vom System bearbeitet und das Ergebnis kann anschließend durch manuelle Änderungen oder Verbesserungen überarbeitet werden. Obwohl Autorouting eine Technik ist, die Zeit sparen kann, liefert sie nicht unbedingt die besten Ergebnisse. Wie alle automatisierten Verarbeitungssysteme hat das Autorouting seine Grenzen und wird trotz der Fortschritte bei den Softwaretools von einigen als schwierig für optimale Ergebnisse zu konfigurieren angesehen, und der Designer muss möglicherweise das automatisch erstellte Routing korrigieren, indem er häufige Fehler wie z Spuren, die um die Kanten der Leiterplatte verlaufen, anstatt die Schichten zu durchqueren. Daher ist es wichtig, die Anwendungsgrenzen jeder Technik zu kennen und abzuwägen, wann eine den anderen vorzuziehen ist.

Schließlich ist interaktives Routing eine Technik, die die Präzision und Kontrolle des manuellen Routings mit der für Autorouting typischen Geschwindigkeit und Automatisierung kombiniert.

Unabhängig von der verwendeten Methodik stellt das Routing eine Komplexität dar, die mit der Anzahl der auf der Platine vorhandenen Komponenten zunimmt und besonders kritisch in Anwendungen bleibt, in denen Hochfrequenzsignale vorhanden sind oder Komponenten vorhanden sind, die erhebliche Wärme ableiten müssen.

Im Bereich der Rundfunksender sind die PCB-Eigenschaften, die unsere Designer dazu veranlassen, die manuelle Routing-Technik zu bevorzugen, folgende:

  • Leiterbahnen mit reduzierter Länge: Wenn der Abstand zwischen den zu verbindenden Pins sehr gering ist, ist das manuelle Routing die Technik, die die zuverlässigsten und genauesten Ergebnisse liefert; Abgesehen davon, dass es zufriedenstellend ist, kann es fast mechanisch durchgeführt werden.
  • Der Winkel der Leiterbahnen: 90°-Winkel sollten vermieden werden, da der Ätzprozess während der Herstellung gefährliche Kurzschlüsse erzeugen könnte; scharfe Winkel sollten ebenfalls vermieden werden. Bei manueller Arbeit kann der Konstrukteur die Spur modellieren, indem er den geeigneten Krümmungsgrad anwendet;
  • Hochkomplexe Schaltungen: Wo die Dichte der Komponenten und zahlreiche Verbindungen besondere Aufmerksamkeit erfordern. In diesen Fällen kann der erfahrene Designer oft ein besseres Design als ein automatisches Tool erstellen.

PCB-Layout-Designer bei Elenos haben:

  • Große Liebe zum Detail: Wenn es darum geht, Lösungen mit minimalen Anpassungsänderungen zu finden oder mit mikroskopisch kleinen Materialien zu arbeiten, ist es wichtig, ein Auge fürs Detail zu haben;
  • Fähigkeit zur ständigen Aktualisierung: In einem sich ständig weiterentwickelnden Sektor wie der Technologie und mit dem Erscheinen neuer und effizienterer und intelligenterer Software bedeutet das Nichtaktualisieren das Risiko, zurückgelassen zu werden;
  • Fähigkeit, neue Gestaltungstechniken zu erlernen: Das scheint vielleicht selbstverständlich, aber nach Jahren der Arbeit gewöhnt man sich schnell daran, immer wieder auf die gleichen bewährten Gestaltungstechniken zurückzugreifen. Dies kann jedoch zu wiederholten Fehlern führen oder zu neuen führen, wenn Layouts komplexer werden.
  • Fähigkeit, über lange Zeiträume zu arbeiten: Erfahrung ist der Schlüssel, dem Zeitdruck muss standgehalten werden, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.
  • Problemlösungs- und Vermittlungsfähigkeiten: Am PCB-Designprozess sind viele Partner beteiligt, und häufig endet das PCB-Design in einem Tauziehen zwischen Engineering und Fertigung, und es liegt am Designer, eine Lösung zu finden, die beide Seiten zufriedenstellt.

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