Das richtige Design von Leiterplatten

Es gibt keine allgemeingültige Vorgabe, wie die Bauteile auf einer Leiterplatte zu fixieren und miteinander in Verbindung zu bringen sind. Dennoch gibt es einige Grundregeln beim PCB Design, um sich später besser auf der Leiterplatte zurechtfinden zu können. Natürlich gibt es immer mechanische beziehungsweise technische Zwänge, die bestimmte Strukturen auf der Leiterplatte vorgeben. Abgesehen vom Einhalten der Umrisse und etwaiger Sperrflächen liegt aber vieles in der freien Hand des Leiterplatten-Designers. Die folgenden Aspekte sollten dabei unbedingt beachtet werden.

SMD-Kondensatoren direkt an den IC anschließen

Durch Umschaltströme in digitalen Schaltkreisen werden besonders steilflankige Impulse erzeugt, die in der Leitung für die Spannungsversorgung unerwünscht sind. Aus diesem Grunde werden in der PCB Assembly Abblock-Kondensatoren mit einem jeweils niedrigen resistiven und induktiven Anteil installiert. Diese Kondensatoren werden unmittelbar an den IC mitsamt Hin- und Rückleiter angeschlossen. SMD-Kondensatoren werden den bedrahteten beim PCB Manufacturing aufgrund ihrer geringeren Größe vorgezogen.

Auf die Winkel der Leiterbahnen kommt es an

Es ist im kleinen wie im großen: Dort, wo Leitungen in zu spitzem Winkel umgeleitet werden, entstehen besonders hohe mechanische Spannungen. Auf der Leiterplatte kann es schlimmstenfalls zu Abrissen im Fotolaminat kommen. Zudem sollte man auch beim Aufbringen des Lötstoppplacks besondere Vorsicht walten lassen. Wenn der Lack nicht richtig in den spitzen Winkel hineinfließt oder gar einen kleinen See bildet, kann dies später zu Problemen bei der Bestückung führen. Grundsätzlich sollten Winkel in Leiterbahnen nicht größer als 45° sein, um derlei Schwierigkeiten von vornherein auszuschließen.

Achtung beim Footprint von Bauteilen

Leiterplatten-Designer kennen dies als den häufigsten Fehler bei der Bestückung. Die Footprints, also die Landepunkt der einzelnen Komponenten, lassen sich sehr leicht verdrehen und führen so zu Schaltfehlern des gesamten technischen Aufbaus. Daher ist dringend angeraten, hier das Vier-Augen-Prinzip anzuwenden. Dabei wird gleichzeitig kontrolliert, ob die Zahl der Pins an den betreffenden Bauteilen stimmt und die Geometrie des Footprints der Größe des Bauteils entspricht.

Achtung, Verwechslungsgefahr bei der Top- und Bottom-BestückungAls Layouter kann man leicht bei der Bestückung durcheinandergeraten. Es ist daher sinnvoll, die Top- und Bottom-Lage jeweils im Kupfer zu beschriften (TOP beziehungsweise BOT). So bekommt man Auskunft über die Lagendefinition und über die Lagenorientierung. Auch ist es ratsam, jeweils eigene Listen mit Top- und Bottom-Bauelementen zu erstellen. Insbesondere wenn mehrere unterschiedliche Projekte in Entstehung sind, bietet sich sogar eine Standardisierung der Teile im Bibliotheksregal an.

Beim Verlegen von Leiterbahnen ist Achtsamkeit gefragt

Zwei als Differential Pair definierte Netze müssen beim Routen demselben Pfad folgen. Dabei ist es allerdings von großer Wichtigkeit, wie dicht die beiden Leitungen beieinander liegen. Zusammen mit einer möglichen Längentoleranz sind diese Regeln Teil des sogenannten Design-Rule-Checks (DRC). Dazu gehören

• der Abstand der Leitungen zueinander (da dieser die Impedanz beeinflussen kann),
• der Abstand der Leitungen zu der nächsten GND-Versorgungsanlage (da er die Impedanz dorthin beeinflusst),
• die Breite der Leiterbahnen (die die Impedanz allgemein beeinflusst),
• die Signal-Laufzeit auf einem LVDS-Paar,
• die maximale nicht gekoppelte Länge des Paares,
• der mindestens dreifache innere Abstand zum nächsten LVDS-Kanal,
• die Phasentoleranz (aus der sich die maximale Längendifferenz zueinander errechnet) sowie
• die Gewissheit, dass keine Durchkontaktierungen und Breitenänderungen vorhanden sind (um Impedanzsprünge auszuschließen).

In der Praxis zeigt sich freilich, dass die Einhaltung all dieser Regeln schwierig, manchmal sogar unmöglich ist. Gewisse Ausnahmen sind beim Design von Leiterplatten also gelebter Alltag, erfordern allerdings ein Höchstmaß an Kenntnissen, Erfahrung und technischem Geschick.

Kupferstärken von Bahn und Vias müssen angepasst seinLeider ist es nicht möglich, den Abstand zwischen zwei Leiterbahnen unendlich klein zu wählen. Neben der Spannungsfestigkeit über die Luftstrecke ist das Übersprechen an dieser Stelle ausschlaggebend. In der VDE 0110b sind bestimmte Isolationsgruppen definiert, nach welchen sich eine Leiterplatte oder ein Gerät einstufen lässt. Die jeweiligen Gruppen lauten Ao, A, B, C und D. D ist die Gruppe mit den härtesten Anforderungen, C ist die Gruppe für industrielle Anwendungen. In bestimmten Fällen ist es möglich, die Anwendung in eine höhere Gruppe zu heben. Dafür muss die Leiterplatte nach einem Test mit Isolationslack eingesprüht werden. Die Dicke der Leiterbahn ist in Bezug auf die Strombelastbarkeit elementar. Wichtig sind in diesem Zusammenhang die Breite der Bahn, die Bahnhöhe sowie die zulässige Temperaturerhöhung.

Die Masseverbindung muss korrekt ausgelegt sein

Wenn es um die Verbindung von Masseflächen geht, sollten diese immer großzügig mit Vias und auf dem kürzesten weg erfolgen. Gleiches gilt für die Versorgungsnetze. Eine große Massefläche zur Schirmung erfordert einen möglichst kurzen und direkten Zugriff. Dort, wo keine einheitliche Massefläche vorhanden ist, wird sie mit Masseleitungen vermascht, wobei die Maschenwaben möglichst klein gehalten werden.
Bei Quarzen und Zuleitungen ist oftmals eine Abstrahlung messbar. Um Quarzgehäuse zu erden, sind kurze und gerade Bahnen zu empfehlen. Wenn möglich werden diese Leiterbahnen nach Sandwich-System von zwei Seiten zwischen Masseflächen eingesperrt. Dort, wo es technisch realisierbar ist, sollten auch Taktleitungen und Prozessoren durch geerdete Masseflächen abgedeckt werden.

Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Bereitgestellt von Benutzer: admin
Datum: 04.04.2022 - 08:50 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1970763
Anzahl Zeichen: 0

Kontakt-Informationen:

Kategorie:

Elektro- und Elektronik

Meldungsart:

Diese Pressemitteilung wurde bisher 436 mal aufgerufen.

Beglaubigte Übersetzungen im Geschäftsalltag: Wann Unternehmen einen vereidigten Übersetzer brauchen ...
Internationale Geschäftsbeziehungen, ausländische Fachkräfte und grenzüberschreitende Verträge gehören für viele Unternehmen längst zum Alltag. Damit steigt auch der Bedarf an rechtssicheren Übersetzungen. Doch nicht jede Übersetzung wird von Behörden, Gerichten oder Geschäftspartnern an

Deutschland und der Post-6AMLD-Zugang zu UBO-Daten: Was Unternehmen 2026 wissen müssen ...
Jahrelang war der Zugang zu Informationen über wirtschaftlich Berechtigte in Deutschland eine einfache Sache: einloggen und suchen. Diese Zeit ist vorbei. Seit der Gerichtshof der Europäischen Union 2022 den uneingeschränkten öffentlichen Zugang zu UBO-Registern für unzulässig erklärt hat, h

Mietwagen mit versteckter Laufleistung landen auf dem freien Markt ...
Was bei Mietwagenflotten passiert, und das ist der Teil den die meisten Händler nicht kennen oder nicht kennen wollen, ist dass die Fahrzeuge intern über ein Flottenmanagement-System verwaltet werden. Dieses System dokumentiert die Laufleistung, die Wartung, die Schadensmeldungen, den Zustand bei

CTX auf der embedded world 2022 ...
Extrem kompakt und maximal leistungsstark – diese Anforderungen gelten für Kühlkonzepte von Embedded Systemen und Industriecomputer (IPC) ebenso wie für die Systeme selbst. CTX führt in seinem umfassenden Produktprogramm effiziente Kühllösungen, die speziell auf den Einbau in Embedded System

"Bei Künstlicher Intelligenz sind wir vorne dabei" ...
Bundeskanzler Olaf Scholz hat die Bedeutung Künstlicher Intelligenz (KI) für den Standort Deutschland hervorgehoben. „Deutschland ist bei KI vorne mit dabei“, sagte Scholz, der von der rheinland-pfälzischen Ministerpräsidentin Malu Dreyer begleitet wurde, bei einem Besuch im Deutschen Forsch

Rosenberger Site Solutions investiert in Infrastruktur und weltweites Wachstum ...
Die weltweite Infrastruktur des Rosenberger Geschäftsbereichs Site Solutions wird weiter ausgebaut. Die beschlossenen Investitionen stellen einen weltweiten, gezielten Ausbau der Infrastruktur sicher und werden die Erfüllung der Kundenanforderungen in den Produkt-Bereichen FTTA/PTTA, Low-PIM-Koax-

ODU Fiber Optic für beste optische Verbindungen ...
Hohe Datenraten und schnelle, störungsfreie Übertragungen gehören bei Steckverbindungen immer häufiger zu den Standardanforderungen. Steckverbindungen sind die entscheidende Schnittstelle, um die Übertragung zuverlässig aufrecht zu erhalten. Die ODU Fiber Optic Technologien bieten genau diese