Das richtige Design von Leiterplatten
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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.
Ästhetische Zahnmedizin - So potenzieren sie ihre Sichtbarkeit und Online-Präsenz (pixabay)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).
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.
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Datum: 04.04.2022 - 08:50 Uhr
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