Wichtig ist nicht der Fortschritt an sich,
                             sondern seine Richtung.
                                            Michail M. Genin

Das Leiterplattendesign

Die Entflechtung eines PCB`s, steht als finaler Arbeits­schritt am Ende eines umfang­reichen PCB-Design Prozesses. Für ein erfolgreiches Leiter­platten­design müssen zuvor die Eigenschaften des gewünschten Produktes festgelegt, die hierfür ge­eigneten Komponenten gefunden und diese in einem Schalt­bild ent­sprechend verknüpft werden.

Auch sind die zu erwartenden Um­gebungs­bedingun­gen, sowie erforder­lichen Normen und Sicher­heits­anforder­ungen zu unter­suchen. Die Möglich­keiten bei der späteren Leiter­platten­bestückung und die An­forder­ungen an Prüf- und Test­abläufe müssen eben­falls mit be­rücksichtigt werden.

Die Leiterplatten­entflechtung ist also nur ein Teil­bereich in dem komplexen Prozess des Leiter­platten­designs. Eine Person alleine kann alle Punkte nicht in Gänze über­schauen, bewerten und bearbeiten. Daher setzen sich zu Beginn Kaufmann, Produkt­designer, Mechanik Konstruktion, Program­mierer, Elektronik­entwickler, Fertiger und Leiter­platten­designer, vielleicht auch nur Virtuell, an einen Tisch, und er­arbeiten gemein­sam die Ziel­vor­gaben. Auch wenn das Leiter­platten­design also nur als Team­arbeit erfolg­reich sein kann, wird mit dem Begriff Leiter­platten­designer, die Person benannt, bei der die Summe der An­forder­ungen zusammen treffen und die diese dann final in ein Leiter­platten­design umsetzt. Ein geübter Leiter­platten­designer wird auch mit sich in Teilen wieder­sprechen­den An­forder­ungen einen optimalen Entwurf erstellen.






Checkliste Leiterplattendesign: Strichzeichnung Arbeitsplatz Leiterplattendesign

Der Stromlaufplan

Meist werden Schaltbilder so groß, dass sich diese nicht mehr auf einem Zeichen­blatt sinnvoll darstellen lassen. Die Zeichnung wird dann auf einzelne Zeichen­blätter verteilt. Das gesamte Schalt­bild ist dann in sogenannte Teil- bzw. Unterschaltungen gegliedert. Beim ersten Schalt­bild, in dieser Hierarchie spricht man auch von dem "top sheet". Dieses Schaltbild ist ein meist ein Block­diagramm, welches einen Überblick in den gesamten Schaltung Aufbau gewährt, in der sich dann die folgenden einzelnen Schalt­bilder, die "sub sheets", wiederfinden.

Ein Übersichtlicher Stromlaufplan ist die beste Voraus­setzung für eine optimale Platzierung der Bauteile auf dem PCB. Bei umfang­reichen Schaltungen werden die einzelnen Bau­gruppen übersichtlich in einzelne Schaltbild­gruppen zusammen­gefasst.
Altium Designer unterstützt hierarchisch aufgebaute Designs. Die Hierarchie ergibt sich über Schaltbild­seiten die mit "Sheet Symbols" in die übergeordnete Schaltbild­seite eingebunden werden. Im -Hierarchical Design Mode- ist die Spannungs­versorgung über Power Ports -global- über alle Seiten verbunden. Einzelne Signale müssen aber zwischen den Schaltbild­seiten durch Ports und Sheet Entrys verbunden werden. Eine Verbindung durch Netz­namen über eine Schaltbild­seite hinaus ist nicht möglich. Strichzeichnung Arbeitsplatz Leiterplattendesign

Checkliste Stromlaufplan:

Die Leiterplattenentflechtung

Aus dem Stromlaufplan werden die elektronischen Daten in das PCB über­nommen. Im Altium Designer wird diese Verbindung sowohl vom Stromlaufplan zum PCB als auch vom PCB zum Schalbild zurück überwacht. In anderen Systemen geschieht dies meist über Netzlisten die Exportiert und Importiert werden. Von der Mechanik Konstruktion werden die vor­ge­gebenen fixierten Positionen von Komponenten und die Leiterplatten Kontur übernommen. Zusätzlich können auch noch 3D Modelle des Gehäuses und weiterer Teile die den Raum der Leiterkarte und Ihrer Bauteile einschränken eingelesen werden.

Es folgt die Platzierung der Bauteile. Im Anschluss kann dann mit dem Verlegen der Kupferbahnen auf dem PCB begonnen werden. Thermoanalysen und Simulationen der Signal­integrität und die regelmäßige Kontrolle der Design­vorgaben sichern einen erfolg­reichen Design­verlauf. Je nach Umfang ist es sinnvoll die Entwickler und Mechanik Konstruktion periodisch in den Arbeits­stand ein­zubeziehen. Irrwege und falsche Eigen­schaften können so meißt noch ohne grossen Aufwand abgeändert werden.

Checkliste Leiterplattenentflechtung: Strichzeichnung Arbeitsplatz Leiterplattendesign

Baugruppen Muster

Wenn die Daten erstellt sind, erfolgt die Leiter­karten­fertigung Bestückung und Prüfung auf die gewünschten Eigenschaften. Die Erkenntnisse aus der Muster­fertigung und der prüfenden Inbetrieb­nahme werden in einem Abschließenden Design Review zusammen­gefasst. Die Praxis zeigt, dass meist in einzelnen Punkten eine Über­arbeitung notwendig ist. Strichzeichnung Arbeitsplatz Leiterplattendesign Werden Einzel­stücke gefertigt, so kann meist mit Fädel­drähten und anderem Handwerklichen Geschick die Manipulation ausreichend. Für ein Fertigungs­gerechtes Design werden alle Änderungen und Erkenntnisse zusammen­getragen, das Design überarbeitet und ein neuer Musterablauf begonnen. Nach einer erfolgreichen Inbetriebnahme und positivem Muster-Review kann eine Freigabe an die Fertigungsserie gegeben werden.