ENFunktionalität und Effizienz per Leiterplattendesign
Ein qualitativ gutes Leiterplattendesign (Printed Circuit Board, kurz PCB) ist ein wesentlicher Bestandteil jedes elektronischen Geräts. Es umfasst das Design des Layouts und die Montage der Komponenten auf einem dünnen, nicht leitenden Material. Eine richtig entworfene Leiterplatte kann die Produktionskosten senken, die Zuverlässigkeit erhöhen und die Systemleistung steigern. Außerdem muss eine Vielzahl von Anforderungen erfüllt werden. In diesem Beitrag erfahren Sie die Grundlagen zum Leiterplattendesign.
Vier Typen für ein Leiterplattendesign
Es gibt vier Hauptarten von einem Leiterplattendesign: biegbare Leiterplatten, doppelseitige PCB, mehrschichtige Leiterplattendesigns und einseitige Konstruktionen. Einseitige Leiterplatten sind die einfachste Form des PCB-Designs. Sie haben eine Schicht aus leitendem Kupfer, die auf ein isolierendes Substrat geätzt wird. Dieses Leiterplattendesign wird in der Regel für weniger komplexe Anwendungen wie LED-Anzeigen oder Batteriehalter verwendet.
Doppelseitige Leiterplatten bestehen aus zwei Kupferschichten, die durch ein isolierendes Substrat getrennt sind. Sie werden für komplexere Anwendungen wie Stromversorgungen und Motorsteuerungssysteme verwendet. Mehrere Kupferschichten, die durch isolierende Substanzen voneinander getrennt sind, bilden Multilayer-Leiterplatten. Dieses Leiterplattendesign wird für Highspeed-Anwendungen mit hoher Dichte verwendet. Dazu zählen zum Beispiel:
- Mobiltelefone
- Fernseher
- Laptops
- medizinische Geräte
Dünne leitende Materialien auf einem biegsamen Kunststoffsubstrat bilden flexible Designs. Diese Arten von Leiterplatten sind ideal für tragbare Technologie-Anwendungen. Ein Leiterplattendesign wie dieses kann gebogen oder gefaltet werden, um in kleine Räume zu passen.
Vorteile der vier
PCB-Bauarten
Die Vorteile der verschiedenen Leiterplattentypen hängen von der jeweiligen Anwendung ab. Einseitige Leiterplatten sind kostengünstig und relativ einfach herzustellen, bieten aber nur wenig Platz für die Spezifik einzelner Bauteile.
Doppelseitige Leiterplatten ermöglichen mehr Anschlüsse, erfordern aber zusätzliche Fertigungsschritte. Mehrlagige Leiterplatten sind teurer, bieten aber mehr Anschlussmöglichkeiten und nehmen weniger Platz ein. Flexible PCBs sind außergewöhnlich, weil sie so geformt und angepasst werden können, dass sie in enge Räume passen. Ihr großer Vorteil ist die perfekte Eignung für tragbare Technik-Anwendungen.
Vom Entwurf zur voll-funktionsfähigen Leiterplatte
Der Entwurf für ein hochwertiges Leiterplattendesign ist keine einfache Angelegenheit. Die Erstellung eines hochwertigen PCB-Designs umfasst mehrere Schritte. Zunächst sollten die elektrischen Anforderungen an die Schaltung, wie Stromversorgung, Signalübertragung und Massenanschlüsse, festgelegt werden.
Als Nächstes sollten die Komponenten auf der Grundlage ihrer Leistungsmerkmale und Größenbeschränkungen gewählt werden. Andere Faktoren wie Kosten oder Verfügbarkeit können ebenfalls eine Rolle bei der Auswahl für das Leiterplattendesign spielen. Die sorgfältige Auswahl der Komponenten und die Einhaltung der Industriestandards bei der Erstellung der PCB-Layout-Zeichnung sind entscheidend. Es muss sichergestellt sein, dass das Design den elektrischen Anforderungen des Systems entspricht.
Die richtige Planung und Berücksichtigung der Fertigungsprozesse kann zu einem erfolgreichen PCB-Design führen. Schließlich sollte eine erste Zeichnung des Layouts der Hauptplatine in Übereinstimmung mit Industrienormen wie IPC-2221 oder IPC-7351B erstellt werden. Danach können Entwickler erste Prototypen erstellen, die getestet und verbessert werden können. So kann am Entwurf weitergearbeitet werden, bis das ideale Leiterplattendesign erreicht ist. Als EMS-Dienstleister ist EPH elektronik der richtige Partner, um diese Aufgabe nach Ihren Wünschen umzusetzen.
Unsere Experten können Ihnen dabei helfen, das richtige Leiterplattendesign für Ihre Anwendung zu finden. Anschließend können wir auf unseren hochmodernen Fertigungslinien bereits kleine bis mittlere Stückzahlen wirtschaftlich produzieren.
Fehler, die beim Leiterplattendesign oft gemacht werden
Sie sollten bereits beim Design Ihrer Leiterplatte vorsichtig vorgehen. Es werden dort noch immer viele Fehler gemacht, welche die Funktionalität eines Entwurfs massiv beeinträchtigen können.
Einer der größten Fehler beim Design von Leiterplatten ist die Nichteinhaltung von Industriestandards. Damit Leiterplatten realisierbar sind, müssen bestimmte elektrische und fertigungstechnische Anforderungen erfüllt werden.
Es ist von entscheidender Bedeutung, ein Layout-Zeichnungen in Übereinstimmung mit den Richtlinien IPC-2221 oder IPC-7351B zu erstellen.
Ein weiterer Fehler ist die Auswahl der Komponenten ohne Berücksichtigung der Größenbeschränkungen und Leistungsmerkmale. Dies kann zu einer ineffizienten Platzausnutzung und potenziellen Kompatibilitätsproblemen führen. Darüber hinaus können unsachgemäß positionierte Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und andere Elemente zu Kurzschlüssen zu Hardwareausfällen führen. Und nicht zuletzt kann die Leistung und Stabilität der Leiterplatte durch die falsche Wahl von Materialien wie Kupfer und die Farbe der Lötmaske beeinträchtigt werden.
Aus diesen Gründen ist es wichtig, sich bei der Erstellung einer Leiterplatte im Voraus vorzubereiten, um kostspielige Fehler zu vermeiden. Auch hier kann Ihnen EPH elektronik als EMS-Dienstleister beratend zur Seite stehen.
FAQ:
Der Prozess des Entwurfs einer Plakette beginnt mit der Erstellung einer technischen Anforderungsliste. Diese legt den Funktionsumfang, die Spezifikationen und die Auswahl der Komponenten fest. Bevor die fertige Platine produziert wird, müssen im Anschluss an den Testprozess eines Prototypen noch eventuelle Layoutänderungen vorgenommen werden.
Eine Leiterplatte besteht in der Regel aus einer Isolierschicht, zwei Metallfolien zur Verbindung der Bauteile und Signallinien. Dazu kommen mehreren Schichten Kupferlaminat zur Bedruckung der Oberflächen beider Seiten. Wenn alle Schichten vorhanden sind, können auf der Leiterplatte Bauteile montiert und mit Kontaktflächen für elektrische Verbindungen verbunden werden.
Es gibt verschiedene Arten von Leiterplatten, die je nach Anwendung variieren können. Zu den gängigsten Arten gehören flexible Leiterplatten, mehrlagige Leiterplatten, doppelseitige Leiterplatten und einseitige Leiterplatten.