Höhlenmalereien und Leiterplatten: Wie man eine PCB-Übersichtszeichnung mit Kondensator-Polarität liest

„Der Teufel steckt im Detail.“ Haben Sie sich jemals über die Bedeutung dieses Satzes Gedanken gemacht? Er verrät uns mehr über die Bedeutung von Details und die Tatsache, dass es zu Problemen kommt, wenn man Details übersieht. Dieser kurze Satz sagt auch viel über die PCB-Zusammensetzung aus. Eine akkurate Platzierung der Komponenten erleichtert das PCB-Layout. Wenn wir kleinere Fehler vertuschen, kann die Leistung der Leiterplatte durch unterschiedliche Faktoren eingeschränkt werden.

Eine PCB-Übersichtszeichnung stellt eine anleitende und kontrollierte Informationsübersicht dar, die benötigt wird, um eine Leiterplatte vollständig zusammenzustellen, wie zum Beispiel die Kondensator-Polarität. Ob in .pdf oder .jpg Format, die Zeichnung beinhaltet zum Beispiel die Umrisse der Komponenten, oberflächenmontierte oder Durchgangskontaktstellen, Polaritätsmarkierungen, Referenzbezeichnungen, Platinenumrandung und Titel. 

Welchen Zweck erfüllt die Übersichtszeichnung?

Beim Lesen der Übersichtszeichnung erhält der Betreiber der Montageanlage durch Referenzbezeichnungen, Polaritätsmarkierungen und die Position von Pin 1 für integrierte Schaltkreise Informationen, die er benötigt, um die Position der Komponenten zu überprüfen und Fehler einzudämmen. Neben den Informationen zu den Komponenten weisen Übersichtszeichnungen auch auf den aktuellen Überarbeitungsstatus des Schaltplans, den für Montage und Überprüfung benötigten Qualitätsstandard und die Materialliste hin. 

Zusätzlich können Übersichtszeichnungen besondere Anweisungen für den Monteur enthalten. Eine Übersichtszeichnung für eine unter extremen Bedingungen verwendete Leiterplatte kann beispielsweise Anweisungen und Aufrufe in Bezug auf spezifische Komponenten beinhalten, die nach unterschiedlichen Verbindungsmethoden verlangen. Zu weiteren besonderen Anweisungen gehören zum Beispiel Informationen zu Abdeckungen oder ergriffene Maßnahmen zur Verhinderung von Kurzschlüssen.

Referenzbezeichnungen und die PCB-Übersichtszeichnung

Unabhängig davon, ob man Teile zu einer Platine zusammensetzt oder eine Pick & Place Maschine programmiert, die PCB-Übersichtszeichnung und Referenzbezeichnung können verwendet werden, um das Layout zu veranschaulichen. Jede Referenzbezeichnung besteht aus Buchstaben und Zahlen, die für verschiedene Arten von Komponenten stehen. Pick & Place Roboter beruhen auf dieser beständigen Methode, sich auf Komponenten zu beziehen, wenn die Komponenten auf der Leiterplatte platziert werden.

Referenzbezeichnungen bestehen aus einem Buchstaben und einer Zahl. Dieses Standardverfahren ist ziemlich einfach und leicht beizubehalten. So kennzeichnen wir zum Beispiel Widerstände mit der Buchstabenbezeichnung „R“, Kondensatoren mit der Kennzeichnung „C“ und Dioden mit einem „D“. Allerdings verwenden manche Unternehmen eine Abweichung vom Standardverfahren, wenn sie sich auf andere Komponenten beziehen. Während das Standardverfahren für eine Zenerdiode die Bezeichnung „D“ vorsieht, verwenden manche Designteams stattdessen ein „Z“.

Wenn wir eine solche Zeichnung betrachten, sorgt unsere menschliche Intelligenz dafür, die Bedeutung einer Abweichung zu verstehen. Wenn man sich jedoch mehrere unterschiedliche Arten von Komponenten unter Anwendung eines Multiboard-Designs auf einem Panel mit verschiedenen Designs vorstellt, wird die Betrachtung der Abweichungen deutlich unübersichtlicher. 

Für ein Panel mit verschiedenen Designs ist die Nummerierung der Schaltpläne von einer Platine zur nächsten erforderlich. Die Nummerierung für den Widerstand auf PCB#1 beginnt zum Beispiel mit „R101“ und fährt fort bis „R125“. Betrachten wir PCB#2 auf einem Panel mit verschiedenen Designs beginnt die Nummerierung des Widerstands mit „R126“ und fährt fort bis „R143“. Die Widerstandsnummern für PCB#3 beginnen mit „R144“. Sie sollten mit der Nummerierung von unten beginnen und sich durch Ihre Leiterplatten arbeiten.

PCB-Zeichnungen verstehen

Wenn der Montagevorgang einer Leiterplatte nicht mehr unter menschlicher Überwachung sondern von Montagerobotern übernommen wird, können Unstimmigkeiten zu zahlreichen Problemen führen. Wenn wir zwei unterschiedliche Formen der Referenzbezeichnung für den Widerstand verwenden, schließt der Roboter daraus, dass von zwei komplett unterschiedlichen Komponenten die Rede ist, und lehnt die Leiterplatte als fehlerhaft ab.
In einem der vorherigen Abschnitte wurde kurz erwähnt, dass Kondensatoren stets mit der Referenzbezeichnung „C“ versehen sind. Die Zeichnungen bieten insofern einen Mehrwert, als dass sie zeigen, dass die Referenzbezeichnung C1 mit einem bestimmten Kondensator auf einer individuellen Leiterplatte zusammenhängt. 

Beinhaltet die Übersicht ein Panel mit verschiedenen Designs, das aus mehreren Leiterplatten besteht, wirkt die Präzision in Zusammenhang mit „C1“ aufgrund der unterschiedlichen Arten von Kondensatoren und der Kondensator-Polarität unklarer. Bei PCB#1 steht „C1“ vielleicht als Referenzbezeichnung für die eine Art, während PCB#2 „C1“ auf eine andere Art bezieht. Ein Pick & Place Roboter, der alle Leiterplatten als eine Einheit sieht – und alle Kondensatoren als Teil dieser einzelnen Einheit – gerät durcheinander, wenn das Montagediagramm kein organisiertes Bezeichnungsschema aufweist.

Kondensator-Polaritätsmarkierungen und Diodensymbole

Polaritätsmarkierungen sollten nach einem standardisierten Ansatz erfolgen. Leider ist eher das Gegenteil der Fall. Während die typischen Diodensymbole einen Pfeil verwenden, um die Richtung des Durchlassstroms anzuzeigen, können Punkte, Streifen und Pfeile die Diodenpolarität kennzeichnen. Oder ein Anbieter ist zunächst der Meinung, dass Pin eins eines LED die Kathode darstellt, und ändert dies später, so dass die Anode zu Pin eins wird. 

Um die Dinge noch komplizierter zu gestalten, können Abweichungen dieser Schemata die Polarität von oberflächenmontierten Dioden markieren oder auch nicht. Die verschiedenen Arten und Polaritäten von Dioden sorgen für weitere Verwirrung. Entgegengesetzt vorgespannte Zenerdioden beispielsweise verfügen über eine positive Kathode. Gleichrichter und LEDs haben negative Kathoden. 

Um dieses Problem zu bewältigen, können Sie die korrekte Referenzbezeichnung der Diode verwenden und entweder den Buchstaben „C“ oder „K“ nutzen, um die Kathode auf dem Plan und dem Siebdruck zu kennzeichnen. 

Die gleichen Probleme bei der Kennzeichnung der Kondensator-Polarität treten bei Elektrolyt- und Tantal-Kondensatoren auf. Bei Elektrolyt-Kondensatoren wird der negative Anschluss gekennzeichnet, bei den meisten Tantal-Kondensatoren der positive Anschluss. Nimmt man Tantal-Kondensatoren als Beispiel, gewährleistet die Übersichtszeichnung die ordnungsgemäße Platzierung der Kondensatoren und der gebundenen Kondensator-Polarität. Bei einem entgegengesetzt vorgespannten Tantal-Kondensator ist ein Zusammenbruch der dielektrischen Oxide vorprogrammiert, der zum Kurzschluss und thermischen Durchgehen führt.

Behalten Sie den Kurs bei Ihrem Produkt

Jeder kann sich mal in Details verlieren. Die Zeichnung sorgt dafür, dass keine ICs verloren gehen, indem die Standardkonvention zur Kennzeichnung von Pin eins auf dem Gerät verwendet wird. Die Zeichnung verwendet entweder einen Punkt oder eine Zahl, um den Standort von Pin eins anzuzeigen. Von dort aus versammeln sich die Pins um ein IC in linksgedrehter Richtung. 

PCB-Baupläne mit Kondensator-Polarität verstehen lernen

Ohne diese Zeichnung kann das Identifizieren von Pin eins ein Problem darstellen. Manche Hersteller weisen zwar in Form eines Punkts auf Pin 1 auf dem Chip hin, andere schrägen die Ecke von Pin eins ab oder verwenden ein Band, um Pin eins anzuzeigen. 

Designteams versehen eine Übersichtszeichnung oftmals mit besonderen Notizen und Anweisungen, unter anderem der Kondensator-Polarität. Diese Notizen und Anmerkungen sorgen dafür, dass Monteure und andere Beteiligte keine Fehler machen oder Verspätungen eintreten. Beispielsweise wenn Sie die Nutzung einer Form von Löt-/Flussmittel spezifizieren möchten, falls der Stromkreis bestimmte Richtlinien zur Beschränkung der Verwendung gefährlicher Stoffe erfüllen muss. 

Sie sollten außerdem Anmerkungen zu Einhaltungsanforderungen der Regelungen des internationalen Waffenhandels hinzufügen, die für das Endprodukt gelten. Zu den Notizen können auch Bemerkungen dazu gehören, inwiefern das Produkt den IPC-Klassifizierungen für Verarbeitung und Verlässlichkeit entspricht.

Mit der richtigen PCB-Designsoftware können Sie alles nötige hinzufügen und erstellen, wie zum Beispiel die Kondensator-Polarität, um zu gewährleisten, dass die Design- und Fertigungsvorgänge Ihrer Platine fehlerfrei über die Bühne gehen. Mit seiner großartigen Überprüfung von Designregeln und leichten Generierung von Fertigungsausgabedateien ist Altium Designer eine intelligente Option. 

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