Checkliste: So testen Sie systematisch Ihren PCB-Prototype

Während meiner Teenagerjahre verbrachte ich fünfzehn ganze Minuten vor dem Spiegel, meine Frisur zu perfektionieren, bevor ich das Haus verließ. Rückblickend bin ich mir ziemlich sicher, dass der Spiegel meiner Eitelkeit ziemlich leid war. Heute gehe ich zur Arbeit, ohne einen einzigen Tropfen Gel in den Haaren. Mein ungeschliffenes Äußeres amüsiert gelegentlich meine Fremde, aber gute Freunde wissen, dass ich einfach nur ich selbst bin.

Auch wenn ich nicht mehr von meiner äußeren Erscheinung besessen bin, kommt mein Perfektionismus immer noch ins Spiel, wenn ich PCB-Prototypen entwickle – vor allem bevor ich die ersten zusammengebauten Einheiten in Betrieb nehme. Nachdem ich Stunden damit verbracht habe, Hunderte von Bauteilen auf der Leiterplatte zu platzieren, ist das Letzte, was ich will, sie buchstäblich in die Luft zu jagen. An diesem Punkt ist der Perfektionismus entscheidend. Wenn Sie sich sorgen, dass Sie einen PCB-Prototype beschädigen könnten, weil Sie bestimmte Details übersehen, lesen Sie die folgenden Tipps, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatte voll einsatzbereit ist.

Was Sie vor dem Einschalten eines PCB-Prototype kontrollieren sollten

Ein einziger Moment der Unachtsamkeit und all Ihre Bemühungen könnten zu einer kolossalen Verschwendung von Zeit und Geld führen. Leiterplatten benötigen besondere Aufmerksamkeit während des Produktionsprozesses; bevor Sie also in die Leiterplattenherstellung, -bestückung und -montage einsteigen, sollten Sie bei Ihrem Leiterplattendesign achtsam sein. Prüfen Sie deshalb folgende Aspekte, bevor Sie Ihren Prototyp überhaupt in Betrieb nehmen:

1. Kurzschlüsse

Kurzschlüsse sind einer der Hauptgründe für einen beschädigten Leiterplatte-Prototyp. Darauf müssen besonders bei Fine-Pitch-Komponenten wie einen Mikrocontroller mit einem LQFP-Footprint achten. Eine winzige Lötbrücke, die einen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Stiften verursacht, kann den Mikrocontroller beim Einschalten dauerhaft beschädigen.

Es ist daher immer eine gute Idee, die Impedanz jedes Spannungsknotens gegen Masse zu messen. Zum Beispiel können Sie ein 12 V-, 5 V- und 3 V-Stromnetz in einer Leiterplatte haben, und jedes dieser Netze kann kurzgeschlossen sein, entweder durch unsachgemäßes Löten oder durch fehlerhafte Bauelemente. Dies könnte dazu führen, dass sich die betroffenen Bauteile beim Einschalten stark erhitzen

_{Kurzschlüsse sind die Hauptursache für die meisten beschädigten PCB-Prototypen.}

2. Verpolung von PCB-Prototypen

Sobald Sie den Strom einschalten und einige logische integrierte Schaltungen (IC) mit entgegengesetzter Polarität eingelötet haben, gibt es kein Zurück mehr. Sie werden mit einem leisen Puff, einer winzigen Rauchwolke und dem bekannten beißenden Geruch begrüßt. Wenn Sie Glück haben, lassen sich die beschädigten Bauteile leicht entfernen. Andernfalls müssen Sie sich möglicherweise mit beschädigten Pads befassen.

Wenn es um die Handmontage geht, besteht zwangsläufig das Risiko menschlicher Fehler. Auch wenn Sie bereit sind, die Mehrkosten in Kauf zu nehmen, um eine Handvoll PCB-Prototypen maschinell zu bestücken – die manuelle Platzierung von Board-to-Wire-Steckverbindern kann auch schief gehen. Achten Sie stets darauf, dass jedes Bauelement richtig gepolt montiert wird.

3. Bestückte Bauteile

Es kann sehr frustrierend sein, Stunden mit der Fehlersuche zu verbringen, weil der Mikrocontroller nicht anspringt, nur um herauszufinden, dass der Lastkondensator des Quarzoszillators nicht bestückt wurde. Wenn Sie Hunderte von Bauteilen in einem neuen Entwurf einsetzen, kann es sein, dass Sie ein oder zwei Teile übersehen haben.

Beim PCB-Prototyping oder bei der Zusammenarbeit mit einem Dienstleister müssen Sie darauf achten, dass die Fertigung in der Lage ist, die Leiterplatte, die Sie herstellen möchten, mit den von Ihnen gewünschten Komponenten auch zu fertigen. Bevor Sie jedes einzelne Bauteil gegenprüfen, stellen Sie sicher, dass Sie die neueste Stückliste (BOM) zur Hand haben.

Vorsichtsmaßnahmen vor der Inbetriebnahme eines Leiterplatte-Prototyps

Auch wenn Sie glauben, Sie hätten alle wesentlichen Punkte beachtet: Wenn Sie den Einschalter betätigen, kann noch eine Menge schief gehen. Hier kann es sehr hilfreich sein, ein paar LEDs hinzuzufügen, die die verschiedenen Spannungspegel auf der Leiterplatte anzeigen. Sie erkennen sofort, ob der entsprechende Spannungsregler beim Anschalten aktiviert ist.

_{Messen Sie den Spannungspegel, um 100 % sicher zu sein.}

Auch wenn die LEDs eingeschaltet sind, sollten Sie die Spannung jedes Spannungsreglers messen, um zu bestätigen, dass sie den richtigen Wert haben. Mitunter kann ein partieller Ausfall einiger Komponenten das Spannungsniveau erheblich absenken, obwohl die Anzeige-LED leuchtet.

Sind eine oder mehrere LED-Anzeigen nicht aktiviert, unterbrechen Sie sofort die Stromversorgung zum Prototyp! Dies ist oft ein Anzeichen für ein defektes Bauteil. Oder aber Sie haben eventuell vergessen, einige Bauelemente einzulöten. Handelt es sich um Ersteres, werden Sie vermutlich feststellen, dass sich ein bestimmter Teil der Leiterplatte innerhalb kurzer Zeit anormal erwärmt.

Handelt es sich jedoch um ein fehlendes Bauteil, hilft ein Abgleich mit der Stückliste zur Identifizierung des fehlenden Teils. Die Vorbereitung Ihrer Platinen in Hinblick auf Leiterplattenfertigung erfordert einiges an Bedacht. Um sicherzustellen, dass Sie stets die aktuelle Stückliste zur Hand haben, benötigen Sie intuitive PCB-Design-Software wie Altium Designer^®, um die Stücklistenerzeugung zu automatisieren. In der Kombination mit Altium 365 steht Ihnen außerdem eine PCB-Cloud-Plattform für eine bessere Zusammenarbeit zur Verfügung.

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