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    Designtechniken, die Ihnen dabei helfen, mit der steigenden PCB-Komplexität Schritt zu halten

    July 15, 2017

    Ich weiß nicht, was diese Schaltung leistet, aber sie ist klein

     

    Haben Sie manchmal das Gefühl, dass sich das Leben sich schneller ändert als Sie folgenkönnen? Ständig diese neuen Ausdrücke, Apps, Frisuren usw. Neben Ihrem überholtenModegeschmack fallen Sie wahrscheinlich auch in Sachen komplexes PCB-Design zurück. Mitdem Internet der Dinge (IoT) und den Wearables steigen auch die Anforderungen an die PCB-Designs. Sie müssen die Designtechniken beherrschen, mit denen sich PCBs kleiner, schnellerund flexibler machen lassen. Neben dieser Beschäftigung mit Designentwicklungen müssen Siesich wahrscheinlich auch darin weiterbilden, wie die nötigen Techniken anzuwenden sind.

     

    Ein interessanter Kleidungstrend ist zur Zeit, dass alles irgendwie kleiner wird. Enge Shirts, kürzere Hosen und Röcke. Bei PCBs scheint sich dieser Trend fortzusetzen, denn auch die vernetzten Geräte werden kleiner und kleiner. Gestern musste ein Mikrocomputer in eine Armbanduhr passen, morgen vielleicht schon in eine Reißzwecke. Sie haben die Fähigkeiten für die Armbanduhr, aber die Reißzwecke ist eine ganz andere Sache. Wenn die PCBs weiter schrumpfen, müssen Sie hinsichtlich der Lösungen zum Verkleinern von Designs (wie etwa effizienten Fan-Outs und Sacklochbohrungen sowie vergrabenen Bohrungen) auf dem neuesten Stand sein.

     

    IC-Hersteller erfüllen die Nachfrage nach Kleinheit mit Gehäusen mit kleinerem Anschlussraster, was Ihr Leben komplizierter macht. Gehäuse wie etwa BGAs (Ball Grid Arrays) und QFPs (Quad Flat Packages) werden immer kleiner, was effizientere Fanout-Strategien notwendig macht.

     

    High Density Interconnect (HDI)-Platinen sind der Versuch, durch ein möglichst enges Zusammendrängen aller Teile Platz zu sparen. Um auch wirklich alles unterzubringen, werden Sie Sacklochbohrungen und vergrabene Bohrungen nutzen müssen, um effiziente Verbindungen auf der Platine sicherzustellen.

     

    Achten Sie dabei vor allem auf das Wärmemanagement. Ein Design, das vorher funktioniert hat, funktioniert vielleicht mit einem verkleinerten Layout nicht mehr. Prüfen Sie immer, ob Ihre Designs die Entwärmungs-Vorgaben auch mit einem kleineren Footprint erfüllen.

     

    small circular printed circuit board
    Wenn es schnell und klein werden soll, vergessen Sie nicht die Wärme
     

    Schneller

     

    Designtrends widersprechen einander oft, so wie Sie und diese Teenager, die einfach nicht von Ihrem Rasen wegbleiben können. Die Nachfrage nach schnelleren Schaltungen hat Designer dazu gebracht, leistungsfähigere ICs auf Ihren Platinen einzusetzen. Leistungsfähigere ICs aber sind für gewöhnlich größer und werden heißer.

     

    Während sich aktuelle Siliziumtransistoren hinsichtlich ihrer Größe dem Minimum annähern, müssen Chips in der Zukunft vielleicht wieder größer werden, um schneller zu werden. Wenn die Chips wachsen, wird die Beherrschung der oben erwähnten effizienten Designtechniken wichtiger.

     

    Sie wissen natürlich, dass mehr Geschwindigkeit auch mehr Wärme bedeutet. Heißere ICs benötigen Layouts für das Wärmemanagement, das perfekte Wärmeleitmaterial  und die ständige Verfolgung neuer Entwärmungs-Techniken.

     

    Umweltfreundliche PCBs 

     

    Haben Sie sich schon einmal gefragt, was mit all den T-Shirts passiert, die man nach einmaligem Tragen weggibt? Sie werden irgendwann nach Afrika geschickt und dort auf Altkleidermärkten billig verkauft. Wenn PCBs nach Übersee verschifft werden, verwendet man sie dort eher selten wieder. Viele PCBs haben zwar eine grüne Farbe, sind aber aus Umweltschutzsicht nicht besonders grün. Bei einer Prognose von 34 Milliarden vernetzten Geräten bis 2020 müssen PCBs bald umweltfreundlicher werden. PCB-Designer müssen sich schon in Kürze darauf einstellen, zwischen traditionellen Designentscheidungen und „grünen“ Optionen zu wählen.

     

    Aktuell werden Möglichkeiten erforscht, wie sich bio-basierte Materialien für PCB-Substrate nutzen lassen. Eine Vielzahl von Materialien kann in „grünen“ Substraten genutzt werden, die alle unterschiedliche mechanische Eigenschaften haben. Der Vorteil daran ist, dass Ihre Platine dadurch frei wählbare mechanische Eigenschaften wie Flexibilität, Festigkeit und so weiter bekommt. Der Nachteil ist allerdings, dass Designer bald vielleicht das Wissen darüber mitbringen müssen, worin der Unterschied zwischen Hühnerfeder-Fasern und Keratin-Fasern für ihre Substrate liegt.

     

    Dank bio-basierter Technologien können auch die Substrate unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. Mit den derzeit getesteten neuen Harzen können die Designer so spezifische Eigenschaften wie die Dielektrizitätskonstante für ihr Substrat festlegen. Ich persönlich weiß nicht, welche Dielektrizitätskonstante ich für welche spezifische Anwendung brauche. Sie etwa? Designer, die „grüne“ Substrate ausprobieren wollen, werden bald sehr viel mehr über Materialwissenschaft wissen müssen.

     

     Burning PCB
    Dies könnte die nächste IoT-Anwendung sein
     

    Weiterbildung

     

    Wer sich mit den jüngsten Entwicklungen und Blogs zum Thema modernste Designtechniken auseinandersetzt, hat bessere Chancen, moderne PCBs zu entwerfen. Allerdings sollten Sie Ihren Lesestoff durch strukturierte Weiterbildung ergänzen.

     

    Es wurde in letzter Zeit viel diskutiert, ob es einen Mangel an PCB-Designingenieuren gibt. Was auch immer Sie darüber denken, sind wir uns sicher darin einig, dass der Bedarf an komplexeren PCBs der Branche ihren Mangel an Fähigkeiten aufgezeigt hat. Selbst wenn Unternehmen Ingenieure einstellen, fehlen diesen oft die Kenntnisse für fortschrittliches PCB-Design. Genau diese Kenntnisse aber sind schwer zu erlangen. Aktuell müssen die meisten Designer sich das PCB-Design noch selbst aneignen. Das funktioniert noch, wird aber bald so kompliziert sein, dass Autodidakten mit den PCB-Vorgaben nicht mehr zurechtkommen werden. Allein durch Aus‑ und Weiterbildung von Designern lässt sich sicherstellen, dass sie die Fähigkeiten haben werden, die wachsende Nachfrage nach immer komplexeren PCB-Designs zu erfüllen.

     

    Die Welt des PCB-Designs wird immer schnelllebiger, und wer sich nicht anpasst, fällt zurück. Wenn Sie sich Sorgen machen, dass es Ihnen so gehen könnte, reden Sie mit Ihrem Vorgesetzten darüber, dass eine Weiterbildung über neue Designtechniken Ihnen allen für die Zukunft helfen könnte.

     

    Während ich mich auf der Hochschule durch mein Elektrotechnik-Studium quälte, genoss meine Schwester den weniger anstrengenden Kurs über Mode und Design. Natürlich half ich ihr bei den Mathe-Pflichtkursen, aber sie brachte im Gegenzug wenigstens meinen furchtbaren Modegeschmack auf ein erträgliches Niveau. Ihre PCB-Design-Software sollte wie meine Schwester sein und Ihnen den Weg durch unbekanntes Gebiet weisen. CircuitStudio kann genau das tun. Mit einer Dokumentation, die Dinge wie das interaktive Routing, den Einsatz von Sacklochbohrungen und vergrabenen Bohrungen und vieles mehr anschneidet, verhilft Circuit Studio Ihren Designs zu einem tollen Aussehen.

     

    Haben Sie mehr Fragen zu fortschrittlichen Designtechniken? Rufen Sie einen Experten bei Circuit Studio an.

     

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