PCB-Design-Handbuch für Entwickler: Teil 1 – Das Team

Einführung

Welche Personen sind am PCB-Design- und Entwicklungsprozess beteiligt? Sicherlich werden nicht alle Aufgaben beim Erstellen eines PCB-Layouts von nur einer einzigen Person erledigt. Es gibt viele technische und wissenschaftliche Disziplinen, die genutzt und gemanagt werden müssen, um Ihre Vision zum Leben zu erwecken. Als Projektentwickler besteht Ihre erste Aufgaben darin, das richtige Team zu bestimmen.

PCB-Design-Handbuch für Entwickler, Teil 1: Das Team

Dieser Abschnitt aus dem PCB-Design-Handbuch für Entwickler stellt dabei den ersten Teil einer kostenlosen PCB-Design-Buchreihe dar. Es ist als unterstützender Guide gedacht, sowohl für Anfänger/Studierende als auch für erfahrene Elektronikentwickler.

Die Buchreihe vermittelt Ihnen ein erstes Verständnis für die Methoden, Phasen und Vorgehensweisen bei der Herstellung einer Leiterplatte (PCB) aus der Perspektive eines Entwicklers. Von der Konzeption bis zur Lieferung der vollständig bestückten Leiterplatte führen wir Sie durch die grundlegenden Designphasen mithilfe von Online-PCB-Designsoftware sowie bewährten Branchenpraktiken, die auf Ihre speziellen Anforderungen zugeschnitten werden können.

Das Team

Teil Ihres Teams können dabei die folgenden Mitarbeiter sein (siehe Abbildung 1):

Abbildung 1: Grundlegende Organisation des PCB-Designteams.

Elektronikentwickler

Das sind Sie selbst: Ja, Sie als PCB-Designer haben das Sagen und müssen sowohl die Ausführung Ihrer eigenen Aufgaben als auch die Leitung der unten aufgeführten PCB-Designteams unter einen Hut bringen, um diese Leiterplatte erfolgreich zum Leben zu erwecken. Sie sind außerdem für das Endprodukt der Leiterplatte verantwortlich. Denn auch die endgültige Abnahme und Genehmigung gehört in Ihren Zuständigkeitsbereich. Die Verantwortung liegt also bei Ihnen.

Der Erfolg Ihres Produktdesignzyklus hängt von Ihrer Fähigkeit ab, interne als auch externe Ressourcen effektiv zu verwalten. Dazu gehört auch die clevere Nutzung der vielen kostenlosen Softwaretools für PCB-Entwickler.

ERP-/MRP-System

Mit der Warenwirtschaftsplanung (ERP) und der Materialbedarfsplanung (MRP) fängt alles an. Dies ist i.d.R. eine interne Ressource. Vom ersten Konzept bis zum Endprodukt spielt Ihr ERP-/MRP-System eine bedeutende Rolle im Design und der Entwicklung Ihrer Prozesse und Planungen. Denn die meisten Softwaretools, die Ihr Team für das Design und die Entwicklung Ihrer Produkte verwendet, sind direkt mit Ihrem MRP-PCB-Materialsystem verbunden.

Das Altium-Designer-Buch verfügt über ein Lieferantenverknüpfungssystem, das über eine offene Datenbankkonnektivität (ODBC) eine direkte Verbindung zu Ihrem ERP-/MRP-System herstellen kann. Diese Verbindung zu externen Lieferressourcen zusammen mit einer Schnittstelle zur Komponenten-Datenbank Ihres Unternehmens, ermöglicht Ihnen eine nahtlose Integration all Ihrer Daten innerhalb einer Lieferkette.

PCB-Designer CID+

Dieses Teammitglied (auch eine interne Ressource) sollte mit allen Aspekten des Design- und PCB-Layoutprozesses vertraut sein. In einigen Fällen müssen Sie dieser Person womöglich nur den vollständigen Schaltplan und die Stückliste übergeben. Der PCB-Designer erledigt dann den Rest für Sie, einschließlich der Verwaltung des gesamten Prozesses. So haben Sie wiederum die Freiheit, sich auf andere projektbezogene Aufgaben zu konzentrieren.

Der PCB-Designer versteht im Idealfall die elektrischen Eigenschaften der Schaltungen und weiß auch, wie er die für die Herstellung und Montage einer Leiterplatte erforderlichen Unterlagen erstellt und anwendet. Darüber hinaus sollte der Designer auch vertraut sein mit der Materialkunde in Bezug auf die Leiterplattenherstellung sowie mit den Prozessen für die Leiterplattenbestückung.

Es wäre ideal, einen Designer zu haben, der eine der folgenden Zertifizierungen besitzt: CID (Certified Interconnect Designer- Basic) oder CID+ (Advanced) von IPC – Association Connecting Electronics Industries. CID und CID+ sind wertvolle professionelle Referenzen, die in der ganzen Elektronikbranche anerkannt sind. Altium Designer^® in den Händen eines erfahrenen PCB-Designers liefert all die PCB-Designtools, um die gewünschten Ergebnisse für ein fertiges PCB-Designbuch zu erzielen.

(Hinweis: Wenn Sie nicht mit einem PCB-Designer zusammenarbeiten,  müssen Sie sich auf Ihren Mechanikentwickler verlassen. Dieser muss nicht nur in der Lage sein, ein PCB zu entwerfen, sondern sich auch ausreichend auskennen auf dem Gebiet der externen Fertigung und Bestückung als auch hinsichtlich des Dokumentationsprozesses.)

PCB-Designer 2 / Bibliothekar

Sie haben womöglich ein Unternehmen mit mehreren PCB-Designern. Der zweite PCB-Designer verfügt vielleicht über ein CID-Zertifikat (oder auch nicht). Lernen Sie also zunächst die Stärken und Schwächen Ihrer PCB-Designteams kennen und weisen Sie die Aufgaben dann entsprechend zu. Sie können einem Junior-PCB-Designer vielleicht die Aufgabe übertragen, die Bibliothek des Unternehmens zu verwalten; womöglich haben Sie dafür aber auch einen eigenen Bibliothekar.

Ihre Bibliothek enthält die vollständigen Daten zu den Komponenten, die für das Design verwendet werden, sowie Schaltplansymbole, PCB-Footprints, 3D-Modelle und die zugehörige Dokumentation für das Starr-Flex-PCB-Design. Dies ist ein grundlegendes Element bei der Entscheidung über Erfolg oder Misserfolg Ihrer Designs. Es müssen entsprechend Richtlinien für die Herstellung, Verwaltung und Speicherung der Bibliothek festgelegt werden.

PCB-Dienstleiterunternehmen

Ihr Unternehmen verfügt möglicherweise nicht über genügend Ressourcen, um ein Projekt mit einer Vielzahl von Leiterplatten durchzuführen. Sie benötigen also gegebenenfalls die Hilfe eines PCB-Servicebüros, um solch ein großes Projekt zu realisieren. Ein Servicebüro besteht normalerweise aus hochqualifizierten PCB-Designern mit langjähriger Erfahrung in der Branche.

Die angebotenen Dienste können dabei von Servicebüro zu Servicebüro variieren. Einige haben sich vielleicht ausschließlich auf Designdienste spezialisiert, während andere schlüsselfertige Dienstleistungen anbieten, bei denen diese auch für die Lieferung des fertigen Leiterplattenprototyps und der bestückten Leiterplatte verantwortlich sind.

Wählen Sie also sorgfältig aus, welche Designs Sie einem externen Unternehmen übergeben möchten. Selbst wenn Sie das Design auslagern, muss jemand diese externe Ressource weiterhin verwalten. Beispielsweise muss sichergestellt werden, dass die Lieferung eines Designpakets und einer fertigen Baugruppe problemlos erfolgt und nicht etwa doch noch interne Nacharbeiten erforderlich sind, was sich wiederum auf Ihren Design-Zeitplan negativ auswirken würde.

Mit den Funktionen zum Exportieren und Verpacken der Dateipakete im Altium Designer-Buch können Sie Ihren externen Designressourcen einen vollständigen Satz der benötigten Informationen bereitstellen.

Mechanikentwickler

Ihre Mechanikentwickler sind schon früh am Designprozess beteiligt. Sie helfen beispielsweise bei der Entwicklung von Modellen für das anfängliche Konzept des PCB-Gehäuses. Diese Person arbeitet eng mit dem PCB-Designer zusammen, um sicherzustellen, dass die Verbindung der Leiterplatte mit dem Gehäuse den Anforderungen des Designs entspricht.

Der Designprozess kann in dieser Hinsicht unerbittlich sein, da Änderungen an der Form, der Passform und der Funktion der Leiterplatte oft während des gesamten Designvorgangs auftreten können. Der Austausch der Daten zwischen dem PCB-Designer und dem Mechanikentwickler muss also fast nahtlos erfolgen. Altium bietet Ihnen mehrere Ausgabeformate für die Anbindung an die Maschinenbauwerkzeuge und liefert auch das Draftsman-Tool, das von einem Mechanikentwickler verwendet werden kann, um die Dokumentation zu erleichtern.

Einkauf

Ihre Einkaufsabteilung ist eine wichtige Schnittstelle zu Ihren externen Ressourcen. Der Einkauf verwaltet (und bezahlt) die Fertigung, Bestückung, schlüsselfertige Lösung, die Vertreiber elektronischer Komponenten und auch die Testeinrichtungen und Testgeräte. Ihre Einkaufsabteilung sollte also in der Lage sein, Ihnen Informationen über und Zugang zu einer Vielzahl von externen Ressourcen zu liefern. Das wiederum sollte es Ihnen ermöglichen, die eigenen kurz- und langfristigen Ziele besser und effizienter zu erreichen.

Eine Altium-Designer-Viewer-Lizenz kann dabei für Ihre Einkaufsabteilung sehr wertvoll sein. Denn so kann die Abteilung problemlos auf all die Dinge zugreifen, die sie gegebenenfalls für die Kommunikation mit jenen externen Ressourcen benötigt – beispielsweise Stücklisten oder auch andere (Daten-)Ausgabeformate.

Bestückung vor Ort

Diese Abteilung sollte über hochqualifizierte Mitarbeiter verfügen, die eine bestückte Leiterplatte in ihrer Ganzheit herstellen können. Nutzen Sie diese also für die Bestückung des Prototypen. So können Probleme mit der Platzierung schon in den frühen Phasen des Designprozesses entdeckt und gelöst werden. Diese spezifische Zusammenarbeit ist von großer Bedeutung, sowohl während der gesamten Platzierung als auch bei der Identifizierung von Problemen mit ordnungsgemäßer Dokumentation, die wiederum den Designzeitplan nicht behindern sollte.

Eine Altium-Designer-Viewer-Lizenz kann von der Bestückungsverwaltung vor Ort verwendet werden, um Zugriff auf die Dokumentation zu erhalten und sich besser auf den Beginn der Bestückung vorbereiten zu können.

Qualitätskontrolle

Ihre Qualitätsabteilung kann Hand in Hand mit Ihren externen Fertigungs- und Bestückungsressourcen arbeiten. So lässt sich sicherstellen, dass eine fertige Baugruppe auch den Produktspezifikationen entspricht. Eine gut ausgestattete QS-Abteilung verfügt über die relevanten Ressourcen, um die eingehenden bestückten Leiterplatten ordnungsgemäß zu prüfen.

Die zuvor erwähnte IPC bietet Unternehmen dabei alles, was für diese Aufgaben erforderlich ist – beispielsweise die gesamte Dokumentation, Trainings und Zertifizierung. Sie verfügen damit auch über eine Reihe von Normvorgaben, die das Zusammenspiel mit der Fertigung und Montage erleichtern.

Ort der Leiterplattenherstellung / Ort der Leiterplattenbestückung

Wählen Sie diese mit Bedacht. Mit Unterstützung Ihrer Einkaufsabteilung sollten Sie viele Auswahlmöglichkeiten haben. Preisgestaltung, Lieferzeit und Verfügbarkeit der Komponenten und Materialien sind dabei nur einige der Faktoren, welche die Bereitstellung einer unbestückten Leiterplatte oder sogar einer vollständigen Baugruppe verhindern können.

Einige Anbieter sind auf verschiedene Bereiche spezialisiert, z. B. auf die schnelle Entwicklung von Prototypen, auf große Bestellungen mit langen Lieferzeiten oder auf eine Vielzahl von Kombinationen von Dienstleistungen, die unter dem Sammelbegriff „schlüsselfertige Lösungen” zusammengefasst werden.

Das Altium Designer-Buch bietet Ihren PCB-Designteams die Möglichkeit, eine breite Palette von Dateiformaten für das PCB-Design und die Bestückung zu exportieren. Variieren Sie Ihre Auswahl und entwickeln Sie erfolgreiche Beziehungen zu Fertigungs- und Montagebetrieben, damit die Erwartungen von beiden Seiten erfüllt werden.

Erweitertes Testen

Wenn Sie erweiterte Tests für eine Leiterplatte benötigen, denken Sie bitte auch daran, dass je nach Art des erforderlichen Tests ein (manchmal sogar erheblicher) zusätzlicher Zeitaufwand hinsichtlich des Designzyklus entstehen kann.

Mit einer Designumgebung wie Altium Designer können Sie bereits früh im Designzyklus eine echte Dokumentation bereitstellen, frühzeitig Angebote konfigurieren und all jene Änderungen zeitnah weiterleiten, die sich möglicherweise auf die endgültige Lieferung getesteter PCBs auswirken könnten.

Zusammenfassung

Das Organisieren und Koordinieren aller Aktivitäten und Aufgaben für das Produktdesign kann, gelinde gesagt, ein gewaltiges Unterfangen darstellen. In der Fortsetzung dieses Leitfadens werden wir Ihnen daher bewährte Methoden und Prüfverfahren für das Design an die Hand geben, die Ihren Erfolg bei der Lieferung des gewünschten fertigen Designs steigern.

Genau zu verstehen, welche Rollen einzelne Teammitglieder im Design- und Entwicklungsprozess der mehrlagigen Leiterplatte haben, ist für den Erfolg des Projekts von entscheidender Bedeutung. Die Mitglieder Ihres Teams müssen darüber hinaus über die richtigen Werkzeuge verfügen, um ihre Aufgaben gut erfüllen zu können.

Interne Teammitglieder haben eigene Werkzeuge für ihre individuellen Aufgaben. Externe Mitglieder verfügen ebenfalls über Werkzeuge, die Ihnen jedoch unbekannt sind. Um erfolgreich zu sein, müssen die Externen also mit den Werkzeugen und der Umgebung des internen Teams vertraut sein und auch entsprechend kommunizieren können.

Angesichts der breiten Palette an verfügbaren Werkzeugen auf dem Markt – sowohl für professionelles PCB-Design als auch professionelle PCB-Entwicklung – ist es unerlässlich, dass alle Werkzeuge über ein breites Spektrum hinweg nahtlos integriert werden können. Altium Designer bietet eine derartige Umgebung.

Darüber hinaus ist Altium Designer nicht nur ein Werkzeug für Entwickler. Die einheitliche Umgebung zusammen mit den Funktionen für die Zusammenarbeit können auf jede Organisation zugeschnitten werden, sei es ein Startup oder ein global agierendes Unternehmen. Altium Designer bietet dabei eine flexible Lizenzierungsumgebung, die an die Anforderungen jedes Unternehmens angepasst werden kann.

Nützliche Links:

Lizenzierung

Altium Designer Lizenzierungssystem

Lizenzierungssystem – FAQs

Altium Designer Viewer

Zusammenarbeit

Erste Schritte mit dem kollaborativen PCB-Design

ECAD/MCAD-Kollaboration

Zusammenarbeit – Häufig gestellte Fragen

Kostenlose Testversion von Altium Designer