Winkelmythen beim PCB-Routing: 45-Grad-Winkel versus 90-Grad-Winkel

Es spricht nichts gegen eine gesunde Debatte, ob es nun um den besten Pizzabelag geht oder darum, wer die philanthropischste Persönlichkeit ist. In der Welt der Leiterplatteneditoren dreht sich eine Debatte, die Designer und Forscher gleichermaßen plagt, um die Entscheidung, ob die Kupferspuren einer Leiterplatte in einem 45-Grad-Winkel gegenüber dem 90-Grad-Winkel-Leiterplattenrouting verlegt werden sollten, um Säurefallen und andere Designfehler zu vermeiden.

Bei der heutigen Ausstattung stellt sich jedoch heraus, dass es außer unter besonderen Umständen keine Rolle spielt, welchen Winkel Sie verwenden. Durch die Verwendung moderner PCB-Design-Software können Routing-Tools für jede Winkelwahl eingesetzt werden, die Sie mögen oder die für die Anforderungen Ihres Geräts notwendig ist.

Der Einfluss von rechtwinkligen Leiterbahnen auf die EMI-Emission

Ingenieure sind oft besorgt über rechtwinklige Leiterbahnen auf ihrer Leiterplatte, da elektromagnetische Störungen (EMI) an scharfen Kanten auftreten können. Die gängige Theorie ist, dass hochfrequente Signale Hochfrequenzstrahlung bei jeder 90-Grad-Drehung der Kupferbahn aussenden. Diese bloße Annahme reicht aus, damit die meisten Hardware-Designer alle rechtwinkligen Spuren aus ihrem Design eliminieren.

Die Theorie, dass Elektronen in einem Hochgeschwindigkeitssignal keine rechtwinkligen Kurven machen können, wurde jedoch von einem erfahrenen Elektroingenieur, Dr. Howard Johnson, widerlegt. Tatsächlich springen Elektronen schon bei kurzer Länge milliardenfach in verschiedene Richtungen; sie haben minimale Schwierigkeiten bei der Navigation in rechtwinkligen Kurven.

Es gibt natürlich eine Ausnahme, wenn Sie eine ultra-schnelle PCB-Grundplatte im Bereich von 10 GHz oder mehr entwerfen, oder wenn Sie mit Mikrowellen-Designs beschäftigt sind, die Leiterbahnen mit großen Breiten von 100 mils verwenden. In solchen extremen Anwendungen müssen Sie sich tatsächlich um 90-Grad-Ecken Sorgen machen. Andernfalls sollten sie kein großes Problem darstellen.

^{Machen Sie sich nur Sorgen um rechtwinklige Ecken im Ultra-Highspeed-Design.}

Um diese Debatte ein für allemal aufzulösen, wurde ein Test durchgeführt, um die ausgestrahlte Emission zwischen rechtwinkligen und 45-Grad-Ecken für Hochfrequenzsignale, für Signale bis zu 17ps Anstiegsimpuls, zu messen und zu vergleichen. Die Ergebnisse bestätigen das Argument von Dr. Howard Johnson, dass es innerhalb der Testgrenzen keinen Unterschied in den EMI-Emissionswerten zwischen rechtwinkligen und 45-Grad-Ecken gibt.

Warum sind 45-Grad-Ecken so weit verbreitet?

Das Urteil ist gefallen und es ist ungefährlich, rechtwinklige Bahnen in Ihrem Design zu verwenden, solange Sie nicht an Ultrahochfrequenz-Mikrowellen-Designs arbeiten. Der Mythos des 45-Grad-Winkelrouting ist endlich ausgeräumt. Aber wenn es zunächst ein Missverständnis war, warum integriert die Leiterplattendesign-Software weiterhin 45-Grad-Winkel in ihre Routingstrategie? Warum haben Leute überhaupt mit dem Routing mit 45-Grad begonnen?

Jeder Mythos hat einen Ursprung. Bei der Fräsung mit 45-Grad-Ecken lässt sich der Mythos auf die Zeit zurückführen, als die Leiterplattenfertigung noch nicht so weit fortgeschritten war wie sie es heute ist. Damals stellten rechtwinklige oder spitze Ecken eine realistische Bedrohung für die Herstellbarkeit dar. Scharfe Ecken konnten zu Säurefallen führen, wo einige der beim Ätzen verwendeten Säuren verweilten und das Kupfer an scharfen Ecken weiter korrodierten. Damals waren die Ingenieure auch besorgt, dass rechtwinklige Ecken nicht so stabil sind wie 45-Grad-Ecken und leicht abblättern.

Glücklicherweise gehören diese Sorgen der Vergangenheit an, denn die neue PCB-Herstellungstechnologie sorgt dafür, dass Ihre PCB-Grundplatte richtig geätzt wird, rechtwinklig oder nicht. Veteranen aus der Zeit der Vermeidung von rechtwinkligen Ecken nutzen nach wie vor 45-Grad-Winkel in heutigen Designs. Für viele von ihnen ist es jedoch eher eine Gewohnheit als eine Regel.

^{Scharfe Ecken verursachten früher Herstellbarkeitsprobleme.}

Warum bevorzuge ich Ecken mit einem 45-Grad-Winkel?

Trotz der Tatsache, dass es nicht schadet, rechtwinklige Ecken in meinem Design zu nutzen, stelle ich akribisch sicher, dass jede einzelne Ecke 45-Grad beträgt, bevor ich mein PCB-Layout zur Fertigung schicke. Das liegt nicht daran, dass ich ein RF-Designer bin - ich bin es nicht. Meine Besessenheit mit 45-Grad-Ecken ist ziemlich einfach zu erklären. Sie sehen, meiner Meinung nach, stylischer und viel schöner aus als 90-Grad-Ecken.

Einfach ausgedrückt, es ist eine Frage der persönlichen Präferenz. Schließlich ist Altium Designer^® bereits so konfiguriert, dass es 45-Grad-Winkelbahnen wunderbar routen kann, und ich sah keine dringende Notwendigkeit, diese Standardeinstellungen zu ändern. Nutzen Sie eine PCB-Design-Software, die alle Ihre Designvorlieben erfüllen kann.

Stören Sie sich an rechten Winkeln in Ihrem Leiterplattendesign? Sprechen Sie mit einem Altium-Experten über seine Meinung.