Konstruieren Sie Ihre Kleinplatine in Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Erstellt: October 10, 2021
Erste Schritte beim Entwurf von Kleinbaugruppen

Große Leiterplatten, kleine Leiterplatten und alles, was dazwischen liegt, könnten auf den ersten Blick den Eindruck erwecken, als benötigten sie ganz unterschiedliche Layout-Funktionen. Eine EDA-Software sollte Ihr Freiheitsgerade bei der PCB-Entwicklung jedoch nicht von dessen Größe abhängig machen. Ganz gleich, ob Sie eine große oder eine kleine Platine konstruieren müssen, eine Entwicklungsumgebung mit hochwertigen CAD-Werkzeugen hilft Ihnen, die Arbeit schnell zu erledigen und Ihren Entwurf zur Produktionsreife zu bringen.

Kleine Leiterplattendesigns sind viel einfacher zu erstellen, wenn Sie qualitativ hochwertige CAD-Tools wie Altium Designer verwenden. Die PCB-Design- und Layout-Funktionen in Altium Designer lassen sich an Leiterplatten jeder Größe, Form, Dicke, Kupferstärke und Basismaterial anpassen. Darüber hinaus hilft die DRC-Engine in Altium Designer sicherzustellen, dass Ihr Layout den grundlegenden elektrischen und mechanischen Design-Regeln entspricht. Hier erfahren Sie, wie Sie mit dem kompletten PCB-Design-Werkzeugkasten von Altium Designer hochwertige Platinen jeder beliebigen Größe entwerfen können.

ALTIUM DESIGNER

Die einzige EDA-Plattform für große und kleine Leiterplatten sowie Platinen mit hoher Bauteiledichte für eine Vielzahl von Elektronikanwendungen.

Je kleiner eine Leiterplatte wird, desto enger wird das Layout und desto schwieriger wird die Entflechtung. Um Probleme mit der Signalintegrität, Kurzschlüsse bei der Bestückung, mechanische Komplikationen und ein schlechtes Routing zu vermeiden, benötigt der Entwickler die volle Kontrolle über seine Layout-Tools und den darin definierten Design-Regeln. Einige Designprogramme erzwingen gleiche Regeln, Routing-Einstellungen, Abstände und Lagenaufbauten – egal wie groß die Leiterplatten sind.

Altium Designer ist anders. Die Layout- und Entflechtungsfunktionen in Altium Designer wurden für die Arbeit mit Platinen jeder Größe und Packungsdichte konzipiert. Der Konstrukteur hat volle Kontrolle über die Online-DRC-Engine, die es ihm ermöglicht, anwendungsspezifische Design-Regeln für kleine, kompakte Leiterplatten zu spezifizieren. Die Designwerkzeuge von Altium Designer sind die ideale Lösung, wenn Sie für das Design und Layout einer Kleinbaugruppe verantwortlich sind.

Erste Schritte beim Entwurf von Kleinbaugruppen

Zwar gibt es keine bestimmte Größe, die eine Platine als „klein“ qualifiziert, aber kleinere PCBs weisen in der Regel einige gemeinsame Merkmale auf:

  • Sie neigen dazu, kleinere SMD-Bauteile zu verwenden (0402, 0201-Gehäuse sind üblich).
  • Die Packungsdichte ist tendenziell höher und die Leiterbahnbreite potenziell niedriger.
  • Integrierte Schaltungen werden zunehmend kleiner.
  • Die Platinenform und -dicke weicht u. U. vom Standard ab.
  • Durchgangs- und Montagebohrungen haben oft geringere Durchmesser.
  • Die Leiterbahnlängen zwischen den Bauteilen sind kürzer.
  • Masse-/Signallagen werden ggf. zugunsten von Polygonzügen verworfen, um eine höhere Routingdichte in internen Schichten zu ermöglichen.

Da bei diesen Boards möglicherweise speziellere Layouttechniken und -praktiken zum Einsatz kommen, benötigen Entwickler Werkzeuge, die ihnen die volle Kontrolle über verschiedenste Designaspekte geben. Dazu gehören Abstände, Bohrungsdurchmesser, Leiterbahnbreiten, Impedanztoleranzen und vieles mehr.

Behalten Sie die Kontrolle über Ihr Kleinplatinenlayout

Dank des vielseitigen PCB-CAD-Werkzeugsortiments lassen sich alle relevanten Aspekte der Leiterplattenerstellung kontrollieren. Durch Einstellen der richtigen Abstände und geeigneter Leiterbahnbreiten sowie das Erstellen von Via- und Padstack-Schablonen können Sie ein kompaktes Leiterplattenlayout entwerfen, das Ihre Anforderungen in Sachen Abstände und Bestückungsdichte erfüllt und allen Anwendungsbedingungen und Design-Regeln genügt.

Design und Layout von Kleinleiterplatten in Altium Designer

Altium Designer vereinfacht die Leiterplattenentflechtung bei hoher Leitungsdichte und die Anordnung von Abschirmungen mit hochwertigen CAD-Tools.

Kleinleiterplatten haben eine hohe Bauteildichte

Beim Verkleinern einer Leiterplatte erhöht sich zwangsläufig auch die Bauteildichte im Leiterplattenlayout. Zudem kommen sich die Bauelemente mitunter so nahe, dass sie sich mechanisch (oder gar elektrisch) gegenseitig stören. Dies kann Kurzschlüsse bei der Montage verursachen, zu Problemen mit der Signalintegrität führen oder die Entflechtung quasi unmöglich machen, ohne die Leiterbahnbreite zu verringern oder die Platine zu vergrößern.

Wenn Sie Komponenten in einer HDI-Leiterplatte layouten, benötigen Sie Funktionen zur Regelprüfung, die Ihnen helfen, unbeabsichtigte Interferenzen und Abstandsverletzungen zu erkennen. Jede HDI-Platine muss den DFM-Richtlinien des jeweiligen Herstellers genügen, und die Überprüfungswerkzeuge der Design-Regeln sollten es Ihnen ermöglichen, eigene Layout- und Routing-Regeln zu definieren. Diese Tools sollen die Regeln auch während der Entflechtung automatisch überprüfen und nicht erst, wenn das PCB-Layout fertig ist.

DRCs für Kleinleiterplatten in Altium Designer

Ganz gleich, ob Sie eine Leiterplatte mit hoher Packungsdichte oder nur eine sehr kleine Baugruppe für herkömmlichen Fertigungsverfahren entwerfen, die Online-DRC-Engine in Altium Designer hilft Ihnen, ein Layout zu erstellen, das alle Designanforderungen erfüllt. Die CAD-Funktionen in Altium Designer sind direkt in der Online-DRC-Engine eingebunden, wodurch sichergestellt wird, dass Ihr Layout Ihren Design- und Fertigungsanforderungen entspricht und gleichzeitig die benötigte Bauteil- und Leiterbahndichte beibehält.

PCB-Design für eine Kleinbaugruppe

Kleinbaugruppen wie dieser Leistungsregler lassen sich mit Altium Designer entwerfen.

Weitere Tools für das Design kleiner Leiterplatten

Es gibt noch weitere wichtige Merkmale, die für die Konstruktion hochwertiger Leiterplatten von Bedeutung sind, einschließlich kleiner Leiterplatten und Designs mit hoher Packungsdichte. Zusätzlich zu den standardmäßigen ECAD-Funktionen benötigen die Konstrukteure die volle Kontrolle über den Lagenaufbau, Ebenen- und Polygondesigns und die Bauteilorientierung, um sicherzustellen, dass alles auf eine kleine Platine passt. Am Ende der Konstruktion muss alles im Leiterplattenlayout schnell auf Herstellbarkeit geprüft und Fertigungsunterlagen erstellt werden.

Altium Designer vereint all diese Funktionen und viele weitere in einem einzigen Programm. Während andere EDA-Plattformen diese wichtigen Funktionen auf verschiedene Anwendungen aufteilen, bietet Altium Designer Ihnen in einer einzigen Anwendung und in einem einheitlichen Workflow Zugriff auf alles, was Sie brauchen. Mit Altium Designer gelingt Ihr nächstes PCB-Design von der Idee bis zum fertigen Produkt.

Die Vorteile regelbasierter Funktionen in Altium Designer

Die regelbasierte Design-Engine in Altium Designer ist der Klebstoff, der alle Designfunktionen in ein einziges Programm integriert. Der umfassende Werkzeugkasten in Altium Designer prüft während der Designerstellung alle Aspekte Ihrer Schaltpläne und Layouts gegen Ihre Design-Regeln, was Ihnen hilft, Fehler frühzeitig in der Entwurfsphase zu erkennen. Gleichzeitig bleiben Sie so bei der Erstellung Ihres Leiterplattenlayouts produktiv.

Design kleiner Leiterplatten in Altium Designer

Kompletter Schaltplanentwurf, PCB-Layout und Bauteilbeschaffung in Altium Designer.

Ob Sie nun großformatige oder äußerst kompakte Leiterplatten entwerfen müssen, mit den umfangreichen CAD-Tools in Altium Designer können Sie qualitativ hochwertige PCB-Layouts konstruieren und die Fertigung der Platinen optimal vorbereiten. Die Funktionen von Altium Designer für das Leiterplattendesign bieten Ihnen alles, was Sie brauchen, um Spitzentechnologie zu entwickeln und Ihre neuen Designs für die Serienfertigung fit zu machen.

Altium Designer auf Altium 365 bietet ein bisher nie dagewesenes Maß an Integration in der Elektronikindustrie. Bislang war diese Art der Integration ausschließlich der Welt der Softwareentwicklung vorbehalten, sodass Entwickler nun von zu Hause aus arbeiten und ein noch nie dagewesenes Maß an Produktivität erreichen können.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was man mit Altium Designer auf Altium 365 machen kann. Auf der Produktseite finden Sie eine ausführlichere Beschreibung der Funktionen bzw. eines der On-Demand-Webinare.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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