PCB-Bauteile erstellen und platzieren

Jedes elektronische Gerät benötigt gewisse PCB-Bauteile, um ordnungsgemäß zu funktionieren, und die Modelle für diese Komponenten müssen erstellt werden, bevor sie in CAD-Programmen genutzt werden können. Alle elektronischen Komponenten enthalten spezielle Datensätze, die in Schaltplansymbolen, im Footprint der Leiterplatte und in 3D-Modellen einer Komponente gespeichert werden. Diese Daten müssen in allen PCB-Komponenten enthalten sein, damit sie in einem PCB-Design angezeigt, platziert und mit Leiterbahnen versehen werden können. Die häufigste Frage dabei: Was genau sind die einzelnen Eigenschaften in einer Komponente und wie werden sie erstellt?

Das Erstellen von elektronischen Komponenten ist einfach und gelingt mit Standard-CAD-Tools. Die Komponentendaten werden durch das Einzeichnen spezieller Daten in einer CAD-Anwendung erstellt und anschließend zur Wiederverwendung in neuen Projekten in einer Bibliothek gespeichert. In diesem Artikel sehen wir uns genauer an, wie Leiterplatten-Bauteile angelegt werden und mit welchen CAD-Tools in Ihrer Designsoftware Sie Ihre Komponenten erstellen können.

Die benötigten PCB-Bauteile auswählen

Die Auswahl von Bauteilen ist Teil des Frontend-Entwicklungsprozess und ist vom Zugang zu den passenden Lieferkettendaten und Elektrospezifikationen Ihrer Komponenten abhängig. Alle Bauteile, die Sie für Ihre Leiterplatte auswählen, sollten lieferbar sein, d. h., sie sind auf Lager und bei autorisierten Händlern erhältlich. Außerdem brauchen Sie technische Daten für Ihre Bauteile, damit Sie CAD-Modelle, Simulationen und Gehäusedesigns nach Bedarf erstellen können.

Leider kann es sein, dass Sie beim perfekten Bauteil für Ihre Leiterplatte das Symbol oder den Footprint selbst anlegen müssen, und zwar von Hand in einem CAD-Tool. Eine PCB-Designsoftware enthält Tools, mit denen Sie die grundlegenden Bestandteile elektronischer Bauteilen erstellen und sie dann in Ihr PCB-Layout einfügen können.

Wichtige Daten in elektronischen Bauteilen

Die zwei grundlegenden Bestandteile eines Bauteils sind das Schaltplansymbol und der PCB-Footprint. Schaltplansymbole werden bei der Frontend-Entwicklung genutzt. Mit diesen werden die Verbindungen in Ihren Schaltplänen festgelegt und die entsprechenden Netze in Ihrem PCB-Layout definiert. Schaltplansymbole enthalten keine physischen Daten für das Design, sondern nur die stromführenden Verbindungen, die auf der Leiterplatte bereitgestellt werden müssen.

Der PCB-Footprint umfasst dagegen die physischen Daten, mit denen ein Bauteil in einer 2D-Zeichnung eingezeichnet werden kann. Mit den Daten in einem PCB-Footprint werden später Gerber-Dateien und Bestückungsdaten für Ihr PCB-Layout erstellt. Die Daten Ihres PCB-Footprints müssen die Pad- und Paketangaben in den Datenblättern Ihrer Bauteile genau wiedergeben.

In der folgenden Tabelle sind die Daten zusammengefasst, die in Schaltplansymbolen und PCB-Footprints enthalten sein müssen, damit ein Bauteil ordnungsgemäß in Ihren Schaltplänen und im PCB-Layout dargestellt werden kann.

Ein Großteil der Informationen im Schaltplansymbol wird automatisch auf den PCB-Footprint gespiegelt, wenn Sie den Footprint einer Komponente zuweisen. Sie müssen diese Informationen also nicht erst noch selbst in den Footprint kopieren. Wenn Sie das Schaltplan- und PCB-Layout während einer Designaktualisierung synchronisieren, werden die Informationen im Symbol außerdem an den Footprint übergeben. So stimmen die Komponentendaten in beiden Dokumenten stets überein.

Zum Schluss brauchen Sie für ein elektronisches Bauteil noch eine letzte wichtige Sache: das 3D-Modell. Dieses wird zwar nicht für die PCB-Fertigung benötigt, doch moderne Designs erfordern oft ein gewisses Maß an Mechanikprüfung und 3D-Visualisierung. MCAD-Tools können zum Gehäusedesign, zum Prüfen auf Kollisionen und zum Erstellen einer Leiterplattenform für das PCB-Layout genutzt werden.

• Weitere Informationen zum Erstellen von Schaltplansymbolen
• Weitere Informationen zur Nutzung eines Assistenten zum Erstellen von elektronischen Bauteilen

Bauteilbibliotheken anlegen

Nachdem Sie die Bauteile für eine Leiterplatte erstellt haben, werden diese üblicherweise in einer Bibliothek organisiert. Mit Bibliotheken können Elektronikentwickler alle nötigen Bauteildaten für ein PCB-Layout und die Schaltpläne in eine einzige Datei einbinden. Die Bauteildaten können Sie dann nach Bedarf mit Kollegen, Herstellern oder Kunden teilen.

Bibliotheken können Schaltplansymbole, Footprints oder vollständige Bauteile (Symbole und PCB-Footprints zusammen) enthalten. Viele Unternehmen, die tausende Bauteile für mehrere Projekte verwalten müssen, beschäftigen einen PCB-Bibliotheksverwalter in Vollzeit. Diese Person hat die Aufgabe, für die Aktualität und Richtigkeit aller Bauteildaten zu sorgen, die in neue Projekte eingefügt werden. Alle Bauteildaten müssen auf Richtigkeit und Aktualität geprüft werden, damit neue Designs bei Bedarf in großen Mengen bezogen werden können.

Nachdem die Bauteile erstellt und die Designdaten geprüft wurden, können Sie die Bauteile in Ihre Schaltpläne und Ihr PCB-Layout einfügen. Bibliotheken tragen entscheidend zur Richtigkeit und Aktualität der Bauteildaten in Ihren Designs bei.

• Weitere Informationen zu Ihren Bauteilbibliotheken
• Weitere Informationen über die Nutzung der Cloud zur Verwaltung von Bauteilbibliotheken

Komponentendaten im Schaltplan und im PCB-Layout

Nachdem Sie Ihre Bauteile und Bibliotheken erstellt haben, können Sie damit ein neues Projekt beginnen. Wenn Sie auf bestehende, überprüfte Bauteile setzen, sparen Sie viel Arbeitszeit beim Design. Wenn Sie ein Bauteil wiederverwenden wollen, rufen Sie es einfach aus den bestehenden Bibliotheken ab und platzieren Sie es im Schaltplan.

Wenn die Bauteile im Design über 3D-Modelle verfügen (normalerweise mit STEP-Dateien), kann das Design im 3D-Modus geprüft werden – oft direkt in Ihrer PCB-Designsoftware. Nachdem das PCB-Layout abgeschlossen ist, sollten Sie die Bauteile im Design auf mechanische Einschränkungen prüfen, damit es keine unerwünschten Kollisionen zwischen Bauteilen, Leiterplatte und Gehäuse gibt. Die besten PCB-Designtools prüfen Abstände und Interferenzen automatisch in 3D, indem sie 2D- und 3D-Designdaten direkt aus Ihren PCB-Bibliotheken abrufen.

• Weitere Informationen zur Erstellung von Schaltplänen für Ihre Leiterplatte
• Weitere Informationen zur Erstellung eines PCB-Layouts aus einem Schaltplan

Die umfassenden Designfunktionen von Altium Designer® vereinfachen Ihnen das Erstellen, Beziehen und Verwalten von elektronischen Bauteilen. Alle Benutzer in Altium Designer haben dabei mittels der Plattform Altium 365™ Zugriff auf einen eigenen Arbeitsbereich. Hier können Projekte, Bauteil-/Fertigungsdaten und sonstige Projektdokumentationen gespeichert und mit Kollegen geteilt werden. Altium Designer lässt sich auch in gängige MCAD- und Simulationsanwendungen integrieren. So können Sie auch die Systementwicklung angehen und die mechanischen Einschränkungen Ihres Gehäuses und Ihrer Komponenten berücksichtigen.

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