Warum Sie bei mehreren Design-Konfigurationen mit PCB-Bestückungsvarianten arbeiten sollten

Vor Jahren habe ich an einem Design gearbeitet, das von einer bestehenden Leiterplatte kopiert wurde. Dabei gab es leider ein Problem. Einige Schaltungen in meinem Layout entsprachen nicht denen, die der Ingenieur auf seinem Schaltplan hatte. Dies sorgte für reichlich Verwirrung. Wir konnten das Problem schließlich auf einige Änderungen zurückführen, die an der Platine vorgenommen worden waren, nachdem das Design freigegeben und bereits an den Hersteller weitergereicht worden war. Eine unbeabsichtigte Änderung an der Platine bei der Erstellung einer Bestückungsvariante ließ sich nicht mit dem Schaltplan abgleichen. Probleme dieser Art können sich während der manuellen Kontrolle der Bestückungsvarianten einschleichen. Dadurch können sich Designs verzögern, oder noch schlimmer, ein Fehler kann unentdeckt bleiben, wodurch eine fehlerhafte Leiterplatte produziert wird.

Was sind die PCB-Bestückungsvarianten und warum sind sie notwendig?

Es ist allgemein üblich, eine Leiterplatte so zu konzipieren, dass sie im Bestückungsprozess für mehrere Anwendungen unterschiedlich konfiguriert werden kann. Diese unterschiedlichen Konfigurationen werden als Bestückungsvarianten bezeichnet. Ein Beispiel hierfür wäre das Design einer Netzteilplatine, die mit unterschiedlichen Spannungen betrieben werden kann. Durch eine Änderung der verwendeten, nicht verwendeten oder sogar abgeänderten Teile während der Bestückung wird festgelegt, wie die verschiedenen Versionen der Netzteilplatine erstellt werden.

Beim Design einer Platine, die für Bestückungsvarianten vorgesehen ist, ist es wichtig, die Metallelemente des Schaltkreises (Pads, Leiterbahnen, Füllbereiche usw.) so anzuordnen, dass sie sich für alle vorgeschlagenen Konfigurationen eignen. Auf diese Weise können die verschiedenen Konfigurationen alle aus demselben ursprünglichen Leiterplatten-Design erstellt werden. Dies verringert nicht nur Ihr Arbeitsaufkommen, sondern senkt auch die Kosten für Platinenherstellung und Lagerung.

^{Jede PCB-Bestückungsvariante erfordert ihre eigene Dokumentation.}

Probleme beim manuellen Erstellen und Dokumentieren von Bestückungsvarianten

Ursprünglich mussten PCB-Designer bei der Arbeit mit mehreren Varianten eine separate Datenbank für die einzelnen Designs erstellen, um jede Konfiguration zu belegen. Der Grund dafür ist, dass jede Bestückungsvariante eine eigene Dokumentation erfordert. Allerdings konnte diese Methode auch zu Design-Fehlern führen.

Da jede separate Design-Datenbank das ursprüngliche Leiterplatten-Design enthält, wird es in allen Varianten-Datenbanken repliziert. Es ist zwar eine gute Design-Praxis, eine Vorlage für das ursprüngliche Leiterplatten-Design zu haben, doch es kann auch problematisch sein, wenn diese Vorlage in jeder Kopie einer Variante enthalten ist. Wenn Sie nämlich das ursprüngliche Leiterplatten-Design in einer Variante abändern, haben Sie auf einmal verschiedene Kopien des ursprünglichen Leiterplatten-Designs, selbst wenn es ein Versehen war. Sie wissen dann möglicherweise nicht mehr, welche Variante die richtige ist. Offensichtlich ist dies ein Problem, wenn Ihre ursprüngliche Leiterplatte als Basisdesign für alle Bestückungsvarianten dient. Dies wird noch schlimmer, wenn eine Änderung zu einer defekten Verbindung im Schaltplan führt. Das habe ich vor vielen Jahren selbst erlebt.

Unter dem Strich erhöht sich durch diese potenziellen Probleme und das Verwalten mehrerer Kopien ein und derselben Design-Datenbank Ihre Arbeitsbelastung. Jedes Mal, wenn eine Basisplatine absichtlich verändert wird, müssen diese Änderungen in jede Variantendatenbank kopiert werden. Dies ist zeitaufwändig und erfordert eine immense Konzentration, um sicherzustellen, dass die Design-Integrität zwischen den Datenbanken gewahrt bleibt.

^{PCB-Bestückungsvarianten ermöglichen das Konfigurieren ein und derselben Platine für verschiedene Anwendungen.}

Ein Varianten-Manager vereinfacht den Prozess

Ein Varianten-Manager in Ihrer CAD-Anwendung vereinfacht das Erstellen und Verwalten verschiedener Bestückungsvarianten, indem Sie alle Arbeiten innerhalb einer Basis-Datenbank ausführen können. Wenn Sie eine Variante anlegen, können Sie bestimmte Teile kennzeichnen, die verwendet, nicht verwendet oder verändert werden sollen. Der Varianten-Manager bietet Ihnen auch die Möglichkeit, Ausgaben wie etwa Formen einer Baugruppe und die Stückliste zu ändern, um den Status der geänderten Teile widerzuspiegeln.

Darüber hinaus können Sie innerhalb der Design-Hauptdatenbank mehrere Bestückungsvarianten anlegen. Dies beseitigt die Probleme mit der Verwaltung mehrerer Datenbanken und die Fehler, die damit einhergehen. Am wichtigsten dabei ist, dass Sie Ihre Arbeitsbelastung im Rahmen halten.

Die Verwendung eines Varianten-Managers in Ihrer CAD-Anwendung ist von großem Vorteil, wenn Sie laufend mehrere Bestückungs-Konfigurationen erstellen. Es mindert die Fehlerwahrscheinlichkeit und reduziert Ihre Arbeitsbelastung und bietet Ihnen eine bessere Gesamtübersicht über Ihre Designs. Außerdem können Sie damit alle Varianten in ein und derselben Datenbank speichern. Eine professionelle PCB-Design-Software wie Altium Designer kann Sie dabei unterstützen.

Haben Sie eine Frage zu Bestückungsvarianten? Dann sprechen Sie mit einem Experten bei Altium.