Previous Next

12.2 Bauteilplatzierung und Layout

Ein altes Sprichwort sagt, Leiterplattendesign besteht aus 90% Platzierung und 10% Leiterbahnverlegen (Routen). Zwar spielen die exakten Prozentzahlen keine Rolle, dennoch zeigt diese Darstellung, dass die Bauteilplatzierung bei weitem der wichtiste Aspekt dasrstellt.

Geeignetes Platzieren der Bauteile wird Ihre Layoutaufgabe um ein Vielfaches leichter machen und wird ebenfalls bessere Ergebnisse hinsichtlich des elektrischen Verhaltens ihrer Schaltung liefern. Schlechtes Bauteilplatzieren kann Ihre Routingaufgabe zu einem Albtraum werden lassen und wird auch zu einem schlechteren elektrischen Verhalten Ihrer Schaltung führen. Das kann so weit gehen, dass man Ihre Platine unter Umstanden gar nicht fertigen kann. Es gibt also einiges, über das man nachdenken muss, wenn man Bauteile platziert.

Jeder Designer wird wahrscheinlich seine eigenen Methoden des Bauteilplatzierens entwickelt haben und wenn sie den gleichen Schaltplan - egal wie einfach - 100 verschiedenen Designern geben würden, würden Sie exakt 100 unterschiedliche Leiterplattenlayouts erhalten. Es gibt also keinen absolut richtigen Weg um Bauteile zu platzieren. Dennoch helfen wenige, einfache Grundregeln, das Routen zu erleichtern und das bestmögliche elektrische Verhalten der Schaltung zu bewirken. Letzlich helfen diese Regeln auch, große, komplexe Projekte zu vereinfachen.

Im folgenden werden einige dieser Grundregeln für gutes Layout genannt:


Dies ist zwar keinen umfassende Checkliste, denn hier spielen viele unterschiedliche Faktoren hinein. Dennoch ist es ist ein guter genereller Leitfaden für professionelles Layout.

Gehen wir nun etwas mehr in's Detail. Wir hatten schon die Rastereinstellungen sowie die Leiterbahnbreiten und Padgrößen besprochen, die sollten Sie zuerst einstellen bzw. vordefinieren, bevor Sie irgend etwas anderes beginnen. Machen Sie von dieser Regel keine Ausnahmen.
Viele Leute fangen direkt mit "optimalem Platzieren" aller Komponenten an. Das kann für kleine Schltungen funktionieren, sie haben aber keine Chance, wenn Ihre Schaltungen komplexer werden und sich hunderte Bauteile auf viele dieser Blöcke verteilen. Warum ist das so? Nun, in solchen Situationen geht einem schnell der Platz aus, innerhalb dessen man seine Leiterbahnen verlegen kann. Wenn Sie alle Bauteilpositionen festlegen und dann versuchen alles auf einmal zu routen, kann es Ihnen leicht passieren, dass Sie sich in eine Sackgasse manövrieren. Wenn Sie andererseits die Bauteile zu weit auseinander platzieren, produzieren Sie wahrscheinlich ein Board mit ineffizienter Raumaufteilung. Kennzeichnend für einen unerfahrenen Designer ist ein Layout, das sehr viele Bauteile beinhaltet, die weit auf dem Board verteilt sind, mit vielen Durchkontaktierungen und tausenden kreuz und quer verlaufenden Leiterbahnen. Das kann funktionieren aber letzlich sieht es unschön aus, ist ineffizient und ist häufig auch teurer in der Produktion.

Der beste Weg das Layout zu beginnen ist es, zunächst alle Bauteile auf den Bildschirm zu bringen. Wenn Sie ein Leiterplattenlayoutsystem haben, das ein Schaltplanmodul beinhaltet, dann sagen Sie Ihrem Programm, dass alle Bauteile nun in das Leiterplattenlayout automatisch importiert werden sollen. Das wird auch noch später diskutiert. Wenn sie nur ein Layoutmodul (ohne Schaltplan) haben, dann müssen Sie jedes Bauteil einzeln aus der Bibliothek wählen und es von Hand platzieren.

Wenn alle Bauteile auf dem Bildschirm sichtbar sind, dann bekommen Sie einen ungefähren Eindruck davon, wie leicht sich all diese Bauteile innerhalb des Platinenumrisses Platzieren lassen. Wenn es den Eindruck hat, dass es sehr eng wird, sehen Sie schon, dass sie sich anstrengen müssen, indem Sie die Zwischenräume zwischen den Bauteilen eng halten und dass Sie das Verlegen der Leiterbahnen so effizient wie möglich gestalten müssen. Wenn Sie mehr Platz zur Verfügung haben, dann haben Sie es natürlich demgemäß einfacher.

Wenn Sie schon sehen, dass sie keine Chance haben, Ihre Bauteile innerhalb des Umrisses zu platzieren, dann müssen Sie wohl oder übel nochmals an Ihr "Zeichenbrett" gehen.

Analysieren Sie Ihren Schaltplan und entscheiden Sie, welche Teile des Designs Sie zu Funktionsblöcken zusammenfügen können. Oftmals ist dies offensichtlich. Sagen wir zum Beispiel, Sie haben einen komplex erscheinenden aktiven Filter in Ihrem Schaltkreis. Dieser würde typischerweise einen einzelnen Input haben und einen einzelnen Output. Aber er wird eine Fülle von Komponenten und Verbindungen als Teile beinhalten. Das ist ein klassischer Blockschaltkreis und ein Beispiel, das sich sehr gut dazu eignet, alle seine Bauteile an einem Platz auf der Platine. Nehmen Sie also all diese Teile und arrangieren Sie sie in einem eigenen kleinen Layout auf einem separaten Bereich Ihrer Leiterplatte.

Machen Sie sich jetzt noch keine Gadanken über die Frage, auf Ihrer Leiterplatte wo der Block letztendlich platziert ist. Sie müssen ebenfalls elektrisch sensible Teile Ihres Layouts innerhalb größerer Blöcke anordnen. Beispielsweise werden sich analoge und digitale Bestandteile Ihres Layouts nicht mischen und müssen körperlich und elektrisch voneinander getrennt werden. Ein anderes Beispiel ist hochfrequente Bauteile und welche mit hohen Strömen. Sie vertragen sich nicht mit sensiblen Schaltungen mit niedriger Frequenz oder niedrigen Strömen. Darüber später mehr.

Generell sollten Ihre Bauteile ordentlich aufgereiht sein. IC's in gleicher Richtung, Widerstände in Reihen, polarisierte Kondensatoren immer mit der gleichen Polrichtung, Stecker immer am Rand der Platine. Bedenken Sie natürlich immer, dass die elektrische Logik Vorrang hat vor schön angeordneten Bauteilen.

Symmetrie ist etwas sehr Schönes im Leiterplattenlayout. Es ist ästhetisch ansprechend und sieht irgendwie "richtig" aus.
Wenn Sie zwei Funktionsblöcke nebeneinander haben, die vollkommen unterschiedlich designt sind, so sticht dies unmittelbar in's Auge. Wenn Sie Ihre Bauteile clever platziert haben, ist 90% Ihrer Arbeit getan. die letzten 10% sind dann nur noch das tüpfelchen auf dem i. Gute Bauteilplatzierung ist ein wesentlicher Aspekt effizienten Arbeitens. Wenn Ihnen ihre Platzierung gefällt, dann können Sie beginnen, in den verschiedenen Funktionsblöcken zu routen. Wenn Sie das beendet haben, dann ist es oft ein Leichtes, sie als Ganzes zu bewegen und vernünftig zueinander auf der Leiterplatte zu platzieren.

Der Design Rule Check (DRC) wird später noch erwähnt, er stellt aber einen wichtigen Schritt dar, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatte korrekt funktioniert, bevor Sie sie in Produktion geben. Ein Design Rule Check prüft hauptsächlich die korrekte elektrische Verbindung (Anschluss) sowie korrekte Leiterbahnbreiten und korrekte Leiterbahnabstände.

Jemanden zu bitten, Ihr Design nochmals zu überprüfen, erscheint übertrieben bürokratisch ist aber sehr wertvoll. Egal, wie erfahren Sie im Leiterplattenlayout sind, es gibt immer etwas, das Sie vergessen haben. Ein zweites Paar Augen und eine andere Sicht der Dinge wird Probleme aufzeigen, an die Sie niemals gedacht hätten. Wenn Sie niemanden haben, der Ihr Design überprüft und wenn Sie auch kein DRC-Werkzeug haben, dann müssen Sie selber zur Tat schreiten. Drucken Sie Ihren Schaltplan aus und nehmen Sie einen Textmarker. Überprüfen Sie nun jedes elektrische Netz auf Ihrem Layout mit den Netzen im Schaltplan, Netz für Netz. Markieren Sie mit dem Textmarker jedes Netz auf dem Schaltplan, wenn Sie es im Layout vervollständigt haben. Wenn Sie fertig sind, sollten keine elektrischen Verbindungen im Layout übrig bleiben, die nicht im Schaltplan markiert wären. Sie können nun ziemlich sicher sein, dass Ihr Layout elektrisch korrekt ist.

Top Next

Navigator:

...
12 Leiterplatten-Layout-Tutorial
   12.1 Einführung
   12.2 Bauteilplatzierung und Layout
     12.2.1 Grundsätze des Routens
    ...
   12.3 Andere Lagen (Layer)
  ...


(c) 1989...3001 Ing.-Buero FRIEDRICH,  http://www.ibfriedrich.com