12.2.1 Grundsätze des Routens
Nun wollen wir uns mit einigen grundsätzlichen Regeln des Routens beschäftigen. Das Routen der Leiterbahnen wird oftmals auch als "tracking" bezeichnet. Routen ist der Prozess des Verlegens von Leiterbahnen auf der Leiterplatte, um die Bauteilbeinchen (genauer: ihre Pads) miteinander zu verbinden. Eine elektrische Verbindung zwischen zwei oder mehr Pads wird als ein "Netz" bezeichnet.
- Halten Sie die Netze so kurz wie möglich. Je länger die gesamte Leiterbahnlänge ist, umso größer sind Widerstand, Kapazität und Induktivität - alles eher unerwünschte Effekte.
- Verlegen Sie Leiterbahnen mit 45° Winkeln. Vermeiden Sie rechte Winkel und verwenden Sie keine Winkel größer als 90°. Das ist wichtig für ein professionelles Erscheinungsbild Ihres Layouts. Die Softwaresysteme haben zumeist eine Funktion um 45° Winkel zu generieren. Machen Sie also Gebrauch davon, besser gesagt stellen Sie diese Funktion gar nicht ab. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung haben rechte Winkel keinen messbaren Einfluss auf das elektromagnetische Verhalten der Schaltung oder andere Einflüsse. Der Grund, rechte Winkel zu vermeiden ist viel einfacher, es sieht nicht gut aus und es kann auch bei der Herstellung der Leiterplatte zu unerwünschten Effekten kommen.
- Vergessen Sie schön abgerundete Leiterbahnecken. Sie sind schwierig und zeitaufwändig zu realisieren und bieten keinen realen Vorteil. Bleiben Sie bei den 45° Winkeln. Abgerundete Leiterbahnen gehören in die Mottenkiste der auf Folien aufgerubbelten oder selbstklebenden Druckvorlagen.
- Winden Sie Ihre Leiterbahnen um die Leiterplatte herum. Gehen Sie nicht direkt von Punkt zu Punkt, wenn auch diese Technik auf den ersten Blick als effizienter erscheinen würde. Doch es gibt gute Gründe, warum man diese Technik nicht verwenden sollte. Erstens ist es hässlich, und das ist immer ein wichtiger Punkt im Leiterplattenlayout. Zweitens ist es nicht genug "raumeffizient", wenn Sie zum Beispiel weitere Signalbahnen auf anderen Lagen platzieren wollen.
- Schalten Sie ihr elektrisches Raster auf "snap to center" oder auf "snap to nearest". Lassen Sie die Software die Zentren der Pads oder die Leiterbahnenden automatisch für Sie finden. Das ist gut, wenn Sie Pads und Leiterbahnen haben, die nicht auf Ihrem gerade eingestellten snap grid liegen. Wenn Sie diese Optionen nicht gerade eingeschaltet haben, dann müssen Sie Ihr snap grid so weit reduzieren, bis Sie ein Raster haben, das für alle Elemente passt. Viel mehr Aufwand als nötig. Es gibt eigentlich keinen Grund, warum man diese Option abschalten sollte.
- Schließen Sie eine Leiterbahn immer in der Mitte eines Pads an. Legen Sie eine Leiterbahn nicht gerade eben an das Pad. Es sieht erstens liederlich und unprofessionell aus. Zweitens könnte das Programm denken, dass Sie eigentlich gar keine elektrische Verbindung herstellen wollen. Ein vernünftiger Einsatz des snap grid und des elektrischen Rasters wird Ihnen helfen, all dies zu vermeiden.
- Verwenden Sie möglichst einen durchgehenden Leiterbahnzug für ein Signal. Stückeln sie nicht viele Leiterbahnelemente aneinander. Es macht zwar keinen Unterschied hinsichtlich des Aussehens, allerdings werden Sie bei späterem Editieren der Leiterbahn Probleme haben, wenn Sie etwa den gesamten Leiterbahnzug verbreitern wollen. Dann müssen Sie nämlich alle Segmente einzeln editieren. In diesem Fall ist besser, den gesamten Leitebahnzug zu löschen und neu zu zeichnen. Es dauert unter Umständen einige Sekunden aber es lohnt sich. Andere Leute, die Ihr fertiges Board betrachten, werden es zwar nicht merken, aber SIE wissen es. Das sind Feinheiten, die gutes Leiterplattenlayout ausmachen.
- Achten Sie darauf, das Leiterbahnen exakt mittig durch die Zwischenräume hindurchgehen und nicht nach rechts und links abweichen. Verwenden Sie wieder das exakte snap grid und stellen Sie damit sicher, dass Sie das jederzeit hinbekommen. Wenn eine Leiterbahn nicht genau mittig zwischen Pads oder Bauteilen hindurch läuft, verwenden Sie das falsche Raster. Warum brauchen Sie das? Es schafft größtmögliche Klarheit und sieht ordentlich aus.
- Führen Sie nur eine Leiterbahn zwischen 100thou - Pads hindurch es sei denn es wäre absolut nicht anders möglich. Nur auf großen und sehr engen Designs sollten Sie es in Erwägung ziehen, zwei Leiterbahnen dazwischen zu legen. Drei Leiterbahnen zwischen solchen Pads sieht man dann und wann auch, aber man hat sehr geringe Toleranzen.
- Für große Ströme verwenden Sie mehrere Durchkontaktierungen pro Durchgang, wenn Sie die Signallagen durchkontaktieren. Das reduziert die Impedanz von Leiterbahn und Versorgungslage.
- "Ziehen" sie Leiterbahnen nicht zu Winkeln, die von der 45°-Regel abweichen.
- Verwenden Sie das "necking down" (vgl. Kap. 12.1.8) wenn Sie zwischen Lötfüßchen hindurch gehen.
- Wenn Ihre Power- und Masseleitungen kritisch erscheinen, routen Sie sie zuerst. Wählen Sie die Versorgungsleitungen so breit wie möglich.
- Führen Sie Power- und Masse- Leitungen eng beieinander und führen Sie sie nicht gegenläufig zueinander. Es verhindert Induktionsschleifen und ermöglicht effizienten Bypass.
- Halten Sie die Dinge symmetrisch.
- Lassen Sie keine nicht angeschlossenen Kupferflächen ("dead copper") zurück. Schließen Sie sie enweder an Masse an oder löschen Sie sie weg ("rub out").
Wenn Sie eine nicht durchkontaktierte zweiseitige Leiterplatte layouten, dann beachten Sie folgendes:
- Nicht verzinnte Durchkontaktierungen (DuKos) verlangen eine gelötete Verbindung nach Ober- und Unterseite.
- Platzieren Sie keine Vias unter Bauteilgehäusen. Wenn Sie bestückt sind, kommen Sie dann nicht mehr an die Durchkontaktierungen heran. Auserdem können elektrische Konflikte mit dem Bauteil entstehen.
- Versuchen Sie durchgesteckte Bauteilbeinchen als DuKo zu verwenden. Es reduziert die Zahl der DuKos. Bedenken Sie , dass jede Duko zwei Lötpunkte auf Ober-und Unterseite erfordert. Das macht Ihre Leiterplatte weniger zuverlässig ausserdem ist sie schwieriger zu bestücken.
Gutes Routen der Versorgungsleitungen (links). Schlechtes Routen der Versorgungsleitungen (rechts)
Gut geroutet (links) und schlecht geroutet (rechts)
Navigator:
...
12.2 Bauteilplatzierung und Layout
12.2.1 Grundsätze des Routens
12.2.2 Abschließende Arbeiten
...
12.3 Andere Lagen (Layer)
...
(c) 1989...3001 Ing.-Buero FRIEDRICH, http://www.ibfriedrich.com