Regeln für die Layouterstellung von Leiterplatten unter schulischen Bedingung



1. Randbedingungen, die im Vorfeld geklärt werden müssen:

  • Leiterplatte
  • Material einlagig, zweilagig usw.
  • Leiterplattenabmaße
  • Platzierung
  • Bauteile so platzieren, dass:
    • kurze Leitungen/ Leiterbahnen entstehen.
    • die Hin- und Rückleiter gleichlang sind.

Tipp:

  • Bei der Platzierung der Bauteile am übersichtlichen Schaltplan orientieren.
    Eventuell im Schaltplan die Verbindungen optimieren.
  • Steuerstromkreise und Arbeitsstromkreise auf der Leiterplatte räumlich trennen.
  • Lage der Anschlüsse und Art der Anschlüsse
  • Position der Bedienungselemente, wenn Printbefestigung vorgesehen sind.
  • Lage der Bauteile z.B. genügend Abstand bei Wärmeentwicklung
  • Position und den Platz für die Positionierung eines Kühlkörpers vorsehen.


2. Grundregeln

  • Immer den größtmöglichen Abstand zwischen den Tracks, Pads, Vias, Mounting, Holes, usw. wählen.
  • Ursprung des Layouts unten links.
  • Abstand der Bauteile zur Kontur 1mm.
  • Testpunkte vorsehen.
  • Passermarke(n) für die Justierung der Belichtungsfolien, Schablonen, Lagen usw. vorsehen.


3. Leiterbahnen


Leiterbahnführung

  • wenn möglich, nur waagerecht, senkrecht oder 45°.
  • Mitten durch ein Bauteil.
  • Bei 90° aufeinander stoßenden Leiterbahnen sind Dreiecke vorzusehen.
  • Besonders wichtig bei höherer Strombelastung.

Leiterbahnbreite

  • Faustregel für Leiterbahnen: so breit, wie möglich- so schmal, wie nötig:
  • Signalleitungen: 0,8mm oder 0,6mm
  • Power-Versorgungsleitungen 1,3mm
  • Bei einer Kupferdicke von 35µm und einer Temperatur von 40°C kann in einer 1,3mm breiten
  • Leiterbahn ein Strom von 6A fließen. Sollten größere Ströme oder andere Temperaturen auftreten überprüfen Sie die Leiterbahnbreite mit dem Diagramm (s. Seite Leiterbahnbreiten)
  • Abstand der Leiterbahnen (Space) zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen. Der Mindestabstand ist:
  • 0,5mm bei 20V.
  • 3mm bei 230V.


4. Lötaugen/ Pads


Faustregel: Bohrungsdurchmesser mal 2

  • Z.B. Lötauge für die Anschlüsse von Standardbauelemente haben einen
  • Innendurchmesser von 0,8mm. Der Außendurchmesser ist dann 1,6mm.
  • Für die Handbohrung sollte aber einen Innendurchmesser von 0,6mm
  • gewählt werden. Dadurch zentrieren sich die Bohrer besser.

Somit gilt:

  • Standardlötauge für 0,8mm- Bauelemente: 1,6mm/ 0,6mm
  • Standardlötauge für 1mm- Bauelemente: 2mm; besser ist 2,4mm/ 0,6mm
  • Standardlötauge ab 1,3mm- Bauelemente: 2,6mm; besser ist 3,0mm/0,6mm
  • Bei ICs : 1,6mm/0,6mm in Ausnahmefällen auch kleiner.


5. Weitere Design-Regeln:


Blickrichtung beim Designen: Jeder Layouter muss entscheiden, ob er von der Bestückungsseite (BS)/ TOP durch eine durchsichtig gedachte Platine oder von der Lötseite (LS)/ Bottom layouten will. Der Text auf der Kupferfläche muss in beiden Fällen lesbar sein.Das heißt, beim Layouten von der Bestückungsseite muss die Schrift spiegelverkehrt sein.
Die Maße aller Bauelemente müssen bekannt sein: Anschlüsse und Gehäusegrößen. Die Datenblätter der Bauteile geben Aufschluss darüber.
Das Layouten erfolgt normalerweise im Zoll-Rastermaß (1,27mm): 1/10tel Zoll = 2,54mm, 1/20stel Zoll= 1,27mm usw.. Ausnahmen sind Bauelemente mit metrischen Anschlüssen.
Möglichst viel Kupfer stehen lassen z.B. durch große Massefläche (Groundplanes) und große Flächen für Versorgungsspannungen (Powerplanes) usw.
Entstörkondensatoren 100nF/ Keramik so nah, wie möglich an den Versorgungsanschlüssen der ICs platzieren. Das gilt auch für Elkos und Tantals.
Um Brücken zu vermeiden können Leiterbahnen mittig unter Bauteilen wie Widerständen, Kondensatoren, usw. hindurchgeführt werden.
Als Drahtbrücken für unvermeidbare Leiterbahnkreuze können 0Ohm Widerstände verwendet werden.
Schwere Bauelemente so layouten, dass sie beim Bestücken auf die Leiterplatte aufgesetzt werden können. Das gibt diesen Bauteilen einen besseren Halt. Eventuell eine Befestigung (Kabelbinder) vorsehen.