Kostensparende Designs entwerfen Ganzheitliche Gedanken eines Schaltungsentwicklers

Alfred Goldbacher, Ressortredakteur der Fachzeitschrift Elektronik
Alfred Goldbacher, Ressortredakteur der Fachzeitschrift Elektronik

Eine Elektroniksystem oder mobiles Endgerät ist faszinierend, aber nur wenige machen sich als Anwender Gedanken darüber, aus wie vielen Komponenten es besteht. Bedienelemente sind dabei ebenso wichtig wie das Gehäuse als Schutzhülle.

Wie einfach war es doch zu Zeiten, als eine Elektronik-Platine noch mit einer Verdrahtungslage arbeitete und mit Bauteilen zum Durchstecken und einem Wellenlötbad gefertigt werden konnte. Diese einfachen Platinen gibt es immer noch, aber viele Platinendesigns bestehen heutzutage aus mehreren – manchmal zweistelligen – Verdrahtungslagen und einer Reihe von Komponenten, die in verschiedene PCB-Lagen bereits eingebettet werden müssen. Die Platine ist also längst dem Status als schnöder Bauteilträger entwachsen und wird nicht selten von Fertigungsspezialisten produziert, die mit ihrer technischen Ausrüstung und ihrem Fertigungs-Know-how erst gewünschte Qualität sicherstellen.

So gesehen ist es heute für einen Leiterplattenentwickler beileibe nicht einfach, sich für sein Platinendesign die passenden Bauteile zusammenzusuchen. Selbst die einfach gestrickten Bauteile wie Induktivitäten oder Kondensatoren müssen nicht nur die klassischen Spezifikationen wie Spannungsfestigkeit oder CV-Produkt erfüllen, sondern auch mehr und mehr Vorgaben einhalten, die gemeinhin mit dem Schlagwort „Design for Manufacturability“ umschrieben werden. Bauteile müssen in diesem Sinne nicht nur zuverlässig über Jahre hinweg funktionieren, sondern auch so beschaffen sein, dass sie innerhalb der gesamten Fertigungskette möglichst wenig Kosten verursachen. Da kann es durchaus passieren, dass ein Steckverbinder mit Lötanschlüssen und Kabel zum Verbinden mit eingebetteten Platinen hinsichtlich der Stückkosten an sich günstiger, mit Blick auf die gesamte Fertigungskette aber die teurere Lösung darstellt.

Das mag dem Einkäufer in den jeweiligen Unternehmen nicht gefallen, aber es zeigt, dass die Auswahl geeigneter Bauteile nur einen Aspekt abdeckt, auf den ein Systementwickler achten muss. Vor allem aber wird die Platine an sich ein immens wichtiger Kostenfaktor, weil eine Leiterplatte mit mehr Lagen unter Umständen erst einmal mehr kostet, aber die Notwendigkeit weiterer Piggyback-Platinen – je nach Designspezifikation – überflüssig macht. Kostenbetrachtungen sind also eine immens komplexe Angelegenheit, und jeder Cent Ersparnis je Komponente kann sich bei einer entsprechenden Fertigungstückzahl schnell zu Tausenden von Euros summieren. In der Platine jedenfalls steckt ein beachtliches Einsparungspotenzial, wenn die benötigten Komponenten geschickt gewählt und die Fertigung der Platine einem absoluten Profi übertragen werden.

Das am 1. März d.J. erscheinende Elektronik-Sonderheft Components will Sie dabei unterstützen. Es berichtet u.a. über passive Bauelemente wie Kondensatoren, deren Kennwerte korrekt zu messen bisweilen gar nicht so einfach ist. Es wird aber auch der Entwurf von Aufbausystemen beschrieben, der ganz selten nur mit Standardkomponenten realisiert werden kann und deswegen eine intensive Zusammenarbeit zwischen Spezialisten verschiedener Disziplinen erforderlich macht. Und wäre das alles nicht schon komplex genug, muss man sich als Systemdesigner auch noch sehr genaue Gedanken darüber machen, in welchem Umfeld das spätere Endgerät zum Einsatz kommen wird und welche klimatischen Rahmenbedingungen dort herrschen könnten. Über allem schwebt dann immer noch das Damoklesschwert der Kostenvorgaben, die ein neues Gerät, Modul oder System einzuhalten hat, damit der Anbieter über Jahre hinweg schwarze Zahlen schreibt.