Leiterplatten-Design Die goldenen Regeln gelten unverändert

Trotz steigender Halbleiter-Integration und System-on-Chip-Lösungen benötigt jedes Elektronikprodukt immer noch eine individuell konzipierte Leiterplatte. Sie ist die flexibelste Komponente, die alle Bauelemente zu einem System zusammenfügt. Die folgenden Ausführungen fassen einige der goldenen Regeln des Leiterplatten-Designs zusammen.

Die goldenen Regeln (Bild 1) lassen sich prinzipiell bei jedem Projekt anwenden und sind als Hilfe für jeden Entwickler gedacht. Die folgenden Tipps für Elektronikentwickler sind weder chronologisch noch nach Wichtigkeit geordnet; sie können zusammen genommen aber einen entscheidenden Unterschied bei jedem Design ausmachen.

Regel 1: Das passende Raster auswählen

Das Raster sollte sich für möglichst viele Bauelemente eignen und durchgängig verwendet werden. Obwohl der Einsatz mehrerer Raster attraktiv erscheint, sollte dies bereits zu Beginn des Layouts durchdacht werden, um Schwierigkeiten zu vermeiden und die Leiterplattenfläche maximal ausnutzen zu können. Viele Bauteile sind in unterschiedlichen Gehäusegrößen verfügbar, so dass das jeweils am besten geeignete verwendet werden sollte. Wird nicht auf ein Rastermaß standardisiert, so macht man sich das Leben schwerer als notwendig.

Regel 2: Alle Leiterbahnen so kurz und direkt wie möglich

Das klingt banal und offensichtlich, aber diese Regel sollte bei jedem Designschritt beachtet werden – selbst wenn dadurch Teile des Layout zur Optimierung von Leitungslängen zu überarbeiten sind. Dies gilt besonders bei analogen und sehr schnellen digitalen Schaltungen, wo Impedanzen und parasitäre Effekte die Systemleistung beeinträchtigen können.

Regel 3: Für Stromversorgung und Masse immer eine Versorgungslage

Die meisten PCB-Designpakete erlauben das einfache Einfügen von Zuleitungen aus diesen Versorgungslagen. Durch große Kupferflächen wird eine möglichst effektive Stromversorgung mit minimaler Impedanz und geringem Spannungsabfall sowie entsprechender Rückleitung sichergestellt. Wenn möglich, sollten mehrere Versorgungsleitungen im gleichen Leiterplattenbereich verlaufen. Beachten Sie, dass – wenn die Versorgungslage einen großen Teil einer Lage überdeckt – dies eine positive Auswirkung auf das Übersprechen zwischen den darunterliegenden, parallel verlaufenden Leitungen haben kann.

Regel 4: Gruppieren zusammengehöriger Bauelemente und dafür benötigter Testpunkte

Die zu einem Operationsverstärker gehörenden diskreten Bauelemente wie Abblockkondensatoren und Widerstände sollten beispielsweise nahe bei diesem Bauteil platziert werden. Dies hilft dabei, die Leitungslängen gemäß der Regel 2 kurz zu halten, und erleichtert zudem auch den Test und die Fehlersuche.

Regel 5: Verwenden von Leiterplatten-Nutzen

Dies geschieht beispielsweise, indem man die neu erstellte Schaltung mehrfach auf einer größeren Leiterplatte unterbringt. Orientiert man sich dabei an einer für die Maschinen des Leiterplattenherstellers optimalen Größe, so lassen sich damit die Fertigungskosten reduzieren. Er muss also wissen, welche Nutzengröße der Fertigungsdienstleister bevorzugt. Nach Anpassung seiner Designregeln sollte der PCB-Designer anschließend darauf achten, dass er sein Design möglichst oft in der bevorzugten Leiterplattengröße unterbringen kann.