PCB-Konstruktion

Überblick zum PCB-Design | Technischer Leitfaden von Kingfield
Das PCB-Design ist der grundlegende Prozess zur Erstellung einer Bauplanung für elektronische Schaltungen – die Umwandlung von Schaltplänen in physische Layouts, die die Montage von Bauteilen, die elektrische Verbindung und eine optimale Leistung ermöglichen. Im Folgenden finden Sie einen prägnanten, branchenorientierten Überblick, der auf Elektronikentwickler, F&E-Teams und Einkaufsspezialisten zugeschnitten ist und auf den Herstellungsmöglichkeiten von Kingfield basiert.

1. Kernziel des PCB-Designs

Elektrische Schaltpläne in ein herstellbares physikalisches Layout umwandeln.
Signalintegrität, Stromverteilung und thermisches Management für einen zuverlässigen Gerätebetrieb sicherstellen.
Größe, Gewicht und Kosten optimieren, wobei die technischen Anforderungen erfüllt werden.

2. Wichtige Designphasen

2.1 Schaltplanerfassung
Aufgabe: Verwenden Sie EDAtools, um die Verbindungen der Bauteile zu zeichnen.
Kritischer Schritt: Überprüfen Sie die Bauteilwerte, Footprints und elektrischen Regeln, um Kurzschlüsse oder inkompatible Teile zu vermeiden.
2.2 Bauteilebibliothek und Footprint-Auswahl
Bauteil-Footprints: Definieren Sie die physikalischen Abmessungen der Bauteile, um die Kompatibilität mit der Bestückung sicherzustellen.
Kingfield-Support: Zugriff auf unsere Standard-Bauteilebibliothek sowie Erstellung individueller Footprints für spezialisierte Bauteile.
2.3 Leiterplattenlayout-Design
Kernkomponenten:
Leiterbahnrouting: Verbinden Sie Bauteilflächen mit Kupferleiterbahnen.
Platzierung der Pads: Bauteile so anordnen, dass sie für die Fertigung (DFM), thermische Effizienz und einfache Montage geeignet sind.
Schichtaufbau: Mehrlagige Leiterplatten (2-lagig, 4-lagig, 8-lagig und mehr) für dichte Layouts oder Hochfrequenzanwendungen entwerfen.
Masse-/Versorgungsflächen: Dedizierte Schichten für Masse und Strom hinzufügen, um Störungen zu reduzieren und die Stabilität zu verbessern.
2.4 Designregelprüfung
Aufgabe: Layout anhand von Herstellungsbeschränkungen überprüfen, um Fehler bei der Fertigung oder Bestückung zu vermeiden.
Kingfield-Standard: DRC gemäß IPC-2221 (Leiterplattendesign-Normen) und unseren Produktionsfähigkeiten.
2.5 Gerber-Datei-Erstellung
Ausgang: Gerber-Dateien (Branchenstandardformat) + Stückliste (BOM) + Bestückungsdateien für die Leiterplattenfertigung und -bestückung exportieren.
Anforderung von Kingfield: Gerber-Dateien mit eindeutigen Lagenbezeichnungen, Lötstopmaske und Beschriftungsdetails.

3. Gängige Arten von Leiterplattendesigns

4. Kritische Designüberlegungen

·Leiterbahnbreite/Abstand: Entsprechend IPC-Standards, um die Herstellbarkeit sicherzustellen.
·Bauteilabstand: Vermeiden Sie Überfüllung, um Lözzugang und Wärmeableitung zu gewährleisten.
·Thermisches Management: Platzieren Sie Leistungskomponenten mit ausreichendem Abstand oder Kühlkörpern.
·Prüfpunkte: Fügen Sie Prüfflächen für die Nachmontageinspektion hinzu.
·Biegeradius: Bei flexiblen Leiterplatten den Mindestbiegeradius einhalten, um Leiterbahnbeschädigungen zu vermeiden.

5. Kingfields Unterstützung bei der Leiterplattenentwicklung

· DFM-Prüfung: Kostenlose Designprüfungen vor der Produktion, um Probleme bei der Herstellbarkeit zu erkennen.
· Individuelle Entwicklungsleistungen: Komplette Entwicklung von R&D-Prototypen bis zur Serienproduktion in hohen Stückzahlen.
· Kompatibilitätsgarantie: Abstimmung des Designs auf unsere Bestückungsfähigkeiten.
· Schnelle Iteration: Unterstützung bei Designänderungen für Prototypen, um die Markteinführungszeit zu verkürzen.

Egal, ob Sie ein bestehendes Design optimieren oder eine neue Leiterplatte von Grund auf erstellen möchten – Kingfields technische Expertise stellt sicher, dass Ihr Design herstellbar, zuverlässig und kosteneffizient ist. Kontaktieren Sie unser Team, um Ihre Projektanforderungen zu besprechen!

PCB-Design-Workflow | Schritt-für-Schritt-Anleitung von Kingfield

Im Folgenden finden Sie einen strukturierten, anwendbaren PCB-Design-Workflow, der auf bewährten Industrieverfahren (IPC-Standards) und den Fertigungsmöglichkeiten von Kingfield basiert – zugeschnitten auf Elektronikentwickler, F&E-Teams und Einkaufsspezialisten.

1. Vorbereitung vor der Konstruktion
·Anforderungen definieren: Technische Spezifikationen, Formfaktor (Größe/Gewicht), Umgebungsbedingungen (Temperatur, Vibration) und Fertigungsbeschränkungen klar festlegen.
·Schaltplanerfassung: Mithilfe von EDA-Tools die Verbindungen der Bauteile zeichnen; Bauteilenummern, Werte und Footprints einbeziehen.
·Beschaffung und Überprüfung der Bauteile: Verfügbarkeit der Bauteile bestätigen und Footprints validieren, um Probleme bei der Bestückung zu vermeiden.
·Elektrische Regelnüberprüfung: Kurzschlüsse, inkompatible Bauteile oder fehlende Verbindungen vor dem Layout korrigieren.

2. PCB-Layout-Design
2.1 Festlegen der Designparameter
PCB-Größe, -form und Schichtenaufbau definieren.
Fertigungsregeln festlegen: Leiterbahnbreite/Abstand, Bohrlochgrößen, Pad-Abstände.
2.2 Bauteilplatzierung
Platzieren Sie zuerst kritische Bauteile für einen optimalen Signalfluss.
DFM-Prinzipien befolgen: Vermeiden Sie Überfüllung, gewährleisten Sie Zugang zum Löten und trennen Sie leistungsstarke/wärmegenerierende Bauteile.
2.3 Leiterbahnverlegung
Signalbahnen verlegen: Länge und Breite optimieren.
Bevorzugen Sie Differenzialpaare und Hochfrequenzbahnen für die Signalintegrität; fügen Sie Masseflächen hinzu, um Störungen zu reduzieren.
Vermeiden Sie scharfe Winkel und sich kreuzende Leiterbahnen.
2.4 Designregelprüfung
Führen Sie die DRC durch, um die Übereinstimmung mit den Layoutregeln zu überprüfen.
Fehler beheben, um die Herstellbarkeit sicherzustellen.

3. Post-Layout-Optimierung und Verifikation
· Thermische Analyse: Simulation der Wärmeverteilung und Anpassung der Bauteilplatzierung/Kühlkörper bei Leistungsschaltungen.
· Signalintegritäts-(SI-)Simulation : Hochfrequenzsignale auf Reflexion, Übersprechen oder Verzögerung prüfen.
· DFM-Prüfung: Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Kingfield, um Probleme zu identifizieren und die Montage zu optimieren.
· Lötstopplack und Beschriftungslack-Setup: Bauteilbeschriftungen, Logos und Testpunkte hinzufügen; Lötstopplacköffnungen definieren.

4. Dateiausgabe und Übergabe an die Fertigung
·Erstellung der Produktionsdateien: Exportieren Sie Gerber-Dateien, BOM (Stückliste) und Pick-and-Place-Dateien (für die Bestückung).
·Dateiüberprüfung: Das Team von Kingfield prüft die Dateien auf Kompatibilität mit unseren Fertigungs-/Bestückungsprozessen.
·Prototypenbestellung: Senden Sie die Dateien zur Prototypenfertigung ein (3–7 Werktage), um Form, Passform und Funktion zu testen.

5. Prototypentest und -iteration
·Funktionstest: Überprüfen Sie die elektrische Leistung des Prototyps.
·Design-Iteration: Layout basierend auf Testergebnissen anpassen.
·Endgültige Designfreigabe: Optimiertes Design für die Serienproduktion genehmigen.

Kingsfields Unterstützung während des gesamten Prozesses
·Vor-Design: Kostenlose Anforderungsanalyse und Unterstützung bei der Beschaffung von Komponenten.
·Layout-Phase: DFM-Prüfungen und individuelles Schichtaufbau-Design für Hochfrequenz-/flexible Leiterplatten.
·Dateiübergabe: Eingesetzte Ingenieure überprüfen Produktionsdateien und beheben Kompatibilitätsprobleme.
·Prototyping: Schnelle Prototyp-Laufzeiten + Testunterstützung zur Beschleunigung der Iteration.

Dieser Workflow stellt sicher, dass Ihr Leiterplattendesign herstellbar, zuverlässig und kosteneffizient ist – vom Konzept bis zur Serienproduktion. Kontaktieren Sie das technische Team von Kingfield, um Ihren Entwicklungsprozess zu optimieren!

Bei Kingfield verbinden wir Branchenexpertise, IPC-Konformität und fertigungsgerechtes Design, um Leiterplatten anzubieten, die Leistung, Kosten und Skalierbarkeit optimal kombinieren. Unsere ganzheitlichen Entwicklungsdienstleistungen decken Prototypen, Großserienfertigung und spezialisierte Anwendungen ab – gestützt durch mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Starr-, Flex- und Starr-Flex-Leiterplatten.

1. Kundenspezifisches PCB-Design

Schaltplanerstellung: Wandeln Sie Ihre elektrischen Konzepte in für EDA geeignete Schaltpläne um (Altium/Cadence/KiCad).

Bauteilauswahl und -beschaffung: Nutzen Sie unser globales Lieferantennetzwerk für geprüfte und nachverfolgbare Bauteile.

Layout-Design: Optimiert für Signalintegrität, thermisches Management und platzsparende Konstruktion.

Schichtaufbau-Engineering: Maßgeschneiderte Schichtaufbauten für mehrlagige Leiterplatten (2–32 Lagen) und Hochfrequenzanwendungen.

2. Spezialisierte Konstruktionslösungen

3. Designverifikation und Optimierung

Elektrische Regelanalyse (ERC): Kurzschlüsse, inkompatible Komponenten und Verbindungsfehler beseitigen.

Designregelanalyse (DRC): Überprüfung anhand von Fertigungsvorgaben (Leiterbahnbreite, Abstände, Bohrlochgrößen).

Signalintegritäts- (SI-) Simulation: Prüfung von Hochfrequenzsignalen auf Reflexion, Verzögerung und Übersprechen.

Thermische Analyse: Optimierung der Wärmeverteilung für leistungsstarke Bauteile.

4. DFM-Prüfung und Dateivorbereitung

Kostenlose DFM-Prüfung vor der Produktion, um Probleme bei der Herstellbarkeit bereits im Vorfeld zu erkennen.

Erstellung produktionsfertiger Dateien: Gerber, BOM, Bestückungsdatei und Montagezeichnungen.

Dateiprüfung zur Sicherstellung der Kompatibilität mit den Fertigungs-/Montageprozessen von Kingfield.