Wenn es um Leiterplatten geht, verwechseln Anfänger oft „PCB-Schaltpläne“ und „PCB-Designdateien“, obwohl sie sich tatsächlich auf unterschiedliche Dinge beziehen. Das Verständnis der Unterschiede ist der Schlüssel zur erfolgreichen Herstellung von Leiterplatten. Um Anfängern dies zu erleichtern, erläutert dieser Artikel die wichtigsten Unterschiede zwischen PCB-Schaltplänen und PCB-Design.

Was ist PCB
Bevor wir auf den Unterschied zwischen Schaltplan und Design eingehen, muss zunächst geklärt werden, was eine Leiterplatte ist.

Grundsätzlich befinden sich in elektronischen Geräten Leiterplatten, auch Leiterplatten genannt. Diese grüne Leiterplatte aus Edelmetall verbindet alle elektrischen Komponenten des Geräts und ermöglicht dessen normalen Betrieb. Ohne Leiterplatten funktionieren elektronische Geräte nicht.

PCB-Schema und PCB-Design
Das PCB-Schema ist ein einfacher zweidimensionaler Schaltungsentwurf, der die Funktionalität und Konnektivität zwischen verschiedenen Komponenten darstellt. Der PCB-Entwurf ist ein dreidimensionales Layout, und die Position der Komponenten wird markiert, nachdem die normale Funktion der Schaltung sichergestellt ist.

Der PCB-Schaltplan ist daher der erste Schritt beim Entwurf einer Leiterplatte. Es handelt sich um eine grafische Darstellung, die mithilfe vereinbarter Symbole Schaltungsverbindungen beschreibt, sei es in schriftlicher Form oder in Datenform. Außerdem werden die zu verwendenden Komponenten und deren Anschluss beschrieben.

Wie der Name schon sagt, ist der PCB-Schaltplan ein Plan und eine Blaupause. Er gibt nicht an, wo die Komponenten konkret platziert werden. Vielmehr skizziert der Schaltplan, wie die Leiterplatte letztendlich die Konnektivität erreicht und ist ein wichtiger Bestandteil des Planungsprozesses.

Nach Fertigstellung des Entwurfs folgt der PCB-Entwurf. Der Entwurf ist das Layout bzw. die physische Darstellung des PCB-Schaltplans, einschließlich der Anordnung der Kupferleiterbahnen und Bohrungen. Der PCB-Entwurf zeigt die Position der oben genannten Komponenten und ihre Verbindung zum Kupfer.

Das PCB-Design ist eine Phase, die mit der Leistung zusammenhängt. Ingenieure bauen reale Komponenten auf der Grundlage des PCB-Designs, um die ordnungsgemäße Funktion der Geräte zu testen. Wie bereits erwähnt, sollte jeder den PCB-Schaltplan verstehen können, aber es ist nicht einfach, seine Funktion anhand des Prototyps zu verstehen.

Nachdem diese beiden Schritte abgeschlossen sind und Sie mit der Leistung der Leiterplatte zufrieden sind, müssen Sie sie durch den Hersteller implementieren.

PCB-Schemaelemente
Nachdem wir den Unterschied zwischen beiden grob verstanden haben, schauen wir uns die Elemente des PCB-Schaltplans genauer an. Wie bereits erwähnt, sind alle Verbindungen sichtbar, es gibt jedoch einige Einschränkungen zu beachten:

Um die Anschlüsse deutlich erkennen zu können, werden diese nicht maßstabsgetreu erstellt; im PCB-Design können sie sehr nahe beieinander liegen
Einige Verbindungen können sich kreuzen, was eigentlich unmöglich ist
Einige Links können sich auf der gegenüberliegenden Seite des Layouts befinden, mit einer Markierung, die anzeigt, dass sie verknüpft sind
Dieser PCB-„Bauplan“ kann eine Seite, zwei Seiten oder sogar mehrere Seiten umfassen, um alle Inhalte zu beschreiben, die in das Design einbezogen werden müssen

Abschließend ist zu beachten, dass komplexere Schaltpläne zur besseren Lesbarkeit nach Funktion gruppiert werden können. Diese Anordnung der Verbindungen erfolgt im nächsten Schritt nicht mehr, und die Schaltpläne entsprechen in der Regel nicht dem endgültigen Entwurf des 3D-Modells.

PCB-Designelemente
Es ist an der Zeit, tiefer in die Elemente von PCB-Designdateien einzutauchen. In dieser Phase sind wir von schriftlichen Entwürfen zu physischen Darstellungen übergegangen, die aus Laminat- oder Keramikmaterialien gefertigt wurden. Wenn besonders kompakter Platz benötigt wird, erfordern einige komplexere Anwendungen den Einsatz flexibler Leiterplatten.

Der Inhalt der PCB-Designdatei folgt dem durch den Schemaablauf vorgegebenen Entwurf, unterscheidet sich jedoch, wie bereits erwähnt, deutlich im Erscheinungsbild. Wir haben PCB-Schemata besprochen, aber welche Unterschiede lassen sich in den Designdateien erkennen?

Bei PCB-Designdateien handelt es sich um ein 3D-Modell, das eine Leiterplatte und Designdateien enthält. Diese können ein- oder mehrlagig sein, wobei zweilagig am häufigsten sind. Es gibt einige Unterschiede zwischen PCB-Schaltplänen und PCB-Designdateien:

Alle Komponenten sind richtig dimensioniert und positioniert
Wenn zwei Punkte nicht verbunden werden sollen, müssen sie umgangen oder auf eine andere Leiterplattenebene wechseln, um zu vermeiden, dass sie sich auf derselben Ebene kreuzen

Darüber hinaus wird beim PCB-Design, wie bereits erwähnt, mehr Wert auf die tatsächliche Leistung gelegt, da dies gewissermaßen die Verifizierungsphase des Endprodukts darstellt. Hier kommt es darauf an, ob das Design tatsächlich funktioniert, und die physikalischen Anforderungen an die Leiterplatte müssen berücksichtigt werden. Dazu gehören unter anderem:

Wie gewährleistet der Abstand der Komponenten eine ausreichende Wärmeverteilung?
Anschlüsse am Rand
Wie dick die verschiedenen Leiterbahnen sein müssen, hängt von Strom- und Wärmeproblemen ab.

Da physikalische Einschränkungen und Anforderungen dazu führen, dass PCB-Designdateien in der Regel stark vom Entwurf im Schaltplan abweichen, enthalten die Designdateien eine Siebdruckebene. Diese Siebdruckebene enthält Buchstaben, Zahlen und Symbole, die den Ingenieuren den Zusammenbau und die Verwendung der Platine erleichtern.

Es ist erforderlich, dass die Arbeit wie geplant funktioniert, nachdem alle Komponenten auf der Leiterplatte montiert sind. Wenn nicht, müssen Sie neu zeichnen.