PCB-Design (Elektronische Leiterplattenentwicklung)

PCB-Design (Elektronische Leiterplattenentwicklung)

PCB-Design

Revan Technology verfügt über umfassende Expertise in der Entwicklung von Leiterplatten (PCB-Design) für Projekte jeder Größenordnung und Komplexität.

Für Industrieprojekte entwickeln wir mehrschichtige, hochbelastbare Steuerkarten, die für raue Feldbedingungen geeignet sind. Für Prototypen und Kleinserien hingegen bieten wir kompakte, kostengünstige und schnell produzierbare Kartenlösungen an.

Wir fertigen hochpräzise und stabil funktionierende Steuerkarten für Systeme, die Motor- und Sensorsteuerung erfordern, wie z.B. Abfüll-, Etikettier- und Wiegeanlagen.

Wir beschränken uns nicht nur auf das Kartendesign; wir entwickeln auch die Hardware und die eingebettete Software, die auf diesen Karten läuft, vollständig integriert. Dadurch bieten wir unseren Kunden optimierte und langlebige Lösungen, die direkt vor Ort eingesetzt werden können.

Der PCB-Design-Prozess umfasst folgende Phasen:

  • Bedarfs- und Projektanalyse
  • Erstellung des Schaltplans
  • PCB-Layout und Komponentenplatzierung
  • Lagenaufbau und Routing
  • 3D-Vorschau und Designprüfung
  • Erstellung der Gerber-Dateien
  • PCB-Herstellung
  • Montage und Funktionstests

1. Bedarfs- und Projektanalyse

Alles beginnt mit dem Verständnis der Kundenbedürfnisse. Der Verwendungszweck der Schaltung, die Betriebsspannung, der Strom, die physischen Abmessungen der Karte und die Umgebungsbedingungen werden sorgfältig bewertet.

Diese Analyse bildet den Grundstein des Projekts; denn eine für ein Industriegerät entwickelte Leiterplatte hat nicht dieselben Standards und Prioritäten wie eine für ein Prototypgerät erstellte Leiterplatte. Bei industriellen Anwendungen stehen Haltbarkeit, Langlebigkeit und Sicherheit im Vordergrund, während bei Prototypschaltungen Flexibilität und schnelle Testbarkeit Priorität haben.


2. Erstellung des Schaltplans

Der elektronische Schaltplan wird mit CAD-Software erstellt. Die Verbindungen der Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltungen und Mikrocontroller werden gezeichnet. Dieser Plan ist das Herzstück der Leiterplatte. Ein falsch gezeichneter Anschluss führt dazu, dass die Karte nach der Produktion nicht funktioniert. Daher ist in dieser Phase sowohl die Verifikation als auch die Simulation wichtig.


3. PCB-Layout und Komponentenplatzierung

Nach dem Schaltplan folgt die physische Platzierung der Komponenten auf der Leiterplatte. Die Nähe von Leistungskomponenten, kurze Signalwege und die geeignete Positionierung wärmeerzeugender Teile sind entscheidende Details. Ein gutes Layout gewährleistet sowohl die Stabilität des Geräts als auch die einfache Fertigung.


4. Lagenaufbau und Routing

Leiterplatten können einlagig, zweilagig oder mehrlagig sein. Bei kleinen Geräten werden mehrlagige PCBs zur Platzersparnis bevorzugt. In dieser Phase werden die Signalpfade gezeichnet und breite Oberflächen für Strom- und Massebahnen reserviert. Bei Hochfrequenzschaltungen sind spezielle Regeln zu beachten, da sonst Parasitenprobleme auftreten können.


5. 3D-Vorschau und Designprüfung

Nach Abschluss des Designs wird die endgültige Form der Karte in einer 3D-Vorschau untersucht. Diese Phase ermöglicht es zu sehen, ob die Karte mechanisch in das Gehäuse passt. Es wird auch geprüft, ob Komponenten während der Montage miteinander kollidieren. Die 3D-Prüfung ist ein wichtiger Schritt, um Fertigungsfehler zu minimieren.


6. Erstellung der Gerber-Dateien

Die kritischste Phase für die Produktion ist die Erstellung der Gerber-Dateien. Gerber ist das Standarddateiformat, das der PCB-Hersteller versteht. Diese Dateien enthalten die Kupferbahnen, die Positionen der Bohrlöcher, Beschriftungen und Markierungen. Ohne Gerber-Dateien kann kein PCB-Hersteller Ihre Karte produzieren.


7. PCB-Herstellung

Die Gerber-Dateien werden an den Hersteller gesendet. Der Produktionsprozess variiert je nach Materialdicke, Kupferbeschichtungsmenge und Oberflächenbeschichtungstyp. Die Prototypenfertigung kann einige Tage dauern, während die Serienfertigung Wochen in Anspruch nehmen kann.


8. Montage und Funktionstests

Die elektronischen Komponenten werden auf die gefertigte Karte gelötet. Dies kann manuell oder mit industriellen Maschinen erfolgen. Anschließend wird die Schaltung mit Energie versorgt und alle Funktionen werden auf korrekte Arbeitsweise getestet. Die Testphase ist sehr wichtig für die langfristige Zuverlässigkeit der Karte.


Fazit

Ein professionelles PCB-Design besteht nicht nur aus ein paar Zeichnungen. Die korrekte Analyse der Bedürfnisse, die sorgfältige Erstellung des Schaltplans, die richtige Platzierung der Komponenten und die Tests nach der Produktion bestimmen direkt die Qualität der Leiterplatte. Eine gut geplante PCB erhöht die Effizienz der Geräte, minimiert das Fehlerrisiko und gewährleistet eine lange Lebensdauer.


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