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Gerald Zickert
Leiterplatten
Stromlaufplan, Layout und Fertigung Ein Lehrbuch für Einsteiger
Vorwort
6
Inhalt
8
1 Grundlagen der Konstruktion
12
1.1 Technische Zeichnungen
12
1.2 Ablauf und Methoden der Konstruktion
14
1.2.1 Entwurfsprozess
14
1.2.2 Konstruktionsprozess
15
1.2.3 Elektrokonstruktion
15
1.3 Normung
17
1.3.1 Begriff und Inhalt technischer Normen
17
1.3.2 Rechtliche Stellung der Normen
18
1.3.3 Normungsgremien
19
1.4 Rechnerunterstützte Konstruktion
20
1.4.1 Computer Integrated Manufacturing (CIM)
21
1.4.2 Inhalte der rechnerunterstützten Konstruktion
22
1.4.3 Rechnerunterstützte Konstruktion in der Elektrotechnik
24
2 Regeln für das Anfertigen von Stromlaufplänen
28
2.1 Grundlegende Gestaltungshinweise
28
2.1.1 Formatsystem und Faltungsregeln
28
2.1.2 Standardschriftfeld
30
2.1.3 Linienarten
31
2.2 Grafische Symbole für Schaltunterlagen
32
2.2.1 Grundsätze der Symbolik
32
2.2.2 Binäre Elemente
33
2.2.3 Analoge Elemente
38
2.2.4 Bibliotheken im CAD-System
39
2.3 Stromlaufplan
42
2.3.1 Gestaltung und Inhalt
44
2.3.2 Anordnung der Stromkreise
45
2.3.3 Verteilte Darstellung
47
2.3.4 Referenzkennzeichen
48
2.3.5 Anschlusskennzeichnung
52
2.3.6 Angaben an Verbindungen
53
2.4 Stückliste
54
3 Aufbauprinzipien
59
3.1 Leiterplatten
59
3.1.1 Materialien für Leiterplatten
60
3.1.2 Lagenzahl
61
3.2 Weitere Schaltungsträger
62
3.2.1 Hybrid-Schaltkreise
62
3.2.2 Multi Chip Modul (MCM)
64
3.2.3 Dreidimensionale Schaltungsträger
65
3.3 Bauelemente
66
3.3.1 Bauelemente für Durchsteckmontage
66
3.3.2 Bauelemente für Oberflächenmontage
67
3.3.3 Chip on Board
72
3.3.4 Footprintbibliothek im CAD-System
73
3.4 Wärmeabführung
78
3.4.1 Physikalische Grundlagen
79
3.4.2 Dimensionierung eines Kühlkörpers
83
4 Leiterbildentwurf
86
4.1 Ausgangspunkt
87
4.2 Vorbereitung
88
4.2.1 Kontrolle und Vervollständigung der Footprintbibliothek
89
4.2.2 Optionen einstellen
89
4.3 Bauelemente platzieren
92
4.3.1 Floorplanning
92
4.3.2 Manuelles Platzieren
93
4.3.3 Automatisches Platzieren (Autoplacer)
95
4.3.4 Optimieren von Platzierung und Packaging
95
4.4 Leiter legen (interaktives Routing)
97
4.4.1 Werkzeuge
98
4.4.2 Reihenfolge
99
4.4.3 Routinghinweise
101
4.4.4 Abschließende Arbeiten
103
4.5 Autorouter
104
4.6 Multilayer
104
4.6.1 Durchkontaktierungen
105
4.6.2 Multilayeraufbau
105
4.7 Eigenstörsicherheit
107
4.7.1 Kopplungen und Gegenmaßnahmen
108
4.7.2 Hinweise zur Layoutgestaltung
110
4.7.3 Impedanzdefinierte Leiterplatte
111
4.8 Abgeleitete Unterlagen
118
4.8.1 Bohrplan
120
4.8.2 Bestückungsplan
121
4.8.3 Beschriftungszeichnung
121
4.8.4 Lötmaskenzeichnung
122
4.8.5 Lotpastenzeichnung
123
4.9 Übungsaufgaben zum Layout
125
5 Produktionsdaten
130
5.1 Leiterbild
131
5.1.1 Gerber-Datenformat
132
5.1.2 Extended-Gerber-Datenformat
134
5.2 Ergänzende Produktionsdaten
135
5.2.1 Bohrdaten
136
5.2.2 Bestückungsdaten
137
5.2.3 Daten für Serviceaufdruck
138
5.2.4 Daten für den Lötmaskendruck
139
5.2.5 Daten für den Lotpastendruck mit Schablone
140
6 Leiterplattenfertigung
143
6.1 Ablauf der Leiterplattenfertigung
143
6.2 Subtraktive Leiterbildstrukturierung
145
6.2.1 Leiterbildstrukturierung mit dem Siebdruckverfahren
146
6.2.2 Leiterbildstrukturierung mit Fotodruck
147
6.2.3 Unterätzung
149
6.3 Fräs-Bohr-Plotter
149
6.4 Multilayer
150
6.5 Bohrungen und Durchkontaktierungen
152
6.6 Oberflächen
154
6.6.1 Metallische Oberflächen
154
6.6.2 Lötmaske
155
6.6.3 Serviceaufdruck
155
7 Baugruppenfertigung
157
7.1 Bauteile (SMD) bestücken
157
7.1.1 Bestückungsautomat
157
7.1.2 Bauteile kleben
158
7.2 Lötverfahren
160
7.2.1 Lot, Flussmittel und Lotpaste
161
7.2.2 Wellenlöten
165
7.2.3 Reflowlöten
170
7.3 Leitkleben
177
7.4 Gehäuse
178
7.4.1 Aufgaben des Gehäuses
178
7.4.2 Gehäuse aus dem 19-Zoll-Aufbausystem
179
8 Lösungen
187
Formelzeichen
198
Glossar
200
Literatur und Normen
208
Index
212
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