Wenn es um Leiterplatten geht, verwechseln Anfänger oft „PCB-Schaltpläne“ und „PCB-Designdateien“, tatsächlich beziehen sie sich jedoch auf unterschiedliche Dinge. Das Verständnis der Unterschiede zwischen ihnen ist der Schlüssel zur erfolgreichen Herstellung von Leiterplatten. Um Anfängern dies besser zu ermöglichen, werden in diesem Artikel die wichtigsten Unterschiede zwischen Leiterplattenschaltplänen und Leiterplattendesign erläutert.

Was ist PCB?
Bevor wir uns mit dem Unterschied zwischen Schaltplan und Design befassen, müssen wir zunächst verstehen, was eine Leiterplatte ist.

Grundsätzlich befinden sich im Inneren elektronischer Geräte Leiterplatten, auch Leiterplatten genannt. Diese grüne Platine aus Edelmetall verbindet alle elektrischen Komponenten des Geräts und ermöglicht den normalen Betrieb. Ohne PCB funktionieren elektronische Geräte nicht.

PCB-Schaltplan und PCB-Design
Der PCB-Schaltplan ist ein einfacher zweidimensionaler Schaltkreisentwurf, der die Funktionalität und Konnektivität zwischen verschiedenen Komponenten zeigt. Das PCB-Design ist ein dreidimensionales Layout, und die Position der Komponenten wird markiert, nachdem sichergestellt ist, dass die Schaltung normal funktioniert.

Daher ist der PCB-Schaltplan der erste Teil des Entwurfs einer Leiterplatte. Hierbei handelt es sich um eine grafische Darstellung, die vereinbarte Symbole verwendet, um Schaltkreisverbindungen zu beschreiben, sei es in schriftlicher Form oder in Datenform. Außerdem werden die zu verwendenden Komponenten und deren Verbindung angezeigt.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich beim PCB-Schaltplan um einen Plan und eine Blaupause. Es wird nicht angegeben, wo die Komponenten konkret platziert werden. Vielmehr skizziert der Schaltplan, wie die Leiterplatte letztendlich die Konnektivität herstellt, und stellt einen wichtigen Teil des Planungsprozesses dar.

Nachdem der Entwurf fertiggestellt ist, ist der nächste Schritt das PCB-Design. Beim Design handelt es sich um das Layout oder die physische Darstellung des PCB-Schaltplans, einschließlich der Anordnung der Kupferleiterbahnen und -löcher. Das PCB-Design zeigt die Position der oben genannten Komponenten und ihre Verbindung zum Kupfer.

Das PCB-Design ist eine Phase, die mit der Leistung zusammenhängt. Ingenieure haben auf Basis des PCB-Designs reale Komponenten gebaut, um zu testen, ob die Geräte ordnungsgemäß funktionieren. Wie bereits erwähnt, sollte jeder in der Lage sein, den PCB-Schaltplan zu verstehen, aber es ist nicht einfach, seine Funktion anhand des Prototyps zu verstehen.

Nachdem diese beiden Phasen abgeschlossen sind und Sie mit der Leistung der Leiterplatte zufrieden sind, müssen Sie diese über den Hersteller implementieren.

PCB-Schaltplanelemente
Nachdem wir den Unterschied zwischen den beiden grob verstanden haben, werfen wir einen genaueren Blick auf die Elemente des PCB-Schaltplans. Wie bereits erwähnt, sind alle Verbindungen sichtbar, es sind jedoch einige Einschränkungen zu beachten:

Um die Zusammenhänge gut erkennen zu können, sind sie nicht maßstabsgetreu angelegt; Im PCB-Design können sie sehr nahe beieinander liegen
Einige Verbindungen können sich kreuzen, was eigentlich unmöglich ist
Einige Links befinden sich möglicherweise auf der gegenüberliegenden Seite des Layouts und sind mit einer Markierung versehen, die darauf hinweist, dass sie verlinkt sind
Dieser PCB-„Entwurf“ kann eine Seite, zwei Seiten oder sogar ein paar Seiten umfassen, um den gesamten Inhalt zu beschreiben, der in das Design einbezogen werden muss

Abschließend ist zu beachten, dass komplexere Schaltpläne zur besseren Lesbarkeit nach Funktionen gruppiert werden können. Eine solche Anordnung der Verbindungen erfolgt im nächsten Schritt nicht mehr und die Schaltpläne stimmen in der Regel nicht mit dem endgültigen Design des 3D-Modells überein.

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

Der Inhalt der PCB-Designdatei folgt dem durch den Schaltplan erstellten Entwurf, aber wie bereits erwähnt unterscheiden sich die beiden optisch stark. Wir haben Leiterplattenschaltpläne besprochen, aber welche Unterschiede sind in den Designdateien zu beobachten?

Wenn wir von PCB-Designdateien sprechen, sprechen wir von einem 3D-Modell, das eine Leiterplatte und Designdateien enthält. Sie können einschichtig oder mehrschichtig sein, obwohl zwei Schichten am häufigsten vorkommen. Wir können einige Unterschiede zwischen PCB-Schaltplänen und PCB-Designdateien beobachten:

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

Darüber hinaus legt das PCB-Design, wie wir kurz erwähnt haben, mehr Wert auf die tatsächliche Leistung, da dies gewissermaßen die Verifizierungsphase des Endprodukts ist. An diesem Punkt kommt es auf die Praktikabilität des Designs an, und es müssen die physikalischen Anforderungen der Leiterplatte berücksichtigt werden. Einige davon sind:

Wie sorgt der Abstand der Komponenten für eine ausreichende Wärmeverteilung?
Anschlüsse am Rand
Bezüglich Strom- und Wärmeproblemen: Wie dick müssen die verschiedenen Leiterbahnen sein?

Da PCB-Designdateien aufgrund physischer Einschränkungen und Anforderungen in der Regel ganz anders aussehen als das Design auf dem Schaltplan, enthalten die Designdateien eine Siebdruckschicht. Die Siebdruckschicht zeigt Buchstaben, Zahlen und Symbole an, um den Ingenieuren den Zusammenbau und die Verwendung der Platine zu erleichtern.

Nachdem alle Komponenten auf der Leiterplatte montiert sind, muss wie geplant gearbeitet werden. Wenn nicht, müssen Sie neu zeichnen.