Platinenherstellung

Aus Loetlabor

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Zum Loeten gehoert natuerlich auch, dass man etwas hat was man zusammenloetet. Da man doch manchmal etwas oefters fertigen will, lohnt es sich meist schon bei kleinst-auflagen etwas richtig als PCB zu erstellen.

Inhaltsverzeichnis

Was dazu gehört:

  • Schaltplan entwerfen
  • Layout erstellen
  • Platine belichten/aetzen/bohren


Wir raten euch bei der Erstellung des Schaltplans am besten ein Computerprogramm zu nutzten aus dem ihr dann euer Layout erstellen koennt.


Falls ihr plant etwas zu bauen, nehmt doch direkt Kontakt mit uns auf, damit wir euch ueber evt. Stolpersteine direkt aufklaeren koennen.

Layouten

Vorab: Obwohl die Anleitung an dem Tool Eagle sich orientiert lassen sich die Fachbegriffe auch in anderer Software finden.

Muss es Doppelseitig sein?

In rot: Bruecken als route auf dem Toplayer

Ein zweiseitiges Layout erfordert immer eine wenig Bastelarbeit und viel Geduld um aus den beiden Ausdrucken eine Tasche zu basteln inwelche die Platine gelegt wird zur Belichtung. Gerade bei groesseren Layouts koennen durch Verzerrungen beim Ausdrucken und durch unpraezises basteln schnell Fehler (Loecher auf der Oberseite nicht genau ueber den der Unterseite) entstehen.
Da die meisten Schaltungen nur wenige Leiterbahnen auf dem 2.Layer benoetigen ist eine beliebte Methode ein einseitiges Layout zu Erstellen, aber die Bruecken als Leiterbahnen auf dem 2.Layer zu fuehren.

Autorouter

Ein Program welches einem das doch zeitaufwaendige legen von Leiterbahnen abnimmt.. das klingt doch Verlockend!
Trotzdem raten wir von dem Einsatz ab, weil:

  • Routen und Platzieren ist ein verbundener Prozess (den der Autorouter nicht kann!!)
  • Das erzeugen von Netzklassen und deren Konfiguration dauert fuer uebersichtliche Schaltungen laenger als das routen von Hand
  • Wenn keine Netzklassen definiert werden, wird der Autorouter kritische Leitungen nicht besonders betrachten
  • Wer sein Layout selbst Layouten geht dabei meist die Schaltung noch einmal durch und hat die Chance offensichtliche Fehler zu finden
  • Selbst layouten dauert laengern, beim Debuggen dauerts dafuer dann nicht solang

Abmessungen

Eine erste Frage beim Layouten ist, welche Abmessung hat die Platine spaeter?
Sofern diese nicht schon gegeben sind durch z.B. ein verfuegbares Gehaeuse orientiert man sich an den Abmessung vom verfuegbarem Platinenmaterial bzw. an den Grenzen des Layouttools:

  • Eagle "Freeediton": 1/2 Europlatine (100 x 80 mm bzw.: 4 x 3.2 Zoll)
  • Platinenmaterial: Europlatine (100 x 160 mm)

Da man sich meist die Arbeit eines Layouts nur macht um einfacher mehrere Platinen zu fertigen bietet es sich an einen geraden Teiler von den Europlatinenabmessungen zu nutzten:

  • 1/2 Europlatine: 100 x 80 mm
  • 1/4 Europlatine: 50 x 80 mm
  • weitere gern genutzte Abmessungen: 100 x 32 mm, 50 x 26.6 mm, 100 x 53.3 mm

Plazieren

Der Workflow des Plazierens und Routens ("Leiterbahnen legen") geht ineinander ueber. An dieser Stelle Wichtige Punkte auf die man achten sollte:

  1. Blockkondensatoren (100nF) ganz nah an den IC
  2. Symmetrischer Aufbau sieht nicht nur schnicke aus, sondern Erleichter auch die Fehlersuche
  3. Bohrloecher zur Befestigung nicht vergessen

Routen

Folgende Daumenregel fuer die Dimensionierung der Leiterbahnen gilt bei unserem selbst-aetzen:

  1. 12mil koennen wir zwar aetzen, mit 16mil ist aber sicherer
  2. Stromfuehrende Leitungen (ab mehreren hundert mA) dicker machen
  3. Bei isolation bzw. Clearance haben sich 20mil bewaehrt
  4. Vias (Durchkontaktierungen) mind. 0.6mm, wenns geht 0.8mm (leichter zu Bohren und zu Nieten)

Wie duenn eine Leiterbahn werden darf haengt von mehreren Faktoren ab: So spielt zum einen die Qualitaet des Ausdrucks, der Belichtungs- und Entwicklungszeit aber auch die Qualitaet der Aetzloesung eine wichtige Rolle, aber auch die Groesse der Platine: Da trotz Luftsprudelanlage manche Stellen schneller als anderer geaetzt werden kann es Vorkommen das an der einen Seite einer Europlatine die Leiterbahnen schon angeknabbert werden waehrend auf der andere Seite noch Stellen weggeaetzt werden muessen. Dies kann aber (meistens) durch aufmerksames Drehen, Wenden und abschrubbeln (mit dem Handschuh) der Platine beim Aetzen verbessert werden.

Wichtige Punkte sind beim Routen:

  1. 45` Winkel (!!) Bei 90` besteht die Gefahr, dass sich die Leiterbahn an der Ecke abknippelt
  2. GND/VCC sternfoermig veraesteln (Keine Brumm_schleife_ basteln)
  3. Lange Leitungen als Hin-und-Rueckleiter nebeneinander fuehren
  4. Polygon um die Schaltung legen, mit "Name" dieses GND nennen; Orphans deaktivieren

Desweiteren ist bitte zu beachten, dass man moeglichst keine grossen Freiflaechen hat, da wir beim aetzen die Kupferschicht "runteraetzen". Durch grosse Freiflaechen wird die Aetzloesung daher stark belastet.

Für Eagle-Nutzer: das DRU File mit den feinsten Einstellungen die noch zuverlässig klappen (Nicht vergessen das '.hex' aus dem Filename zu entfernen!). Kleiner geht auch noch (bis 6mil), jedoch ist die Erfolgsquote sehr niedrig und der damit verbundene Aufwand extrem hoch.

Checkliste

Bemerkung 1: Immer alle Files gleichzeitig schicken. Sollte später etwas dazukommen, nochmal ALLES zu Ätzende zusammenfassen und schicken - samt aller VORHERIGEN Spezifikationen!
Bemerkung 2: Spätestens einen Tag vor dem Ätztermin werden euch die finalen, auf Europlatinengröße zusammengefügten Layouts in PDF Format zum Review geschickt. Diese werden dann GENAU so gedruckt und zum Belichten benutzt. (gilt nur für Eagle Nutzer)

Eagle files:

1.1: Platinen nicht größer als €_Platine (160x100mm) [1] ?
1.2: Platinen maximal 2 lagig ?
1.3: Beschriftung für jeden Pin als separates Textobjekt ? (keine Zusammenfassung in Zeilen/Spalten)
1.4: Den LötLabor DRU fehlerfrei [2] bestanden ?
2.1: *.sch und *.brd konsistent ?
2.2: *.sch und *.brd zusammen an info@loetlabor.org geschickt ?
2.3: In der Email spezifiziert ob ein-/doppelesitig und Anzahl ?
2.4: Sonderwünsche explizit erwähnt ?
3.1 Die zusammengefügte PDF Version genau überprüft und Fehler direkt gemeldet ?

Kosten [3]: einseitig 2.45€/€_Platine, doppelseitig 3.70€/€_Platine; skaliert es zu eurer Platinengröße - aufgerundet zu 0.50€ Schritten; Belichtungsfolie schon enthalten;

PDF files:

1.1: Platinen nicht größer als €_Platine (160x100mm) [1]?
1.2: Platinen maximal 2 lagig ?
2.1: In der Email spezifiziert ob ein-/doppelesitig und Anzahl ?
2.2: (optional, aber wünschenswert) PDF Seitengröße der Platinen angemessen ? (zB: keine 20x20mm Platine auf einer A4 Seite)
2.3: (optional, aber wünschenswert) Falls doppelseitig, top und bottom [4] nebeneinander auf derselben Seite ?
2.4: Sonderwünsche explizit erwähnt ?

Kosten: einseitig 2.20€/€_Platine, doppelseitig 3.20€/€_Platine; skaliert es zu eurer Platinengröße - aufgerundet zu 0.50€ Schritten.
Kosten: 0.50€/A4_Belichtungsfolie; wegen der Unmöglichkeit PDFs unproblematisch zusammenzufügen entspricht die Anzahl der notwendingen Belichtungsfolien der Anzahl an einzelnen PDF Files; kleinste Unterteilug ist A5 mit 0.25€.


[1] Größer geht auf Sonderwunsch auch (aber nicht mehr als 300x160mm). Zu beachten: entsprechende Platine ist dann selber mitzubringen (Cu, fotopositiv, beliebiges Substrat).
[2] Wenn man GENAU weiss was man tut UND mit unserer Ätzroutine vertraut ist, kann man gewisse Fehler ignorieren.
[3] Preis Details: SELBSTKOSTEN: 2.20€/€_Platine, 3.20€/D€_Platine, 0.50€/A4_Belichtungsfolie.
[4] richtige Ausrichtung: top = mirrored; bottom = NOT mirrored.

Impressionen

Bei der professioniellen Fertigung werden oft Sachen wie Selbstinduktivitaet, EMV Vertraeglichkeit oder auch Signallaufzeit beruecksichtigt, welche zu einem doch "etwas seltsamen" Layout fuehren koennen: ProfPlatine.JPG


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