Forum: Platinen Bewertung des Layouts und Tipps


von Peter U. (pulli00)


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Hallo Community,
ich bin ein Frischling was Layouten angeht. Ich habe mich dennoch 
belesen und versucht es bestmöglich anzuwenden.
Ich würde mich über konstruktive Kritik freuen, denn ich möchte auch 
etwas lernen.
Mich persönlich interessieren die nötigen Leiterbahnbreiten und die 
dazugehörigen Abstände, die nötig sind. Ich habe Leiterbahnbreiten 
zwischen 0.3 und 0.4 benutzt. Vor dem Layouten habe ich die 
Standardeinstellungen beibehalten, weil ich es nicht besser wusste.

Bei v2 des Layouts habe ich diese großen Potenzial-Flächen benutzt. in 
erster linie um dem Fräser etwas arbeit abzunehmen. habe die flächen 
gekennzeichnet. bin mir da auch nicht sicher ob so etwas zulässig ist.

von someone (Gast)


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Schön, dass du was lernen willst!
Das Layout ist für den Anfang gar nicht so schlecht, besser geht es aber 
immer. ;)
Eine Frage vorweg: Kann dein Fräser überhaupt die feinen Pads für die 
QFNs zuverlässig fräsen?
Dann fällt auf, dass Kondensatoren oftmals nicht optimal plaziert sind. 
Besonders die für den Microcontroller müssen deutlich näher ran. Du 
solltest versuchen, gerade die kleinen 100nF-Kondensatoren so nah wie 
möglich an die Pins zu packen. Und zwar möglich so nah wie möglich, 1cm 
Abstand oder weniger sind anzustreben. C6, C8, C9 geistern z.B. am 
anderen Ende der Platine rum: Da sind die ziemlich wirkungslos.
So eine Schaltung freut sich übrigens auch darüber, wenn auch ein paar 
Kondensatoren etwas höherer Kapazität da sind. Es ist nicht so klar, was 
du damit machen willst, aber gerade wenn etwas mehr Strom gezogen wird, 
würde ich noch Kondensatoren mit 10uF und 47uF/100uF empfehlen. Die gibt 
es auch in klein und das stabilisiert die Spannung einfach.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Vermeide 90°-Winkel bei Leiterbahnen...

von Mike (Gast)


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Wenn du deinen µC 45° nach links drehst, werden dort viele Verbindungen 
einfacher ;-)

von 6A66 (Gast)


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Peter Ullrich schrieb:
> Ich würde mich über konstruktive Kritik freuen, denn ich möchte auch
> etwas lernen.

Hallo Peter,

wenn Du Flächen füllst dann
a) stelle eine vernünftige Anbindung sicher. Also nicht einfach "pour 
und forget". Die Fläche auf der linken Seite ist NICHT sorgfältig 
verbunden sondern nur über R2.
b) fülle möglichst keine Signale. D1 und D2 sind großflächig mit der 
Fläche auf der linken Seite verbunden. Das lockt geradezu die 
EMV-Probleme.

rgds

von Peter U. (pulli00)


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Danke erstmal an alle Ratschläge und danke natürlcih auch an das Lob, 
das weiß ich zu schätzen.

someone schrieb:
> Eine Frage vorweg: Kann dein Fräser überhaupt die feinen Pads für die
> QFNs zuverlässig fräsen?
Das wird sich zeigen. Der Professor hat die Rahmenbedingungen aber so 
festgelegt. Also die ICs, die zu verwenden sind.

someone schrieb:
> Besonders die für den Microcontroller müssen deutlich näher ran. Du
> solltest versuchen, gerade die kleinen 100nF-Kondensatoren so nah wie
> möglich an die Pins zu packen. Und zwar möglich so nah wie möglich, 1cm
> Abstand oder weniger sind anzustreben. C6, C8, C9 geistern z.B. am
> anderen Ende der Platine rum: Da sind die ziemlich wirkungslos.
> So eine Schaltung freut sich übrigens auch darüber, wenn auch ein paar
> Kondensatoren etwas höherer Kapazität da sind. Es ist nicht so klar, was
> du damit machen willst, aber gerade wenn etwas mehr Strom gezogen wird,
> würde ich noch Kondensatoren mit 10uF und 47uF/100uF empfehlen. Die gibt
> es auch in klein und das stabilisiert die Spannung einfach.
Das werde ich berücksichtigen. Es handelt sich um 
Beschleunigungssensoren. Laut Datenblatt ziehen die aber keine 
sonderlich großen Ströme.

Mike schrieb:
> Wenn du deinen µC 45° nach links drehst, werden dort viele Verbindungen
> einfacher
Daran habe ich noch garnicht gedacht. Ich werde es probieren.

6A66 schrieb:
> wenn Du Flächen füllst dann
> a) stelle eine vernünftige Anbindung sicher. Also nicht einfach "pour
> und forget". Die Fläche auf der linken Seite ist NICHT sorgfältig
> verbunden sondern nur über R2.

Das habe ich nicht wirklich verstanden. Was meinst du damit?

6A66 schrieb:
> b) fülle möglichst keine Signale. D1 und D2 sind großflächig mit der
> Fläche auf der linken Seite verbunden. Das lockt geradezu die
> EMV-Probleme.

Das macht Sinn. Sollte ich dann eine GND-Fläche um die gesamte Schaltung 
legen?

von Sven (Gast)


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Eine andere Frage, wie willst du die QFN auflöten? Wenn du das mit der 
Hand machen möchtest, dan rate ich dir, die Pads nach aussen deutlich 
länger zu machen. Grundsätzlich ist für Handbestückung ein längeres Pad 
zu empfehlen.

von 6A66 (Gast)


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Peter Ullrich schrieb:
> 6A66 schrieb:
>> wenn Du Flächen füllst dann
>> a) stelle eine vernünftige Anbindung sicher. Also nicht einfach "pour
>> und forget". Die Fläche auf der linken Seite ist NICHT sorgfältig
>> verbunden sondern nur über R2.
>
> Das habe ich nicht wirklich verstanden. Was meinst du damit?

Hallo Peter,

Masseflächen werden immer kurz oder über einige Vias in der Fläche 
angebunden. Das geht bei Dir nicht da Du ja einseitig bist. Also am 
besten DICKE Verbindungsleitungen. Die Leitung unter R1 wäre dazu nicht 
tauglich.

Peter Ullrich schrieb:
> 6A66 schrieb:
>> b) fülle möglichst keine Signale. D1 und D2 sind großflächig mit der
>> Fläche auf der linken Seite verbunden. Das lockt geradezu die
>> EMV-Probleme.
>
> Das macht Sinn. Sollte ich dann eine GND-Fläche um die gesamte Schaltung
> legen?

Muss nicht sein. GND-Flächen werde erst so richtig wirksam wenn 
Doppelseitig gelayoutet wird.

rgds

von Peter U. (pulli00)


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Sven schrieb:
> Eine andere Frage, wie willst du die QFN auflöten? Wenn du das mit
> der
> Hand machen möchtest, dan rate ich dir, die Pads nach aussen deutlich
> länger zu machen. Grundsätzlich ist für Handbestückung ein längeres Pad
> zu empfehlen.

Es wird nicht von Hand gelötet. Soweit ich das verstanden habe, wird es 
mit einem Zinnbad gemacht. Habe ich bisher noch nicht gesehen. Kommt 
aber bei Fertigstellung des Layouts.



Warum haben GND-Flächen bei Doppelseitigen Platinen Vorteile?

Sind die von mir gemachten Abstände groß genug? Beispielsweise fahre ich 
mit 0.3mm Leiterbahnstärke durch die 0 Ohm Brücken.

Eagle meckert schon bei den Abständen der QFN-Pads. Auf die habe ich 
aber keinen Einfluss. Welche Einstellungen sollte ich vornehmen?

von Mike (Gast)


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Peter Ullrich schrieb:
> Eagle meckert schon bei den Abständen der QFN-Pads.

Gute Einstellungen ergeben sich u.a. aus Stabilität , Toleranzen und 
Werkzeugen des Fertigungsprozesses und sind auch Erfahrungswerte. D.h. 
für jeden Fertigungsprozess sollte es einen dru-File für Eagle geben. Ob 
euer Fräser die QFN-Pads sauber genug hinbekommt,  müßt ihr ausprobieren 
und ggf. die Parameter für den Design Rule Check anpassen.

von Peter U. (pulli00)


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Ich habe mal die Schaltung optimiert. Die Kapazitäten habe ich nun 
umgelegt.
Den Mikrocontroller um 45° zu drehen habe ich aus Platzgründen 
vermieden. Ich werde mir dies doch für ein nächstes Projekt merken und 
erproben.

Habe jetzt weder GND- noch VCC-Pads benutzt. Ich lade die Schaltung, wie 
sie vorher war auch nochmal hoch um einen direkten Vergleich 
nebeneinander zu haben.

Weitere Verbesserungsvorschläge und Tipps sind erwünscht. Ansonsten 
werde ich das Ergebnis schonmal dem Professor vorlegen.

von Eagle_Layouter (Gast)


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Ich würde R17 und R19 noch weiter nach rechts setzen.

Beim Bestücken sind nach aktuellen Stand die Widerstände zwischen der 
PCB und dem Wannenstecker (ISP).

von 6A66 (Gast)


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Peter Ullrich schrieb:
> Weitere Verbesserungsvorschläge und Tipps sind erwünscht. Ansonsten
> werde ich das Ergebnis schonmal dem Professor vorlegen.

Eines solltest Du auf jeden Fall noch beachten:
Die Abblockkondensatoren der ICs sollten immer SO NAH ALS MÖGLICH am 
Bauteil liegen - das tun sie aktuell überhaupt nicht! So nah als möglich 
heißt z.B. etwa 5mm sonst erfüllen Sie nicht den Zweck.

Als Endprodukt würde ich da noch dran feilen, das ganze doppelseitig 
machen und in China (e.g. Iteadstudio, elecrow) Muster bestellen (etwa 
15EUR für 10 Stück. Die sind dann mit Lötstoplack, durchkontaktiert und 
verzinnt - also wirklich schon professionell.

Feilen:
Die ganzen 0-Ohm Brückenwiderstände raus.
Gleiche Leiterzugbreiten (ich denke da geht 0,25mm und 0,3mm 
durcheinander).
Anordnung der Lötverbindungen (Stecker, Buchsen, Taster, LEDs, ...)
Optimierung der Anordnung der ICs
90Grad Winkel raus (das diskutiere ich jetzt nicht sonst wird das ein 
Glaubenskrieg)

rgds

von 6A66 (Gast)


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6A66 schrieb:
> Feilen:

Mal noch so als Idee:
Das "designed by ..." braucht sehr viel Platz - für mich (ich bin auch 
Ing.) etwas proll. Ist aber vielleicht den jungen Jahren geschuldet - 
war bei mir ähnlich).
Inzwischen setzte ich nur die Initialen irgendwo versteckt ins Layout - 
befriedigt das Ego und ist unauffällig.

rgds

von 6A66 (Gast)


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6A66 schrieb:
> Feilen:

Wichtiger:
Artikelbezeichnung + Revision + Bauteilseite + Anschlussbezeichungen ins 
Kupfer

von Stefan D. (reverse)


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Was war deine Aufgabenstellung ?
" Schaltplan machen und Bauteile nach deinen Wünschen platzieren und 
alles verbinden " ? Wenn ja, dann hast du das erfolgreich geschafft.
Willst du beeindrucken oder aus der Masse hervortreten, dann muss das 
Layout nochmal ändern.
Die Platine geht noch kleiner, eine andere Platzierung und Ordnung der 
Bauteile würde die Platine besser aussehen lassen.
Die 45 ° Winkel solltest du dir schon mal angewöhnen. Alleine wenn du 
den IC um 90 Grad gegen Uhrzeigersinn drehst, lassen sich die 
Leiterbahnen besser routen.
Die Wörter „ Designed by „ kannst du dir sparen, die bringen kein 
nützlichen Mehrwert.
Dein Name und Semester oder deine Immatrikulationsnummer reichen völlig. 
Schöner wäre es ein kurzer Titel der Platine mit Versionskennung.
Du kannst alle Leiterbahnen in 0,3mm routen, die Vias mit 0,4mm Bohrung 
und 0,8 -1mm Durchmesser, das ist angenehmer beim Löten der Brücken.
Durchkontaktierungen für THT Bauteile oder mechanisch stärker belastete 
Verbindungen würde ich mit einem größeren Durchmesser machen, also die 
Bohrung wie im Datenblatt, aber der Durchmesser des Kupfers drum rum 
größer.  Oder mit Teardrops oder zumindest mit dickeren 
Leiterbahnstücken raus gehen (z.B. 1mm und dann auf 0,3mm verjüngen).
Zwischen zwei Pins von den Sensoren hast du mit einer Verbindung ein „H“ 
erstellt, ich würd die Fläche füllen, es sieht dann wie ein großes Pad 
für zwei Pins aus.

von Gunther (Gast)


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Bitte die Pins 2 und 6 am ISP vertauschen, sonst knallt es bei 
Programmieren.


Gruß Gunther

von besucher (Gast)


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Da du schon bei Version 1a bist ist es nur anzuraten die Versionsnummer 
in Kupfer zu machen, es gibt auch Pinouts die dem erste Pin eine andere 
Form geben. Grund ist, dass der teure Bestückungsdruck gerne eingespart 
wird.
Alle lebenswichtigen Informationen sollten also in Kupfer vorhanden 
sein.

Mechanik:
Um Befestigungsbohrungen möglichst viel Abstand lassen, denn Scheiben 
und Distanzbolzen sind zumeist größer als der Schraubenkopf.

Routing:
Der kürzeste Weg ist immer der beste, also 45° Winkel machen, und das so 
früh wie möglich. Bei Eagle nicht nachträglich Rumpfuschen sondern ripup 
und neu routen, geht am schnellsten.

Bestückungsdruck:
Man kann die Texte vom Bauteil trennen und dann geschickt platzieren.


Spezial Tipp für Eagle:
Im Schaltplan die Bauteile mal bewegen und schauen ob alle Pins 
angekoppelt sind, nur weil da ein grüner Strich ist, bedeutet das gar 
nichts !
Dann ERC und DRC. An der Mega sind mindestens zwei Pins nicht geroutet!

von Peter U. (pulli00)


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Gunther schrieb:
> Bitte die Pins 2 und 6 am ISP vertauschen, sonst knallt es bei
> Programmieren.
Sehr wichtig. Der Tipp kam in letzter Sekunde. Dickes Danke.



Habe jetzt versucht in der Kürze so viele Tipps wie möglich umzusetzen. 
Ein neues Layout kam nicht in Frage. Wir müssen uns mit dem Zeitplan 
ranhalten. Wir benutzen eine Fräse, die bei Testläufen auch die kleinen 
Pads des Sensors sauber trennen konnte. Im nächsten Schritt soll die 
Lötpaste entweder mit dem "Fräs-Automaten" oder mit Hilfe einer Maske 
und einem Siebdruck aufgetragen werden. Dann wird noch bestückt und die 
Platine kommt in den Ofen.

Ich bedanke mich bis hierhin schonmal an alle Helfer.

von besucher (Gast)


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Sorry, das die Pins an der Mega nicht gerouted sind war falsch 
meinerseits,

aber bei C3-C5 ist ein Luftlinie !?

Ratsnest zeigt auch an wie viele Luftlinien noch da sind, DRC sagt nix 
dazu !

Ist geprüft worden ob die nicht belegten Pins der ICs offen bleiben 
können ?

Bei selbst gemachten Platinen würde ich es immer vermeiden Vias auf 
durchlaufende Leitungen zu setzen, sonder etwas daneben. Man hat da ja 
keine echten Vias, sieht am PC nur so aus. (Anm.: Führt zu üblen 
Problemen beim Löten, wenn bei trough hole Bauteilen am Pin der Layer 
wechselt, ohne echtes Via.)

von Eagle_Layouter (Gast)


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R17 und R19 sind immer noch zwischen der PCB und dem Wannenstecker 
(ISP).

Viel Spass beim Bestücken. /*ironie*/

von Gunther (Gast)


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Wie bohrt ihr die Löscher?

ich würde einen grösseren Restring bei der ISP, Taster und den Brücken 
vorsehen.

Kann man einfach bei DRC Prüfung einstellen, wird dann automatisch 
gemacht.

Wenn ihr per Hand Bohrt würde ich die Löcher verkleinern, um eine 
bessere Bohrerführung zu haben.
Im layout die ULP "drill-aid" ausführen und das Zentrierloch auf 0,2 bis 
0,3mm einstellen. Es wird der Layer 116 erstellt mit den 
Zentrierlöchern.

Gruß Gunther

von Gunther (Gast)


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Eagle_Layouter schrieb:
> R17 und R19 sind immer noch zwischen der PCB und dem Wannenstecker
> (ISP).
>
> Viel Spass beim Bestücken. /*ironie*/

Schau mal genau hin! der Wannenstecker ist auf der anderen Seite.

Gruß Gunther

von Peter U. (pulli00)


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besucher schrieb:

> bei C3-C5 ist ein Luftlinie !?
>  Ratsnest zeigt auch an wie viele Luftlinien noch da sind, DRC sagt nix
> dazu !
>
Da zwischen ist eigentlich das selbe Signal. Aber wegen einer 0-Ohm 
Brücke meckert er, dass dort eine Verbindung fehlt. Ich hab schon 
probiert das Signal umzubenennen, aber EAGLE wollte mich nicht machen 
lassen. Gibt's da auch einen tipp? Im Forum habe ich natürlich auch 
schon gesucht...
> Ist geprüft worden ob die nicht belegten Pins der ICs offen bleiben
> können ?
>
Ja wurde beachtet. Die NC-pins (Not connected) durfte ich offen lassen 
oder mit Vcc bzw. GND verbinden. Da ich dann aber noch einige Brücken 
benötigen würde, hab ich es gelassen.

> Bei selbst gemachten Platinen würde ich es immer vermeiden Vias auf
> durchlaufende Leitungen zu setzen, sonder etwas daneben. Man hat da ja
> keine echten Vias, sieht am PC nur so aus. (Anm.: Führt zu üblen
> Problemen beim Löten, wenn bei trough hole Bauteilen am Pin der Layer
> wechselt, ohne echtes Via.)

Ich lade mal ein Bild der gefrästen Platine hoch. Da sieht soweit 
eigentlich alles ganz gut aus.

Gunther schrieb:
> Wie bohrt ihr die Löscher?
>
Das passiert zeitgleich mit dem Fräsen. Das ist ein vollautomat, bei dem 
nur eine Gerber-Datei nötig ist.
> ich würde einen grösseren Restring bei der ISP, Taster und den Brücken
> vorsehen.
>
Ich habe die Bauteile wie ich sie verwenden soll vom Prof bekommen 
(Eagle Board-Datei).
Nicht die Bibliothek. Konnte den restring separat nicht ändern. Bei den 
vias konnte ich die manuell vergrößern. Hab ich auch gemacht.



Noch eine Frage zu den Dioden. Welche könnte ich da nehmen? Bin da 
wirklich unerfahren. Bei Widerständen ist das relativ einfach, aber bei 
Dioden gibt es ja zig Spezifikationen.
Ich hatte an diese gedacht:
http://de.farnell.com/bourns/cd0603-b00340/diode-schottky-30ma-45v-603/dp/1456534

: Bearbeitet durch User
von Peter (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> Vermeide 90°-Winkel bei Leiterbahnen...

Bullshit. Wurde mehrfach gezeigt, dass das bis 10 GHz keinen messbaren 
Einfluss hat. http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf

6A66 schrieb:
> Muss nicht sein. GND-Flächen werde erst so richtig wirksam wenn
> Doppelseitig gelayoutet wird.

So ein Unsinn. Doppelseitige GND-Flächen machen mehr probleme als dass 
sie gutes tun (außer bei Coplanar Waveguides). Wenn man so etwas 
unbedingt machen will dann muss man die beiden Massenflächen sehr gut 
verbinden. Das geht nur mit möglichst vielen Vias. Der Viaabstand sollte 
dazu Lambda / 6 oder kleiner sein. Wobei sich Lambda aus der Anstiegs 
bzw. Abfallzeit der steilsten Flanke berechnet. Das willst du bei selbst 
gemachten Platinen nicht machen. GND-Flächen werden erst richtig wirksam 
wenn sie (a) durchgehen sind und kein Flickenteppich und (b) zusammen 
mit einer Vcc Fläche einen Plattenkondensator bilden.

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