CAD, Leiterplatten- und Baugruppentechnik, Folge 16 Ein gutes Layout steht und fällt mit der Bauteilplatzierung

Autor / Redakteur: Jennifer Vincenz * / Gerd Kucera

Wohlüberlegtes Platzieren vereinfacht das Routing. Beim Platzieren „auf die Schnelle“ wird aus einem 6-Lagen-Multilayer schnell ein 8- oder 10-Lagen-Board. Im schlimmsten Fall ist es unentflechtbar.

Firmen zum Thema

Bild 1: Vorgegebene Positionen für Stecker, Labels und Herstellkennzeichnung werden zuerst berücksichtigt
Bild 1: Vorgegebene Positionen für Stecker, Labels und Herstellkennzeichnung werden zuerst berücksichtigt
(Bild: tecnotron elektronik)

Am Beginn des Layouts stellt sich immer die gleiche Frage: Wohin mit den Bauteilen? Logisch - alles muss innerhalb der Board-Outline zu liegen kommen - aber wo genau ist der beste Platz für das jeweilige Bauteil?Die gute Nachricht zuerst: eine gut überlegte Platzierung kann das Routing erheblich erleichtern.

Doch die Kehrseite der Medaille ist, dass eine weniger durchdachte Platzierung das Routing erschwert. Mit einer Platzierung „auf die Schnelle“ wird aus einem 6-Lagen-Multilayer schnell ein 8-Lagen- oder gar 10-Lagen-Board, weil mehr benötigte Signallagen auch immer ein Mehr an GND-Lagen bedeuten, die zur Sicherung der Signalintegrität zwischen den Signallagen eingefügt werden sollten. Im schlimmsten Fall kann das bis hin zur Unentflechtbarkeit führen, beispielsweise, wenn ein Autoplacer genutzt wird, der Constraints nicht berücksichtigt (oder nicht berücksichtigen kann).

Vielfältige Vorgaben sind zu berücksichtigen

Und was ist nun die optimale Platzierung? Sie hängt von vielen Faktoren ab. Beispielsweise von den elektrischen Vorgaben, den Funktionen, denen die Bauteile zugeordnet sind und nicht zuletzt natürlich auch der Verschaltung, also den elektrischen Anschlüssen. Prioritäten der verschiedensten Vorgaben müssen gegeneinander abgewogen werden, etwa Leitungslängen, Leitungsbreiten, Abständen, Aspect Ratio, Zugänglichkeit, um nur einige zu nennen. Eine gute Platzierung will also gut überlegt sein und braucht daher ihre Zeit.

Nun, einige Bauteile haben bereits ihren Platz durch die mechanischen Vorgaben aus der Gehäusekonstruktion zugewiesen bekommen. Dies ist meist für Stecker der Fall, die eine Signalübergabe aus der Schaltung heraus an andere Geräte oder Tochter-Leiterplatten ermöglichen sollen, etwa Sub-D-Stecker oder Buchsen, USB-Stecker, RJ-45-Stecker, aber auch Stecker- oder Buchsenleisten, die das Stapeln mehrerer Tochterplatinen übereinander, sogenannter Piggy-Packs, ermöglichen. Diese Bauteile werden zuerst gemäß der Vorgaben positioniert und fixiert, damit sie nicht mehr versehentlich verschoben werden können.

Auch die benötigten Freiräume für die Kennzeichnung des Herstelldatums, ggfs. UL-Kennzeichnung und später aufzubringende Labels müssen bereits jetzt in diesem Stadium festgelegt werden. Bedenken Sie beispielsweise, dass sich die Impedanz einer Leitung geringfügig ändert, wenn Sie einen Aufkleber über ihr anbringen. Also sollten impedanzgeführte Leitungen nicht durch eine Fläche geführt werden, die für ein Label vorgesehen ist. Daher müssen diese Bereiche bereits VOR dem Beginn des Routings festgelegt werden und entsprechende Sperrflächen, die das Routing in diesen Bereichen verbieten oder einschränken, müssen definiert und berücksichtigt werden (Bild1: Vorgegebene Positionen für Stecker, Labels und Herstellkennzeichnung werden zuerst berücksichtigt).

Weitere Vorgaben, die zu beachten sind, ergeben sich durch das Lastenheft oder durch entsprechende Normen oder Richtlinien, zum Beispiel IPC-2221, Kapitel 8. Auch die technische Funktion kann in einer Platzierungsvorgabe resultieren. Beispielsweise legt die Bedingung, gleiche Leitungslängen zwischen einem Baustein und zwei oder mehreren anderen angeschlossenen Komponenten zu haben, bereits die Position dieser Bauteile zueinander fest.

Nächste Seite: Funktionsräume und Feinplatzieren der Bauteile

(ID:31204560)