Van schema naar PCB: Een uitgebreide Altium Designer-workflow

PCB (Printed Circuit Board) wordt geproduceerd met elektronische printtechnologie en zorgt voor de elektrische verbindingen tussen componenten. Het schema is het enige uitgangspunt voor het PCB-ontwerp; het bepaalt het aantal lagen op basis van de complexiteit en de printplaatgrootte, om de door de schakelingontwerper gestelde functies te realiseren. PCBs kunnen eingelaags, dubbellaags, vierlaags, zeslaags of meerlaags zijn. Met de ontwikkeling van elektronische technologie worden PCBs in bijna elk elektronisch apparaat toegepast.

Er zijn veel soorten PCB-ontwerpsoftware, elk met voor- en nadelen. In dit artikel wordt Altium Designer gebruikt voor het proces van schema-ontwerp tot PCB-bestandgeneratie.

Ontwerpproces

Schema-ontwerp

Voordat een product wordt ontworpen, moet een conceptontwerp worden gemaakt: basismodules plannen, schakeling tekenen – dit kan handmatig. Vervolgens wordt een eenvoudig ontwerp als voorbeeld gebruikt om het PCB-ontwerpproces te illustreren.

Schakelingsschema-ontwerp

Alles begint met een idee. Vervolgens komt het schakelingsschema en tenslotte het PCB-ontwerp. Het schema-ontwerp is de basis van het PCB-ontwerp en beïnvloedt de kwaliteit ervan direct. Fouten in het schema leiden onvermijdelijk tot fouten in de PCB. Het is daarom van het grootste belang de correctheid en nauwkeurigheid van het schema te garanderen.

Schema opzetten

1. Project aanmaken: Open Altium Designer, ga naar File > New > Project > PCB Project. Sla het project op. Een projectbestand beheert alle gerelateerde bestanden: schematic symbol libraries (.schlib), PCB footprint libraries (.pcblib), schematic bestanden (.SCH) en PCB-bestanden (.PCB). Zonder projectbestand worden schema en PCB als onafhankelijk beschouwd; de netlist wordt niet automatisch in het PCB-bestand geladen.
2. Schematische symbolen aanmaken: In het projectbestand: File > New > Libraries > Schematic Libraries en opslaan. Maak de benodigde symbolen aan. Hoewel Altium standaardbibliotheken heeft, is het beter om een eigen bibliotheek te bouwen voor volledige compatibiliteit met uw specificaties. Tijdens het aanmaken van de bibliotheek moet u de specificaties van de componenten raadplegen om pin-namen en markeringen (bijv. anode/kathode van een LED, drie terminals van een transistor) correct te krijgen.
3. PCB-footprints aanmaken: File > New > Libraries > PCB Libraries (.pcblib) en opslaan. De kwaliteit van de footprint bepaalt de fabricageerbaarheid. Naast de matching van anode/kathode en symbolen, let u op details zoals QFP-pakketten (specificaties geven vaak een achterzicht, wat gespiegeld moet worden), pad-grootte en via-afmetingen. Via-grootte hangt af van de pin-diameter; pad-grootte van de via-grootte.

Voorbeeld LED-footprint (3 mm diameter, pin-afstand 2,54 mm, pin-diameter 0,6 mm):

• Pad-plaatsing:
  1. Via-diameter pad = pin-diameter + 0,3 mm + 0,9 mm.
  2. Pad is cirkelvormig. Diameter = via-diameter 0,9 mm + 1,2 mm = 2,1 mm (1-laags +1,2 mm, 2-laags +1,0 mm).
  3. Bij SMT: pad op Top Layer plaatsen.
  4. Coördinaten: Pad 1: X (-1,27 mm), Y (0); Designator 1. Pad 2: X (1,27 mm), Y (0); Designator 2.
• De oorsprong wordt in het midden van de component geplaatst voor fabricagegemak – daarom de coördinaten ±1,27 mm.
• Silkscreen tekenen na pad-plaatsing.
• Bestand opslaan en benoemen.

4. Koppelen symbolen en footprints: In de componentattributen koppelt u de PCB-footprint aan het schematische symbool. Na aanmaken van beide bibliotheken bewerkt u deze; Altium controleert automatisch en waarschuwt bij fouten.
5. Schema tekenen: In het projectbestand: File > New > Schematic. Kies een geschikt formaat (bijv. A4). Plaats de symbolen en verbind pinnen met elektrische verbindingslijnen. Na voltooiing: rechtsklik op het schema > Compile Document ***.Schdoc voor foutcontrole.

PCB-bestanden aanmaken

1. PCB-bestand toevoegen: In projectbestand: File > New > PCB > Save.
2. Printplaatrand tekenen: Op Mechanical 1 de rand tekenen (bijv. 62×55 mm).
3. Componenten importeren: Design > Update PCB Document ***.pcbDoc > Validate Changes > Execute Changes.
4. Ontwerpregels instellen: Spatioor, lijnbreedte, voedings-/grondlijnen.
5. Layout: Goede layout is half het werk. Regels: bevestigingsgaten vastzetten; componenten met vaste positie eerst plaatsen; layout van groot naar klein, van complex naar simpel, per functioneel module.
6. Routing:
   • Interactief: Place > Interactive Routing (curser wordt kruis).
   • Automatisch: Auto Route > All > Route All.
7. Teardrops en kupervoering: Versterkt mechanische kracht tussen sporen/pads en vias. Grote kupervoering (meestal aan grond) na routing verlaagt grondimpedantie en stabiliseert voeding/signaaltransmissie.
8. DRC (Design Rule Check): Tools > Design Rule Check. Fouten aanpassen tot er geen meer zijn.

PCB-bestanden uitvoeren

• Gerber-bestand: voor de PCB-fabrikant.
• Assemblage-tekening: als werkhandleiding voor de productieafdeling.
• Componentcoördinaten: voor automatische bestuking.
• BOM (Bill of Materials): voor inkoop en productie.
• Overige bestanden indien nodig.

Ontwerp voltooid

Het complete PCB-ontwerpproces van schema tot productiebestanden is nu afgehandeld. Dit artikel geeft een overzicht; meer details ontdekt u in de praktijk.

PCBCart helpt u bij de fabricage van uw PCBs

Als in China gevestigde PCB-fabrikant met meer dan 10 jaar ervaring in custom PCB-fabricage en assemblage, kan PCBCart vrijwel alle soorten printplaten produceren. Heeft u ontwerpbestanden klaar voor productie? Start met het opvragen van een prijs.

Nuttige bronnen:

• PCB Design Tutorial voor Altium Designer-gebruikers
• Bestandsvereisten voor efficiënte PCB-fabricage
• Full Feature PCB Fabrication Service met meerdere Value-added Opties
• PCB-fabricageprijs verlagen door ontwerp binnen PCBCart's standaard mogelijkheden
• Gedetailleerde handleiding voor offerteaanvraag PCB-fabricageprojecten
• Naast PCB-fabricage biedt PCBCart ook Full Turnkey PCB Assembly Service