Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail: Von der Idee zum fertigen Gerät
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Norderstedt
Books on Demand
2017
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 668 Seiten Illustrationen, Diagramme 22 cm x 15.5 cm, 1075 g |
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Titel: Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
Autor: Schöni, Daniel
Jahr: 2017
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis I
Vorwort 1
Ein Wort zu Kunst . 3
Worauf beruhen unterschiedliche Layouts und Designs ? . . ,. 4
Bestellung und Vergabe von Aufträgen. 5
1 Entwicklung elektronischer Geräte 7
1.1 Von der Idee zum fertigen Produkt. 7
1.1.1 Die Idee. 8
1.1.2 Sinn und Zweck . 8
1.1.3 Funktion. 9
1.1.4 Ziele. 9
1.1.5 Wege zum Ziel. 10
1.1.6 Kostenfaktoren. 13
1.1.7 Nutzen und Gewinn. 16
1.1.8 Umweltfaktoren. 17
1.2 Spezifikation. 18
I
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
1.2.1 Produkt-Beschreibung. 19
1.2.2 Funktionsübersicht. 26
1.2.3 Funktionsmuster. 28
1.2.4 Vorgaben. 29
1.2.5 Pflichten- und Lastenheft. 35
1.2.6 Patente. 37
1.3 Richtlinien und Vorschriften. 40
1.3.1 Richtlinien. 40
1.3.2 Vorschriften. 41
1.3.3 Normen. 43
1.4 Machbarkeit. 48
1.4.1 Planung. 48
1.4.2 Nachfrage. 49
1.4.3 Finanzierung:. 49
1.4.4 Worst-Case Scenario. 50
1.4.5 Realisierbarkeit. 50
1.5 Businessplan. 51
1.6 Schlussbewertung zur Ausführbarkeit. 52
2 Planung 53
2.1 Produktekreationsprozess . 54
2.2 Produktphasen . 55
2.2.1 Vorbereitung. 55
2.2.2 Konzeptausarbeitung. 56
2.2.3 Grundentwicklung. 56
2.2.4 Produktentwicklung. 57
II Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
2.2.5 Fertigungsüberleitung. 58
2.2.6 Beginn der Serienfertigung. 59
2.2.7 Produktion. 59
2.2.8 Produktbetreuung. 60
2.2.9 Entsorgung und Recycling. 60
2.3 Design Flow. 61
2.3.1 Allgemeiner Design Flow . 61
2.3.2 Flussdiagramm zeigt Abhängigkeiten . 62
2.3.3 Meilensteine. 65
2.3.4 Überprüfung (Review). 65
2.4 Terminplanung. 66
2.4.1 Grundlagen Terminplanung. 66
2.4.2 Erfahrungswerte für Arbeiten. . 67
2.4.3 Gantt-Diagramm. 68
2.4.4 Tabellenkalkulation. 69
2.4.5 History Sheet. 69
2.5 Kostenlimit für die Entwicklung. 72
2.5.1 Missverständnisse, fehlende Absprachen und mangelhaf-
te Kommunikation. 72
3 Design-Tools 75
3.1 Mechanik. 76
3.1.1 Beispiele einiger Mechanik-Systeme. 77
3.1.2 Simulation. 77
3.1.3 Datenaustausch. 78
3.2 Elektronik. 79
Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
3.2.1 Komplettsysteme. 81
3.2.2 freie Systeme. 82
3.2.3 einfache Systeme. 82
3.2.4 High-End Systeme. 82
3.3 Firm- und Software. 83
3.3.1 Softwaredesign. 83
3.3.2 Embedded Design. 83
3.3.3 ln-circuit Programming. 84
3.3.4 Debugging. 84
3.4 Weitere Bereiche. 85
3.5 Freeware oder kommerzielle Tools. 86
3.5.1 Freeware. 86
3.5.2 Kommerzielle Produkte. 87
4 Baugruppendesign 89
4.1 Anforderungen und Eigenschaften.90
4.1.1 EMV.91
4.1.2 Signalübertragung.103
4.1.3 Elektromechanisches Schalten .110
4.1.4 ESD.116
4.1.5 IP-Schutzart .118
4.1.6 Klassifizierung und Komplexität.121
4.1.7 Mechanische Anforderungen .124
4.1.8 Wärmeentwicklung.127
4.1.9 Lebensdauer.138
4.2 Position und Lage bestimmter Komponenten.145
IV Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
4.2.1 Anzeigen und Indikatoren.145
4.2.2 Bedienungselemente.146
4.2.3 Sensoren.147
4.2.4 Schnittstellen.148
4.2.5 Kabelzuführung.149
4.2.6 Sicherheitselemente .149
4.2.7 Stromversorgung.153
4.2.8 Türen und Klappen .153
4.2.9 Hilfsfunktionen.153
4.2.10 Beschriftung. 154
4.3 Mechanische Elemente.155
4.3.1 Frontplatten.155
4.3.2 Gehäuse.157
4.3.3 Befestigung.158
4.3.4 Mechanische Funktionen .161
4.4 Verdrahtung.162
4.4.1 Leiterdichte.162
4.4.2 Leiterabstand.163
4.4.3 Leiterquerschnitt.164
4.4.4 Isolationsmaterialien.165
4.4.5 Installationsdraht.166
4.4.6 Flexible Litzen .166
4.4.7 Mehrfachkabel.166
4.4.8 Kupferlackdraht .167
4.4.9 Geschirmte Kabel .168
4.5 Verbindungstechnik.169
Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
4.5.1 Wire-Wrap Technik .169
4.5.2 Löttechnik.170
4.5.3 Schraubanschlüsse.170
4.5.4 Klemmtechnik .170
4.5.5 Presstechnik .171
4.5.6 Bonden .172
4.5.7 Galvanisieren.172
4.5.8 Fügen, Schweissen.173
4.5.9 Steckverbinder.173
4.6 Aufbau und Realisation.179
4.6.1 Einzelgeräte.179
4.6.2 Prototypen und Muster.179
4.6.3 Nullserie.180
4.6.4 Serie.181
4.7 Inbetriebnahme und Test.183
4.7.1 Tests in der laufenden Produktion.183
4.7.2 Testbarkeit.184
4.7.3 Erste Inbetriebnahme von Prototypen.186
4.7.4 Typische Fehler bei Prototypen.188
4.7.5 Stichproben auf Widerstandsfähigkeit.190
4.8 Produktebetreuung.191
4.8.1 Service = Dienstleistung .191
4.8.2 Reparatur.191
4.8.3 Entsorgung - Recycling.193
VI Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
5 Funktionsdesign 195
5.1 Blockschema.195
5.2 Schema.195
5.2.1 Globale und lokale Elemente.196
5.2.2 Funktionsblöcke .196
5.2.3 Hierarchie.197
5.2.4 Übergänge zwischen Blättern.198
5.2.5 Darstellung.199
5.2.6 Schema Beispiele.210
5.2.7 Netzlisten. . 224
5.2.8 Stücklisten .224
5.2.9 Bibliotheken.225
5.2.10 Testbarkeit .225
5.3 Komponenten.226
5.3.1 Funktion gesucht.226
5.3.2 Angebote: Distributoren und Händler.228
5.3.3 Verträge.229
5.3.4 Komponenten-Evaluation in Betrieben.230
5.4 Kriterien zur Auswahl von Komponenten.231
5.4.1 Bauform.232
5.4.2 Leistung.234
5.4.3 Chip-Komponenten: Baugrössen.235
5.4.4 Kondensatoren.237
5.4.5 Spulen.243
5.4.6 Widerstand und Frequenz.244
5.4.7 Operationsverstärker.244
Inhaltsverzeichnis VII
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
5.4.8 Logik.247
5.5 Simulation.249
5.5.1 Gründe für eine Simulation:.250
5.5.2 Simulations-Modi und -Typen .251
5.5.3 Spiee.252
5.5.4 Fehlfunktion: Simulation oder Schaltung?.260
5.5.5 Fazit.260
5.5.6 Field-Solver (EMS).262
5.5.7 Thermische Simulation .263
5.6 Vorgaben für Leiterplatten im Schema.264
5.6.1 Strompfade.264
5.6.2 Spannungen.264
5.6.3 Leistungsbereiche.264
5.6.4 Differentielle Leiter.264
5.6.5 Impedanzkontrolle.265
5.6.6 Vorgaben der Hersteller.265
5.7 Schema-Funktionsprüfung.266
5.7.1 Electrical Rule Check .266
5.7.2 Optische Prüfung.267
5.7.3 Review.267
6 Leiterplattendesign 269
6.1 Sinn und Zweck.269
6.1.1 Träger für Komponenten .269
6.1.2 Leitungsträger für Verbindungen.270
6.1.3 Bauteil mit eigenen Eigenschaften.270
VIII Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
6.2 Kurze Geschichte der Leiterplatte.271
6.2.1 Wichtigste Daten und Patente.271
6.2.2 Fertigungsverfahren .272
6.2.3 Layerverwendung.272
6.2.4 Layoutübertragungstechnik.273
6.2.5 Masssysteme.273
6.2.6 Umrechnung Zoll - Meter.274
6.2.7 Koordinatensystem.274
6.3 Anforderungen an Leiterplatten.275
6.3.1 Packungsdichte.275
6.3.2 Machbarkeit.276
6.4 Trägermaterial für Leiterplatten.277
6.4.1 Einige Begriffe.277
6.4.2 Basismaterial.278
6.4.3 Aufbau von Basismaterial.279
6.4.4 Kenndaten .287
6.4.5 Materialauswahl .291
6.4.6 Daten einiger Basismaterialien im Vergleich .292
6.5 Leiterplattenfertigung.294
6.5.1 Leiterplattentypen.294
6.5.2 Oberflächen.297
6.5.3 Einfache Leiterplatten.301
6.5.4 Multilayer.302
6.5.5 Herstellung eines Multilayers.303
6.5.6 Leiterplatten Aufbau.312
6.5.7 Löcher und Bohrungen .322
Inhaltsverzeichnis IX
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
6.5.8 Fertigungsdaten .339
6.6 Board Erstellung.352
6.6.1 Wahl der Strategie.354
6.6.2 Layer einrichten.356
6.6.3 Definition der Leiterplatte.362
6.6.4 Beschriften, Vermassen und Dokumentieren .366
6.6.5 Platzieren.373
6.6.6 Routen (Leiter verlegen).381
6.6.7 Stromtragfähigkeit und Erwärmung.398
6.6.8 Leiterabstand und elektrische Isolation .416
6.6.9 Testpunkte.421
6.7 EMV-Design.423
6.7.1 Versorgungssysteme.423
6.7.2 Proximity-Effekt.429
6.7.3 Mehrere Versorgungssysteme.432
6.7.4 Leiterführung.434
6.8 High-Speed-Design.437
6.8.1 Wann beginnt "High-Speed" ?.437
6.8.2 Kritische Leiterlänge.439
6.8.3 Impedanzkontrollierte Leiter .440
6.8.4 Vias im High-Speed-Umfeld.446
6.8.5 Besondere Materialien für hohe Frequenzen.451
6.8.6 Differentielle Leiter.452
6.9 spezielle Anforderungen .455
6.9.1 bewegliche Teile.455
6.9.2 Flex.456
Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
6.9.3 Starr-Flex.464
6.9.4 Semi-Flex.474
6.9.5 ZIF-Kontaktierung.477
6.9.6 Eingebettete Komponenten.480
6.9.7 MID-Technologie.486
6.10 Regeln, Rules und Constraints.489
6.10.1 Definieren von Rules.489
6.10.2 Wichtigste Rules.491
6.10.3 Elektrisch und Routing .491
6.10.4 Herstellung. . 491
6.10.5 Planes und Polygone.493
6.10.6 Masken .494
6.10.7 Bestückung.494
6.10.8 High-Speed und EMV.495
7 Bibliotheken 497
7.1 Kom ponenten-Verwaltung.497
7.1.1 Komponenten-Erfassung.498
7.1.2 Bauteile-Bibliotheken .499
7.1.3 Komponenten-Definition.502
7.2 Schema-Bibliothek .505
7.2.1 Symbolbibliothek erstellen.505
7.2.2 Masse und Raster.506
7.2.3 Aufbau von Schema-Symbolen.507
7.2.4 Bezeichnung von Schemasymbolen.507
7.2.5 Parts (Einzel-Schaltkreise) .508
Inhaltsverzeichnis XI
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
7.2.6 Pinbelegung und -Bezeichnung.508
7.2.7 Polarisierte Bauteile.509
7.2.8 Nichtelektrische Bauteile.510
7.3 PCB-Bibliothek.511
7.3.1 Voraussetzungen.512
7.3.2 SMD-Landeflächen nach IPC-7351B.515
7.3.3 THT-Landeflächen.523
7.3.4 Namen Definition nach IPC-Standard.528
7.3.5 Weitere Bauformen.537
7.3.6 Landeflächen nach Hersteller-Vorgabe.537
7.3.7 Namen Definition allgemein.538
7.3.8 Null-Rotation für Bauteile.545
7.3.9 Beispiele.548
7.3.10 Nachwort.557
8 Baugruppenfertigung 559
8.1 Umgang mit Komponenten .559
8.1.1 ESD - Elektrostatische Entladungen.560
8.1.2 ESD - Ereignis.567
8.1.3 ESD - Schutz.570
8.1.4 Verweise auf Literatur.580
8.2 Fertigung.581
8.2.1 Fertigungsdaten .581
8.2.2 Lotpasten-Druck.586
8.2.3 Manuelles Bestücken.587
8.2.4 Maschinelles Bestücken.590
XII Inhaltsverzeichnis
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
8.2.5 Löten .592
8.2.6 Design-Anforderungen .596
8.2.7 Bestückungsnutzen.597
8.2.8 Variantenbestückung.598
8.3 Baugruppen-Tests.599
8.3.1 Optische Inspektion.600
8.3.2 Automatische optische Inspektion (AOI) .600
8.3.3 In-Circuit-Test.602
8.3.4 Flying-Probe-Test .609
8.3.5 Prüfzeichen.611
8.3.6 EMV-Tests. . 612
8.4 Inbetriebnahme.621
8.4.1 Burn-In Test .622
8.5 Leiterplattenreparatur.623
8.5.1 Verwechselte Speisungsanschlüsse.623
8.5.2 Verwechselte Anschlüsse.623
8.5.3 Vergessene Komponenten.624
8.5.4 Leiterbahnen .625
8.5.5 Vias.626
8.5.6 Durchkontaktierung in Befestigungslöchern.626
8.5.7 Rückzug der Planes in Befestigungslöchern.627
8.5.8 Beispiel: Mechanischer Bruch in Multilayer.627
8.6 Auftragsabwicklung.628
8.6.1 Auftragsvergabe .628
8.6.2 Offertanfrage.628
8.6.3 Bestellung.629
8.6.4 Rückfragen.630
Inhaltsverzeichnis XIII
Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail
Anhang A: Projektübernahme 631
Anhang B: Musterleiterplatte 633
Anhang C: Glossar 639
Index 648
Quellenverzeichnis 663
XIV Inhaltsverzeichnis |
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| spelling | Schöni, Daniel 1957- Verfasser (DE-588)1135617643 aut Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail Von der Idee zum fertigen Gerät Daniel Schöni Norderstedt Books on Demand 2017 668 Seiten Illustrationen, Diagramme 22 cm x 15.5 cm, 1075 g txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Schaltungsentwurf (DE-588)4179389-4 gnd rswk-swf Gedruckte Schaltung (DE-588)4019627-6 gnd rswk-swf Entwicklung Design Leiterplatte PCB CAD Gedruckte Schaltung (DE-588)4019627-6 s Schaltungsentwurf (DE-588)4179389-4 s DE-604 Books on Demand GmbH (Norderstedt) (DE-588)10068934-6 pbl Erscheint auch als Online-Ausgabe Schöni, Daniel Schaltungs- und Leiterplattendesign im Detail Norderstedt : Books on Demand, 2017 Online-Ressourcen X:MVB text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=7500154d42174d1b8233e4e0e1bb30c6&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029797406&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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