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Hardware / PCB-Design

PCB-Design

Schaltplan und Platinenlayout, vom ersten Konzept bis zur tatsächlich fertigbaren Platine — und danach hier bestückt, eingeschaltet, vermessen und überarbeitet, statt als Gerber-Satz mit gekreuzten Fingern übergeben.

Ein Layout ist eine Hypothese. Es hört auf, eine zu sein, sobald die Platine zum ersten Mal Strom bekommt.

Ein regelkonformes Layout bekommen viele hin. Die Design-Rules laufen durch, die Netzliste stimmt, die Gerber exportieren. Was das nicht verrät: ob der Rückstrompfad unter dem schnellen Signal intakt ist, ob der Regler mit dem Kondensator stabil bleibt, den es tatsächlich zu kaufen gab, oder ob der Stecker das Gehäuse um einen halben Millimeter verfehlt.

Solche Dinge findet man, indem man die Platine baut und misst. Wenn Layout, Bestückung, Inbetriebnahme und Fehlersuche in denselben Händen bleiben, landet die Korrektur in der nächsten Revision statt in einem E-Mail-Verlauf zwischen drei Firmen darüber, wer schuld ist.

Eine bestückte Erfassungsplatine in der Pinzette, der Controller in der Mitte, Steckerreihen an zwei Kanten und der Name des Entwicklers im Bestückungsdruck
Das Layout, gebautHier bestückt und verlötet, bis 0,35 mm Pitch. Prüfpunkte und Fiducials waren Teil des Layouts, kein Nachgedanke.
Dieselbe Platine auf dem Mikroskoptisch während der Inbetriebnahme, eine Prüfspitze auf einem Pad, eine Status-LED leuchtet, dazu ein Fliegdraht und Kaptonband
Das Layout, geprüftPrüfspitze am Pad und der Fliegdraht von dem, was wir zuletzt falsch hatten. Hier wird aus einer Annahme ein Entwurf.
Die Erfassungsplatine mit ESP32-P4-Controller und Beschaltung
ErfassungsplatineESP32-P4, acht synchronisierte Audiokanäle an einem gemeinsamen Takt. Feinpitch-Bestückung bis 0,35 mm.
Ein Paar Takt- und Datenverteilungsplatinen mit RJ45-Buchsen
Takt- & DatenverteilungDifferenzielles LVDS über RJ45, validiert über eine 15-m-Verbindung ohne Datenfehler.
Mikrofon-Trägerplatinen auf der gefrästen Array-Platte vor der Montage
Mikrofon-TrägerplatinenKleine, wiederholte Platinen, konstruiert für die Montage direkt hinter einer akustischen Öffnung.

Drei Entwürfe für unsere eigene Sensorplattform, jeder mit einem anderen Layout-Problem: dichte Feinpitch-Bestückung um einen leistungsfähigen Controller, eine differenzielle Verbindung, die über fünfzehn Meter gewöhnliches Kabel sauber bleiben muss, und eine kleine Platine, die achtmal wiederholt wird und deren mechanische Position Teil der akustischen Auslegung ist. Alle wurden hier beschafft, bestückt und in Betrieb genommen, und alle haben mindestens eine Revision hinter sich, die der Labortisch ausgelöst hat.

Ansehen, was damit gemessen wurde →

Schaltplanerfassung

Schaltungsentwurf mit gleichzeitiger Bauteilauswahl, denn ein Schaltplan um Bauteile herum, die man nicht kaufen kann, ist eine Zeichnung und kein Entwurf.

Bauteilauswahl und Stückliste

Gewählt nach Verfügbarkeit, Lebenszyklus und Zweitquellen ebenso wie nach Datenblattwerten — und die Beschaffungslage geprüft, bevor das Layout davon abhängt.

Layout

Platzierung und Routing gegen die Physik: Rückstrompfade, kontrollierte Impedanz dort, wo es zählt, Power Integrity, thermisches Verhalten und empfindliche Analogtechnik weg von den lauten Teilen.

Mixed-Signal und Feinpitch

Analoge Frontends neben digitalem Schalten, und Gehäuse bis 0,35 mm Pitch, hier platziert und verlötet.

Design für Fertigung und Test

Fiducials, Prüfpunkte, Abstände und Nutzen schon im Layout mitgedacht, dazu der Zugang, den Sie später brauchen, wenn etwas gemessen werden muss.

Mechanische Passung

Platinenumriss, Steckerpositionen und Befestigung gemeinsam mit dem Gehäuse entwickelt, damit sich die beiden nicht erst widersprechen, wenn beide gefertigt sind.

  1. 01

    Anforderungen und Architektur

    Was die Platine leisten muss, unter welchen Randbedingungen — Energie, Baugröße, Umgebung, Schnittstellen, Kosten.

  2. 02

    Schaltplan und Bauteile

    Schaltung und Stückliste gemeinsam entwickelt, Verfügbarkeit geprüft, während entschieden wird, nicht danach.

  3. 03

    Layout und Review

    Platzierung, Routing und ein Review-Durchgang gegen die Physik ebenso wie gegen die Design-Rules.

  4. 04

    Fertigung und Bestückung

    Platinen bestellt und hier in Prototypenstückzahl bestückt, was die Schleife zwischen Entscheidung und physischem Ergebnis kurz hält.

  5. 05

    Inbetriebnahme und Messung

    Einschalten, jede Baugruppe nachweisen, dann messen. Befunde werden festgehalten, auch die unbequemen.

  6. 06

    Revision

    Ein zweiter Durchlauf auf Basis dessen, was der Labortisch gezeigt hat. Platinen, die nie überarbeitet wurden, wurden meist nie richtig getestet.

Kein Auftragsfertiger: Platinen werden hier in Prototypenstückzahl für Entwicklung und Test bestückt, nicht in Serie. Ist ein Entwurf serienreif, bereiten wir die Unterlagen dafür auf und arbeiten mit Ihrem Fertiger, statt so zu tun, als wären wir einer. Wir sind auch kein Prüflabor — wir konstruieren mit Blick auf CE, FCC und EMV und bereiten die Prüfung vor, die dann akkreditierte Dritte durchführen.

Eine Platine, die entworfen werden muss?

Bringen Sie die Anforderungen oder einen bestehenden Entwurf, der sich nicht so verhält, wie er soll. Sie bekommen eine ehrliche Einschätzung zum Vorgehen und zu den Risiken, die von außen sichtbar sind.

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