Hardware

Beim Entwurf aller Hardware-Komponenten habe ich immer versucht, einige grundlegende Regeln einzuhalten. Ziel war, daß ich auch noch in 10+ Jahren Bauteile oder gleichwertige Ersatzteile nachkaufen kann. Außerdem soll auch eine Handbestückung aller Platinen problemlos möglich sein.

Hier will ich mal zeigen, daß auch alte Ingenieure noch was dazulernen können. Als ich vor etlichen Jahren diese Seiten zum ersten mal geschrieben hatte, wollte ich alle PCBs noch selbst bestücken, um Geld zu sparen. Daraus ergaben sich diese (alten) Regeln:

Bauteilauswahl

Alle Bauteile sollten 'Feld-, Wald- und Wiesentypen' sein. Keine Exotenhersteller, keine Bauteile mit Exoten-Features. Aus meiner Berufspraxis weiß ich aus trauriger Erfahrung, daß z.B. Prozessoren mit Spezial-Features oft schon nach wenigen Jahren abgekündigt werden und dann auch keine Ersatztypen mehr zu bekommen sind. Deswegen sind alle Prozessoren vom Hersteller Atmel aus der ATMEGA Reihe, mit dem ich seit über 20 Jahren nur gute Erfahrungen gemacht habe, was Verfügbarkeit angeht.

Auch die Gehäusebauformen sollten einen verbreiteten Standard haben. Also z.B. alle Transistoren in SOT23, D2PAK o.ä. Kann sein, daß es ganz tolle winzige neue Bauformen gibt, aber gibt es später auch noch Ersatztypen dafür?

Da der Hauptpreistreiber für eigene Designs die Leiterplattenfläche ist, sollten diese so klein wie möglich werden. Aber nicht so klein, daß ich nicht mehr selbst bestücken kann! Also als Kompromiß z.B. Widerstände und Kondensatoren im 0603 Gehäuse und Transistoren in SOT23.

Layout (Design Rules)

Für die meisten Bauteile wurden die Lötpads gegenüber dem Standard für Automatenbestückung etwas vergrößert, um problemlos mit einem normalen Lötkolben noch an die Pads zu kommen.

Damit die Leiterplatten auch wirklich von jedem beliebigen Hersteller gefertigt werden können, habe ich auf Feinleiter, Multilayer, Microvias und andere Techniken komplett verzichtet. Die Leiterbahnbreiten und -Abstände liegen wo immer möglich bei 300µm, was die Zuverlässigkeit deutlich erhöht.

Ich weiß, daß es asiatische Leiterplattenhersteller gibt, die nur einen Bruchteil dessen verlangen, was man hier bei uns bezahlt. Nach meiner persönlichen Erfahrung kann man aber auch nur einen Bruchteil dieser Leiterplatten wirklich verwenden...

Der Grund war, daß Leiterplatten und Bestückung bei deutschen Firmen damals unbezahlbar waren (und immer noch sind). Bei Kleinserien für Privatanwender ruinös. Und die chinesischen Anbieter hatten echte Qualitätsprobleme.

Inzwischen gibt es aber Anbieter, die sehr zuverlässig arbeiten und dabei auch noch unschlagbar preisgünstig sind. Selbst meine ehemalige Firma bestellt dort, und die haben extreme Qualitätsansprüche (KFZ-Zulieferer). Beispiel: eine Innenbeleuchtung für H0-Personenwagen (12 LEDs, DCC-Decoder) kostet hier ca €4,50 (PCB + Bauteile + Bestückung + Porto + Zoll, ca 1 Woche bis es auf dem Tisch liegt (davon 4 Tage beim deutschen Zoll...)). Das deutsche 'Original' liegt bei €30.

Ausserdem bieten diese Anbieter oft ein Rundum-Sorglos-Paket. Empfehlen kann ich hier JLCPCB. Da gibt es alle Tools, die man braucht, und die spielen nahtlos zusammen:

Deswegen hier die überarbeiteten Regeln:

Bauteilauswahl

Alle Bauteile sollten halbwegs verbreitete Funktionen haben, für die es auch Alternativ-Parts gibt (andere Gehäuseformen sind zulässig). Ruhig den billigsten Typ auswählen. Möglichst 'Basic'-Parts wählen, die Standard sind und keine extra Rüstkosten verursachen. Falls ein Board nachbestellt werden muss, ist ein Redesign mit ähnlichen Parts oft die einfachere und billigere Lösung. Es ist erstaunlich, für was es alles Ersatztypen von bei uns völlig unbekannten Herstellern gibt... 🤫

Alle üblichen Gehäusebauformen sind erlaubt. Allerdings sollte man von BGA oder Fine-Pitch Abstand halten (das erfordert feinere Leiterbahnstrukturen).

Die Leiterplattenfläche spielt bei den Gesamtkosten praktisch keine Rolle mehr. Es muss also nicht unbedingt 0402-Hühnerfutter verbaut werden!

Auch Multilayer-PCBs sind kein Tabu mehr.

Layout (Design Rules)

Ruhig die Default-Einstellungen von EasyEDA verwenden (8 mil). Die machen Sinn, das ist alles problemlos fertigbar.

vorherige Seite nächste Seite