Platinen doppelseitig layouten mit Eagle

Einleitung

Die eigene Herstellung doppelseitiger Platinen kann sich problematisch gestalten. Da Eagle für den professionellen Einsatz entwickelt wurde, fallen die meisten Fehlerquellen erst beim Löten auf, also wenn es zu spät ist. Im Folgenden werden Ratschläge zum Bedienen des Programms Eagle hinsichtlich des Layoutens von Platinen erteilt, die unter Hobbybedingungen hergestellt (geätzt) werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass der gesamtheitliche Vorgang der Platinenherstellung bekannt ist oder in anderen Teilen dieser Wissensseite nachgeschlagen wird (Links unter dem Punkt: "Siehe auch").

Ziel dieses Dokuments ist es, Hilfestellung zu geben bei...

• der Konfiguration des Layout-Programms EAGLE zum Layouten von Schaltungen zur Herstellung ein- oder doppelseitiger Platinen

Dabei wird auf folgende Punkte Wert gelegt:

So wenige Vias wie möglich.

Bauteile möglichst einfach lötbar

Toleranz gegenüber Über-/Unterätzung

Einsparung von Chemikalien

Layoutprogramm EAGLE

Layouteditor konfigurieren

Hinweis

Werte, die im Folgenden nicht erwähnt werden, sollten auf Default bleiben!

Raster

Raster als "Teilwert" von 50mil (1.25; 2.5; 5; 10; 12,5; 25; 50) Wenn möglich mit einem Raster von 25mil auskommen.

Autoroutereinstellungen

Wichtig:

• Bei zweiseitigen Platinen immer eine "Prefered Direction" pro Layer vorgeben (nicht den Stern wählen!)!
• Das Routing Grid immer als Vielfaches des Rastergrids wählen!
• Die Costs nicht ändern (außer für Vias wie unten)!
• Via-Anzahl bei Optimize im Folgenden beachten!

Autorouter -->

General

--> Prefered Directions --> Top=senkrecht, Bottom=waagrecht (oder umgekehrt)

--> Routing Grid=2.5; 5; 10; 12,5; 25; 50 (als "Teilwert" von 50mil wie Raster, je nach Rechenleistung und Komplexität der Platine)

--> Via Shape=octagon (schützt etwas besser bei Überätzung)

Route --> Maximum --> Via=50

Optimize 1-6 --> Costs --> Via=99

Optimize 1 --> Maximum Vias=0

Optimize 2 --> Maximum Via=5

Optimize 3 --> Maximum Via=0

Optimize 4 --> Maximum Via=5

Optimize 5 --> Maximum Via=0

Optimize 6 --> Maximum Via=0

DRC-Einstellungen (Design Rule Check)

Im DRC werden Vorgaben getroffen, nach denen der Autorouter seine Bahnen und Vias verlegt.

Clearance

• alle Werte auf min. 10mil, besser 12mil (je nach Löt- und Ätzvermögen) --> Damit bleibt es möglich, Leiterbahnen zwischen zwei IC-Pads hindurchzuführen.

Distance

• Copper/Dimension=25 --> Damit bleibt ein größerer Abstand zum Platinenrand
• Drill/Hole=10mil. --> Wie die Clearance-Werte

Sizes

• Minimum Width=12mil --> schützt vor Überätzung
• Minimum Drill=32mil --> Damit werden Vias 0,8mm und damit genauso dick wie Widerstandsbohrungen, man kann also den gleichen, relativ großen Bohrer benutzen

Groundplane

Achtung: Erst nach vollständig gelayouteter Platine anwenden! Ansonsten kann es passieren, dass Airwires übrig bleiben.

Die Groundplane verhilft zu besseren Groundeigenschaften und spart Ätzmittel und Entwickler! Man erzeugt sie wie folgt:

• Poligon anklicken
• Werte wie folgt ändern (oben in der Symbolleiste, beim Daraufzeigen erscheint in der Leiste am unteren Bildschirmrand die Erklärung):
  • Layer=Top bzw. Bottom
  • Poligon Thermals=ON (erleichtert das Löten von GND-Pads und beugt der übermäßigen thermischen Belastung der Bauteile vor)
  • Poligon Orphans=OFF (damit alle Flächen der Plane mit einem festen Potenzial, z.B.: GND, verbunden sind und sie nicht als Antennen, z.B.: für Bürstenfeuer von Bürstenmotoren oder in der Nähe von Taktleitungen, fungieren)
  • Isolate=0.016-0.035 (z.B. 0.024. Dieser Abstand zwischen Signals und GND-Plane beugt Unterätzungen vor und erleichtert das Löten)
  • Poligon auf Dimension (Platinenumriss) zeichnen
  • Poligon zu "GND" umbenennen (dabei auf den Rand des Poligons klicken)
  • Auf "Ratsnest" klicken, um das Polygon sichtbar zu machen

Nicht lötbare Pads

Da selbst hergestellte Platinen keine Durchkontaktierungen besitzen, kann es notwendig werden, sie auf dem Top-Layer zu verlöten. Dies ist aber bei manchen Bauteilen nicht möglich (z. B. Pinheads, Spindeltrimmer, Trafos usw.). Abhilfe: Diejenigen Pads von Bauteilen, die man nicht von oben löten kann mit einem Rechteck auf dem Layer "tRestrict" umgeben. Nur die Pads, nicht das gesamt Bauteil! Dadurch wird der Autorouter keine Top-Verbindung herstellen. Die Fehlermeldungen des DRC (Design Rule Check) können ignoriert werden. Diese beziehen sich auf das Pad.

CadSoft bietet auf seiner ULP-Downloadseite ein Programm (restrict-4.04.ulp) an, das einem die Arbeit hierbei sehr erleichtert, indem es um alle verbundenen Pads automatisch Rechtecke der richtigen Größe im tRestrict-Layer zeichnet. Die Verzeichnispfade zur eigenen Eagle-Installation müssen vor der Benutzung des Programms jedoch noch mit einem Editor angepasst werden.

Hinweise zu Belichtungsmaske und Ausdruck

Das Layout wird am besten mit Hilfe eines Laserdruckers auf eine Spezialfolie gedruckt. Diese Folien sind im Elektronikfachhandel erhältlich.

Verzerrungen im Ausdruck / Keine Deckungsgleichheit zwischen Top- und Bottom-Layout

Auf Grund der "Glattheit" der Druckerfolie entstehen bei manchen Druckern Verzerrungen beim Ausdruck des Layouts, die dazu führen, dass Bohrungen nicht deckungsgleich sind. Diese Verzerrungen werden größtenteils vermieden, indem Top- und Bottom-Layout auf einer Seite direkt nebeneinander und im gleichen Druckvorgang ausgedruckt werden. Die Verzerrungen sollten dann auf beiden Layouts gleich sein, sodass Bohrungen auf beiden Seiten zentriert sind. Natürlich muss das Layout auf zu große Verzerrungen geprüft werden.

Material: Fotobeschichtete Platinen

Ich habe zwar nicht sehr viele unterschiedliche Platinen getestet und ich will auch keine Werbung für Produkte machen, aber aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass fotobeschichtete Platinen der Firma Bungard die besten Ergebnisse erzielen. Sie sind äußerst Fehlertolerant, was dem Hobbyelektroniker zu Gute kommt, der nicht über professionelle Technik verfügt. Allerdings gibt es sicherlich Hersteller, die vergleichbar gute Platinen anbieten und die mir nicht bekannt sind.

Siehe auch

Aufgrund der Umsortierung sei hier generell Kategorie:Leiterplattenentwicklung genannt.

Autor

Gock

Stichworte:

Platine, Herstellung, ätzen, selbst selber herstellen, doppelseitig, zweiseitig, fotobeschichtet, Layout, Eagle, Autorouter, Einstellungen, Parameter, löten, Tips und Tricks, Routen, Problem