Bevor eine Leiterplatte gebaut werden kann, muss sie entworfen werden. Dies geschieht mithilfe von CAD-Tools für das PCB-Leiterplattendesign. Das PCB-Design lässt sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: schematische Erfassung zur Erstellung der Schaltkreisverbindungen in einem Diagramm und anschließend PCB-Layout zur Gestaltung der tatsächlichen physischen Leiterplatte.
Entwickeln der Bibliotheks-CAD-Teile
Der erste Schritt besteht darin, die für das Design benötigten Bibliotheks-CAD-Teile zu entwickeln. Dazu gehören Schaltplansymbole, Simulationsmodelle, Footprints für das PCB-Layout und Schrittmodelle für die 3D-Anzeige gedruckter Leiterplatten. Sobald die Bibliotheken fertig sind, besteht der nächste Schritt darin, die logische Darstellung der Schaltkreise auf einem Schaltplan zu erstellen. CAD-Tools werden verwendet, um die Symbole auf einem Schaltplanblatt zu platzieren und sie dann zu verbinden, um die Schaltkreise zu bilden.
Gleichzeitig wird eine Schaltungssimulation ausgeführt, um zu überprüfen, ob das Design elektrisch wie vorgesehen funktioniert. Sobald diese Aufgaben abgeschlossen sind, senden die Schaltplantools ihre Konnektivitätsdaten an die Layouttools.
Layout
Auf der Layoutseite des PCB-Designs wird die schematische Konnektivität empfangen und als Netze verarbeitet, die zwei oder mehr Komponentenstifte verbinden. Mit einem Umriss der geplanten Platinenform auf dem Bildschirm platziert der Layoutdesigner die Komponentenabdrücke an den richtigen Stellen. Sobald diese Komponenten optimal angeordnet sind, besteht der nächste Schritt darin, die Netze mit den Stiften zu verbinden, indem die Spuren und Ebenen zwischen den Stiften gezeichnet werden. In die CAD-Tools sind Designregeln integriert, die verhindern, dass die Spuren eines Netzes ein anderes Netz berühren, und die viele andere Breiten und Abstände bestimmen, die für ein vollständiges Design erforderlich sind. Sobald das Routing abgeschlossen ist, werden die Designtools erneut verwendet, um Fertigungszeichnungen und die Ausgabedateien zu erstellen, die der Hersteller zum Bau der Platine verwendet.
Der Entwurf und die Herstellung einer Leiterplatte erfolgt in einem schrittweisen Prozess: Erstellung und Simulation des Schaltplans, Einrichten von PCB-Entwurfsrastern und DRCs, Platzierung der Komponenten, PCB-Routing, Stromversorgungsebenen und schließlich Zusammenstellen der Stückliste und Bau der Platine. Die nächste Entwurfsphase konzentriert sich auf diese Schritte.
