Einstieg in KiCad: Grundlagen des PCB-Designs

Seminarziel

Das Seminar "Einstieg in KiCad: Grundlagen des PCB-Designs" zielt darauf ab, den Teilnehmenden die notwendigen Kenntnisse und praktischen Fertigkeiten zu vermitteln, um mit KiCad eigenständige PCB-Designs zu entwickeln. Die Teilnehmenden erlernen, wie sie Schaltpläne entwerfen, diese in physische PCB-Layouts überführen und abschließend die erforderlichen Fertigungsdaten für die Herstellung vorbereiten. Ziel ist es, dass die Teilnehmenden nach Abschluss des Seminars in der Lage sind, ihre eigenen PCB-Projekte von der Idee bis zur Produktionsreife eigenverantwortlich zu realisieren.

Inhalt

• Installation und Setup
  • Installation von KiCad und notwendigen Bibliotheken.
  • Überblick über die Benutzeroberfläche und wichtige Einstellungen.
• Erstellen eines Schaltplans
  • Auswahl und Platzierung von Komponenten aus der Bibliothek.
  • Verbinden von Komponenten und Nutzung von Netzlabeln.
• Fehlerprüfung und Optimierung im Schaltplan
  • Anwendung der elektrischen Regelprüfung (ERC).
  • Tipps für die Optimierung von Schaltplänen.
• Import von Komponentenbibliotheken
  • Finden und Einbinden externer Bibliotheken.
  • Erstellen eigener Komponenten in KiCad.
• Überführung des Schaltplans in ein PCB-Layout
  • Erzeugung von Netzlisten und deren Import ins PCB-Layout.
  • Anordnung von Bauteilen und Bedeutung der Platzierung.
• Routing
  • Verbindung von Komponenten: Routing bezieht sich auf den Prozess des Verbindens verschiedener Komponenten auf einer Leiterplatte durch elektrische Leiterbahnen. Es ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Schaltung funktioniert, wie sie konzipiert wurde.
  • Signalintegrität: Korrektes Routing ist essentiell für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität. Fehlerrouten können zu Signalverlusten oder Störungen führen, die die Leistung der gesamten Schaltung beeinträchtigen.
  • Platzoptimierung: Aufgrund von Platzbeschränkungen auf der Leiterplatte muss das Routing effizient gestaltet sein, um alle Komponenten in einem oft begrenzten Raum unterzubringen. Dies erfordert sorgfältige Planung und Strategie.
  • Elektrische Sicherheit: Das Routing trägt dazu bei, Kurzschlüsse und andere elektrische Probleme zu vermeiden, indem sichergestellt wird, dass ausreichende Abstände zwischen den Leiterbahnen eingehalten werden.
  • Thermisches Management: Das Routing beeinflusst auch die thermische Leistung einer PCB. Leiterbahnen können Wärme tragen und verteilen, was bei der Wärmeabfuhr und Vermeidung von Hitzestaus hilfreich ist.
  • Fertigungseffizienz: Ein gut geplantes Routing erleichtert die Fertigung der Leiterplatte und kann Kosten reduzieren. Komplizierte oder fehlerhafte Routings können die Fertigungskosten erhöhen und die Fehleranfälligkeit während der Produktion steigern.
• Designprüfung und Fehlerbehebung
  • Durchführung der Design Rule Check (DRC) zur Überprüfung des Layouts.
  • Anpassungen nach DRC-Ergebnissen und Optimierung des Designs.
• Erstellung von Fertigungsdaten
  • Erzeugung von Gerber-Dateien und Bohrdaten.
  • Hinweise zur Kommunikation mit PCB-Herstellern.
    
    

Verbindung von Komponenten: Routing bezieht sich auf den Prozess des Verbindens verschiedener Komponenten auf einer Leiterplatte durch elektrische Leiterbahnen. Es ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Schaltung funktioniert, wie sie konzipiert wurde.
Signalintegrität: Korrektes Routing ist essentiell für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität. Fehlerrouten können zu Signalverlusten oder Störungen führen, die die Leistung der gesamten Schaltung beeinträchtigen.
Platzoptimierung: Aufgrund von Platzbeschränkungen auf der Leiterplatte muss das Routing effizient gestaltet sein, um alle Komponenten in einem oft begrenzten Raum unterzubringen. Dies erfordert sorgfältige Planung und Strategie.
Elektrische Sicherheit: Das Routing trägt dazu bei, Kurzschlüsse und andere elektrische Probleme zu vermeiden, indem sichergestellt wird, dass ausreichende Abstände zwischen den Leiterbahnen eingehalten werden.
Thermisches Management: Das Routing beeinflusst auch die thermische Leistung einer PCB. Leiterbahnen können Wärme tragen und verteilen, was bei der Wärmeabfuhr und Vermeidung von Hitzestaus hilfreich ist.
Fertigungseffizienz: Ein gut geplantes Routing erleichtert die Fertigung der Leiterplatte und kann Kosten reduzieren. Komplizierte oder fehlerhafte Routings können die Fertigungskosten erhöhen und die Fehleranfälligkeit während der Produktion steigern.
Designüberprüfung und Fehlerbehebung: Eine gute Routing-Strategie erleichtert den Prozess der Designüberprüfung und Fehlerbehebung, da klare und logische Pfade einfacher zu analysieren und zu testen sind.