Softwareecke: Leiterplatten mit KiCad entwerfen

Bisher hab ich meine Schaltungen immer gefädelt, d.h. ich hab eine einfache Lochrasterplatine genommen, die Bauteile darauf gesteckt und dann die Pins mit Kupferdrähten auf der Rückseite verbunden. Das geht noch bei wirklich kleinen Projekten aber bei grösseren wird es schon anstrengend. Vor allem, wenn man noch semiprofessionell in höheren Stückzahlen produziert, vergeht viel Zeit dafür und deutsche Arbeitskraft ist teuer, wie für mein Projekt. Auch ist es nicht besonders spannend andauernd Drähte zu verlöten.

Also blieb mir nichts anderes übrig, mich doch einmal mit Entwurf einer gedruckten Schaltung zu beschäftigen, denn die Ergebnisse von Fritzing haben mich nicht wirklich überzeugt.

Bei der Toolauswahl bin ich auf KiCad gestossen. Es gibt noch viele andere, wie Eagle und Target. Allerdings gibt es diese nur kostenlos für eingeschränkte oder private Projekte. KiCad ist OpenSource und läuft unter allen gängigen Betriebssystem. Allerdings war für mich der Einstieg schon schwer, da ich bisher keine Ahnung hatte, was man machen muss, um am Ende ein ätzbares Schaltungslayout zu bekommen. Doch mit Hilfe eines Tutorials ging es dann doch recht fix.

Der Workflow von der Schaltung zum Layout will ich kurz in groben zügen wiedergeben:

Nach dem Start von KiCad und Anlegen eines neuen Projektes muss erstmals die Schaltung mit ihren Verbindungen angelegt werden (Eeschema). Dort sucht man aus einer Bibiothek sich die enstprechenden Bauteile aus, platziert sie aber mehr nach optischen Gesichtspunkten und verbindet sie entsprechend. Sollte mal ein Bauteil fehlen, so kann man das Bauteileditor erstellen. Wobei hier noch nicht die realen Dimension wichtig sind, sondern eher die Pinbelegung. Also wichtig ist hier die Pins durchzunummerieren, weil hier dann die Verbindung zum Bauteillayout hergestellt wird.

Ist die Schaltung fertig, erstellt man eine Netzliste und verbindet die Bauteile mit ihren entsprechenden Footprints (CvPcb). Die Footprints geben die realen Dimensionen und Positionen der Bauteilpins (Pads) wieder. Hier bietet KiCad auch schon eine grosse Bibliothel an und im Internet gibt es noch weiter grosse Datenbanken mit Footprints von Bauteilen. Auch kann man sich teilweise behelfen, dass durchaus ein Footprint von einem Transistor auch für einen anderen hergenommen werden kann. Sollte aber doch ein Footprint fehlen, gibt es den Footprinteditor. Hier es es wichtig die gleiche Pinnummerierung den Pads zuzuordnen.

Ist die Zuordnung Bauteile Footprints abgeschlossen, kann die Netzliste in den Layouteditor (PcbNew) geladen werden. Hier entsteht dann die eigentliche Positionierung der Bauteile und der Kontaktierungsverlauf. Sollten sich Bahnen mal kreuzen (was nicht selten vorkommt) so können Durchkontaktierungen auf mehreren Ebenen angelegt werden (wobei alles mehr als zwei Ebenen den Druck nur teuer macht). Schließlich kann man noch leere Flächen mit Kupfer füllen lassen. Dies hat den Sinn, dass nicht zuviel Kupfer weggeäzt werden muss.

Ist das Layout fertig kann man dies recht simpel in einem der vielen unterstützen Formate abspeichern, wobei das Gerber Fileformat einen gewissen Standard darstellt zum Austausch des Platinenlayouts an den Hersteller.

Ich will hier zwar keine Werbung für ienen Platinenhersteller machen, aber ich finde einfach das Preisangebot eines chinesischen Herstellers sehr überzeugend. Damit kann ich  meine Stückkosten doch sehr senken und mir die Arbeitszeit einsparen.

Links:
https://de.wikipedia.org/wiki/KiCad
http://kicad-pcb.org/
https://zwieselbrau.wordpress.com/2016/03/30/mikrosikaru-brausteuerung-v3-bluetooth/
https://itzwieseltal.wordpress.com/2016/01/15/softwareecke-schaltungsentwurf-mit-fritzing/
http://kicad-pcb.org/help/tutorials/
http://www.elecrow.com/services-c-73.html

 

 

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