Methoden zur schnellen Platzierung von Komponenten in Altium Designer

September 9, 2019 Altium Designer

PCB component placement

Der altehrwürdige Benjamin Franklin hat einmal den berühmten Satz gesagt: „A place for everything, everything in its place“ – ein Platz für alles und alles an seinem Platz. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, wie Sie diese Worte mit dem Altium Designer® in die Tat umsetzen und alle Komponenten am rechten Ort auf einer Leiterplatte platzieren können.

Die Platzierung von Komponenten ohne vorherige Schaltplanerstellung

Wenn Sie eine relativ einfache Leiterplatte entwerfen oder ein bereits vorhandenes Design überarbeiten, können Sie sich die Zeit für die Erstellung eines Schaltplans sparen und Ihre Komponenten direkt im (bestehenden) Layout platzieren. Dafür sind lediglich die folgenden Schritte erforderlich:

Schritt 1: Öffnen Sie das PCB-Layout, in dem das Bauteil platziert werden soll.

  1. Wenn Sie ein bestehendes Layout überarbeiten möchten, müssen Sie zunächst die betreffende *.PcbDoc-Datei in Ihrem Verzeichnisbaum auswählen.

  2. Um ein neues Leiterplattendesign zu erstellen, wählen Sie im Drop-down-Menü „File“ die Option „New > PCB“.

Screenshot of Altium  general placement preferences

Schritt 2: Rufen Sie die Bauteildaten für Ihre gewünschte Komponente in den entsprechenden Bibliotheken auf. Dies ist unter anderem auf folgende Weise möglich:

  1. Klicken Sie auf die Registerkarte „Panels“ in der rechten unteren Ecke.

  2. Klicken Sie im Drop-down-Menü „Place“ auf die Option „Component“.

Screenshot of Altium  component placement

Anschließend klicken Sie in der mittig am oberen Rand des Fensters angezeigten Symbolleiste

Screenshot of Altium  place component button

auf das Symbol „Place Component“.

Schritt 3: Platzieren Sie das Bauteil an der gewünschten Position.

  1. Klicken Sie auf das gewünschte Bauteil und bewegen Sie es mit der Maus an die vorgesehene Stelle auf der Leiterplatte.

  2. Platzieren Sie die Komponente mit einem Linksklick. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, wenn mehrere Kopien desselben Bauteils eingefügt werden sollen. Mit einem Rechtsklick beenden Sie die Bauteilplatzierung.

Screenshot of Altium  selecting component from libraries

Die Bauteilplatzierung auf Basis eines Schaltplans

Bei den meisten PCB-Designprojekten empfiehlt es sich, zunächst einen Schaltplan zu erstellen. Dieser dient als übersichtliches Diagramm Ihrer Schaltkreise, anhand dessen Sie Ihre Verbindungen bzw. Ihre Netzliste überprüfen können. Darüber hinaus stellt er eine Art Entwurfsskizze Ihres PCB-Layouts dar, die die Festlegung der Positionen von Durchkontaktierungen erleichtert.

Zwar erweitert die Erstellung eines Schaltplans den Designprozess um einen zusätzlichen, mit einem gewissen Arbeits- und Zeitaufwand verbundenen Schritt, doch wird dadurch später die Platzierung der Bauteile im PCB-Layout vereinfacht. Der Hauptvorteil eines Schaltplans besteht nämlich darin, dass Sie bei der Erstellung des Leiterplattenlayouts nicht bei Null beginnen, sondern gleich mit einem Design einsteigen, das bereits alle gewünschten Komponenten enthält – auch wenn diese im Laufe des Gestaltungsprozesses wahrscheinlich neu positioniert werden müssen. Hier erweisen sich die von Altium bereitgestellten Tools als äußerst nützlich.

Bei Vorliegen eines Schaltplans beginnt die Bauteilplatzierung in Altium Designer mit der Umwandlung des Schaltplans in ein PCB-Layout. Wie bereits erwähnt, erhalten Sie auf diese Weise einen ersten Entwurf, der alle gewünschten Komponenten enthält. Anschließend können Sie das Layout durch Anpassung der Anordnung der Bauteile nach Belieben optimieren.

Screenshot of Altium  component placement options

Zur besseren Übersicht können in der Platzierungsphase die Bauteilbezeichnungen ausgeblendet werden.

In Altium können Sie Komponenten manuell an der gewünschten Stelle im Layout platzieren (wie in dem obigen Video zu sehen) oder automatisch anordnen lassen. Dabei können Sie jeweils einzelne Bauteile, ganze Bauteilgruppen oder sogar sämtliche Komponenten der Leiterplatte in den Vorgang einbeziehen. Meist bietet sich der kombinierte Einsatz von manuellen und automatischen Platzierungsfunktionen an.

Moving multiple components on the board

Auswahl von mehreren Komponenten (farblich hervorgehoben), die neu arrangiert werden sollen

Bei komplexen Projekten bietet die Erstellung eines Schaltplans demnach den großen Vorteil, dass zu Beginn der Gestaltung des Layouts nicht alle Komponenten einzeln eingefügt werden müssen. Stattdessen sind sämtliche Bauteile von Anfang an vorhanden und können mit nutzerfreundlichen Auswahl- und Verschiebefunktionen gruppenweise oder einzeln positioniert werden. Oft empfiehlt sich hier ein differenziertes Vorgehen, bei dem manche Bauteile in Gruppen und andere einzeln platziert und so schließlich zu einem funktionstüchtigen, zuverlässigen und für die Fertigung optimierten Leiterplattendesign arrangiert werden.  

Tipps zur Platzierung von Bauteilen

Die Platzierung von Komponenten ist eine Kunst, die sich mit Altium schnell und einfach meistern lässt. Dennoch sind auch hier eine genaue Planung und große Sorgfalt erforderlich, da die Position der Bauteile auf der Leiterplatte einen entscheidenden Einfluss auf die Funktion, die Lebensdauer und die Fertigungstauglichkeit des gesamten PCBs hat.

Sollten Sie bei diesem Schritt Fehler machen, hat das möglicherweise ernste Folgen, die eine komplette Überarbeitung des PCB-Layouts erfordern: Erstens können Probleme mit der Signalintegrität entstehen, wenn Sie analoge und digitale Komponenten in unmittelbarer Nähe zueinander positionieren. Zweitens besteht die Gefahr einer Überhitzung, falls Komponenten mit hoher Abwärme nicht gleichmäßig über die Fläche der Leiterplatte verteilt, sondern in einem Bereich konzentriert werden. Und drittens können zu geringe Abstände zwischen den Bauteilen wichtige Fertigungsschritte wie das Aufbringen einer Lötstoppmaske oder die Herstellung von Lötverbindungen behindern oder völlig verunmöglichen.

Um diese potenziellen Probleme von Anfang an zu vermeiden, können Sie sich bei der Platzierung von Komponenten an den folgenden Richtlinien orientieren:

  • Ordnen Sie digitale und analoge Komponenten in verschiedenen Leiterplattenbereichen an.

  • Halten Sie den (von Ihrem Hersteller vorgegebenen) Abstand der Bestückungsgrenze vom Leiterplattenrand ein.

  • Befolgen Sie die (Hersteller-)Vorgaben zum Mindestabstand zwischen Bauteilen.

  • Konzentrieren Sie Komponenten mit großer Abwärme nicht im selben Leiterplattenbereich.

  • Gleichen Sie die Ausrichtung ähnlicher Komponenten und ICs mithilfe der Alignment-Funktionen an.

  • Richten Sie gepolte Komponenten nach Möglichkeit in der gleichen Richtung aus.

  • Minimieren Sie die Länge der elektrischen Verbindungen zwischen den Komponenten.

Durch die Einhaltung dieser einfachen Regeln können Sie sicherstellen, dass Beeinträchtigungen der Signalintegrität in Ihren Leiterbahnen minimiert werden und eine ungehinderte Wärmeabfuhr und PCB-Produktion möglich ist.  

Zu diesem Zweck stellt Ihnen Altium ein breites Spektrum an effizienten und nutzerfreundlichen Platzierungsfunktionen zur Verfügung, mit denen die Erstellung eines gut strukturierten PCB-Layouts schnell und einfach gelingt. So findet jede Komponente schnell und einfach Ihren Platz.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie Komponenten möglichst effizient auf Ihrer Leiterplatte platzieren können, sollten Sie Kontakt mit einem PCB-Designexperten von Altium aufnehmen.

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