Design, Produktion und Test von elektronischen Platinen für Embedded-Systeme, mit PCB-Produktion und Industrialisierung

Elektronisches design

Entwicklung eines elektronischen Systems

Elektronisches Design

Elektronisches Design ist der Prozess der Definition des Layouts der Komponenten, der Verbindungen und der Technologie zum Erstellen einer oder mehrerer Leiterplatten (PCB), aus denen das elektronische System besteht.

Der Entwurf endet mit der Formalisierung der Bauteilliste (BOM, Stückliste), des Schaltplans und des Layouts von den Leiterbahnen (Gerber Daten).

Besteht das elektronische System aus mehreren Platinen, beinhaltet der Elektronikentwurf auch die Beschreibung der Verschaltung der verschiedenen Leiterplatten und die Anleitung zur Verdrahtung. Adgenera entwirft für jeden Anwendungsbereich speziell zugeschnittene elektronische Schaltungen. Um die maximale Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wählen wir die am besten geeignete Technologie für den jeweiligen Einsatzbereich des elektronischen Systems aus.

Elektronisches Design Framework

Maßgeschneiderte elektronische Lösungen sind, je nach Kundenwunsch, in den verschiedensten Bereichen wiederzufinden. Die häufigsten Anfragen sind:

  • Design / Entwurf „von Grund auf“.
  • Miniaturisierung eines bestehenden elektronischen Systems / Leiterplatte.
  • Kostenreduzierung.
  • Elektronisches Board-Update, wenn Komponenten nicht mehr verfügbar sind.
  • Konstruktion eines Prototyp-Boards, entweder teilweise oder vollständig.
  • Funktionsverbesserung (z. B. Hinzufügen einer drahtlosen Schnittstelle).
  • Leistungssteigerung (z.B. Verbrauchsreduzierung).

Andere Elemente erhöhen die Komplexität des elektronischen Designs:

  • Bereits vorhandene Firmware die für die vorherige Version des Boards entwickelt wurde.
  • Die Notwendigkeit vom Erhalt von benutzerdefinierten oder alten Schnittstellen zu anderen bestehenden elektronischen Systemen.
  • Komponentenverfügbarkeit auf dem Markt innerhalb eines bestimmten Zeitraums.
  • Konstruktionsbeschränkungen im Zusammenhang mit Normenoder Zertifizierungen.

Auf Wunsch des Kunden schließt Adgenera die Durchführbarkeitsanalyse ab und bewertet sorgfältig die verfügbaren Informationen und Anforderungen, die das neue elektronische System erfüllen muss.

Die Schritte des elektronischen Design

Electronic Design zielt darauf ab, dem Wunsch nach Entwicklung und Herstellung von kundenspezifischen elektronischen Leiterplatten gerecht zu werden.

Zunächst wird der Kunde zu den Eigenschaften des zu entwickelnden elektronischen Systems befragt.

In dieser Phase wird der Kunde aktiv eingebunden, um die besten Designentscheidungen unter Anleitung von Adgenera-Experten zu identifizieren.

Diese Vorphase führt zur korrekten Ermittlung von Entwicklungszeiten und -kosten, so dass der Kunde die Erfüllung seiner Anforderungen überprüfen und eine vorläufige Projektplanung erstellen kann.

An dieser Stelle kann das elektronische Schema entworfen werden. Hier helfen die speziellen Fähigkeiten und Erfahrungen unserer Entwickler, um die richtigen Komponenten auszuwählen und zu dimensionieren.

Nach Abschluss des Entwurfs des Systems werden die auf dem Markt verfügbaren elektronischen Komponenten ausgewählt. Anschließend werden sie während der Produktionsphase auf die elektronische Platine gelötet.

Je nach Layout, verfügbarem Platz und Anwendungstyp wählen wir das am besten geeignete Komponentenpaket aus. 

Diese Entwurfsphase führt zur Erstellung der Stückliste (BOM = Bill Of Materials), die während der Produktion für die Lieferung und das Löten der richtigen Komponenten erforderlich ist.

Die ausgewählten elektronischen Komponenten werden streng nach den Designvorgaben und prinzipien auf der Leiterplattenoberfläche platziert. Das garantiert später die korrekte Funktion des elektronischen Systems.

In der Regel werden mehrere alternative Anordnungen bewertet und diejenige ausgewählt, die das beste Ergebnis nach der Herstellung der elektronischen Platine ermöglicht.

Sobald die Komponenten in ihrer endgültigen Position auf der Platine angeordnet sind, müssen die Verbindungen (Leiterbahnen) gezeichnet werden. Diese verbinden dann die Pins der Komponenten entsprechend miteinander.

Das Leiterbahnendesign unterliegt zahlreichen Regeln und Erfahrungswerten (Best Practices): Obwohl es unendlich viele Möglichkeiten gibt die gewählten Komponenten zu verbinden,
garantieren nur wenige Lösungen eine gute Qualität.

Das vorläufige elektronische Designprojekt ist soweit: Die ersten Muster der Leiterplatte können gefertigt werden, um die Funktionalität und Leistungsfähigkeit der entworfenen Elektronik im Labor zu überprüfen.

Während der Tests wird mit Hilfe der Laborinstrumentierung überprüft, ob jede der auf der Leiterplatte messbaren Größe dem theoretisch berechneten Wert des elektronischen Entwurfs entspricht.

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