Vom Schaltplan zur PCB: Der komplette Altium-Designer-Workflow

Grundlagen

Eine PCB (Printed Circuit Board) stellt die elektrischen Verbindungen zwischen Bauteilen her. Der Schaltplan ist das einzige Prinzip, dem das PCB-Design folgen muss: Er bestimmt Lagenanzahl (Single-, Double-, 4-, 6-Layer, Multilayer) und Boardgröße gemäß der gewünschten Funktionen. Mit fortschreitender Elektronik finden sich PCBs in nahezu jedem Gerät.

Dieser Artikel zeigt den kompletten Prozess – vom Schaltplan bis zur Fertigungsdatei – in Altium Designer.

Design-Prozess

1. Schaltplan-Design

Alles beginnt mit einer Idee. Dann der Schaltplan, schließlich das PCB-Layout. Der Schaltplan ist die Basis – Fehler hier ziehen sich unweigerlich in die PCB. Korrektheit und Genauigkeit sind oberste Priorität.

2. Projekt anlegen

File → New → Project → PCB Project. Projekt speichern. Vorteil: Alle Dateien (Schaltplan-Symbole .SchLib, Footprints .PcbLib, Schaltplan .SchDoc, PCB .PcbDoc) liegen gebündelt vor. Netliste wird automatisch in die PCB übernommen – Schaltplan und Layout sind verknüpft und interaktiv bearbeitbar. Ohne Projektdatei müssten Pfade manuell angegeben werden.

3. Schaltplan-Symbole erstellen

File → New → Libraries → Schematic Libraries → Speichern. Symbole im Schaltplan-Editor anlegen. Beispiel: Schalter, LEDs, Sockel. Altium bringt Bibliotheken mit, aber eigene Libraries garantieren Pin-Bezeichnungen, Polung (Anode/Kathode), Terminal-Bezeichnungen exakt nach Datenblatt. Wenige Profis nutzen die eingebauten Libraries.

4. PCB-Footprints (Gehäuse) erstellen

File → New → Libraries → PCB Libraries (.PcbLib) → Speichern. Die Footprint-Qualität entscheidet über Fertigbarkeit. Neben Pin-Zuordnung (Schema ↔ Footprint) auf Details achten:

• QFP-Gehäuse: Datenblätter zeigen oft Bottom View → im Footprint spiegeln!
• Pad- und Via-Größen: Via-Durchmesser = Pin-Durchmesser + 0,3 mm; Pad-Durchmesser = Via-Durchmesser + 1,2 mm (1-Layer) bzw. + 1,0 mm (2-Layer).
• SMT-Pads auf Top-Layer platzieren.
• Ursprung (0,0) in Bauteilmitte setzen – erleichtert Fertigung und Platzierung.

Beispiel LED (3 mm Ø, Pin-Abstand 2,54 mm, Pin-Ø 0,6 mm):

1. Pad 1: Via-Ø = 0,6 + 0,3 + 0,9 = 1,8 mm; Pad-Ø = 1,8 + 1,2 = 3,0 mm (Kreis); Top-Layer; Koordinate X = -1,27 mm, Y = 0; Designator = 1.
2. Pad 2: identisch, aber X = +1,27 mm; Designator = 2.

Danach Bestückungsdruck (Silkscreen) zeichnen, Footprint benennen und speichern.

5. Symbole mit Footprints verknüpfen

Im Schaltplan-Symbol: Models → Footprint → Add → Browse → passenden Footprint wählen. Altium prüft Konsistenz und warnt bei Fehlern.

6. Schaltplan zeichnen

File → New → Schematic → passendes Blattformat (z. B. A4). Symbole platzieren, Pins mit elektrischen Verbindungen (Wires) verbinden.

ERC (Electrical Rules Check): Rechtsklick auf Schaltplan → Compile Document *.SchDoc → Fehler automatisch prüfen.

7. PCB-Dokument anlegen & Netliste übernehmen

File → New → PCB → Speichern.

1. Board Outline: Auf Mechanical 1 zeichnen (Beispiel: 62 × 55 mm).
2. Bauteile übernehmen: Design → Update PCB Document → Validate Changes & Execute Changes.
3. Design Rules: Leiterbahnbreite, Abstände, Power-/Ground-Breiten festlegen.
4. Placement (Layout): „Gutes Layout ist halbe Miete.“ Regeln: Befestigungslöcher fixieren → fest positionierte Bauteile fixieren → funktionsmodulweise von groß nach klein, von komplex nach einfach platzieren.
5. Routing: Interactive Routing (Place → Interactive Routing) oder Auto Route → All → Route All.
6. Teardrops & Copper Pour: Teardrops verstärken Pad-Via-Übergänge. Große Kupferflächen (meist GND) nach dem Routing verringern Impedanz, stabilisieren Power/Signal.
7. DRC (Design Rule Check): Tools → Design Rule Check → Fehlerliste abarbeiten → DRC wiederholen bis 0 Errors.

Fertigungsdaten ausgeben

• Gerber-Dateien → für PCB-Hersteller
• Bestückungsplan (Assembly Drawing) → für Fertigung als Arbeitsanweisung
• Bestückungskoordinaten (Pick & Place) → für Automatenbestückung
• BOM (Bill of Materials) → für Einkauf & Fertigung
• Weitere Formate bei Bedarf

Fazit

Der Weg vom Schaltplan zur fertigen PCB-Datei ist abgeschlossen. Dieser Überblick zeigt die Kernschritte – Details erschließen sich in der Praxis.

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