Routing Techniken

Viele Kommunikations- und Messanwendungen erfordern heutzutage eine exakte Abstimmung der Impedanzen. Neben den beteiligten Komponenten, Steckern und Kabeln darf auch die PCB mit ihren Leiterbahnen nicht vernachlässigt werden.
Ohne angepasste Impedanz verschlechtert sich im besten Falle "nur" die EMV. Bei groben Abweichungen ist sogar die Gesamtfunktion nicht mehr gegeben.

Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, müssen alle betroffenen Signale mit einer angepassten Leiterbahnbreite geroutet werden. Leider kann diese Breite nicht trivial aus der gewünschten Impedanz abgeleitet werden, da hier sowohl die genaue Geometrie des Lagenaufbaus als auch die Materialeigenschaften der verwendeten Core und Prepegs eine entscheidende Rolle spielen.

Ganz allgemein wird zwischen Mircostrip- und Stripline-Signalen unterschieden.
Microstrip Signale besitzen einseitige Referenzlage, während Striplines zwischen zwei  Referenzlagen eingefasst werden. Wichtig ist hier, dass diese Lagen die Leitung auf kompletter Länge begleiten und keine anderen Lagen gekreuzt werden.

MHD hilft Ihnen betroffene Signale zu identifizieren und gemäß der Herstellerangaben in Abstimmung mit Ihrem speziellen Lagenaufbau zu designen.

Besonders in Zeiten immer schnellerer Datenverarbeitung und ausufernder Speicherbandbreiten aller Arten von RAM und ROM Bausteinen, wird der maximale Laufzeitunterschied von Bus-Signalen zum entscheidenden Kriterium.

Egal ob HyperRam, DDR-Bausteine oder Ähnliches, parallele Busse finden sich inzwischen in immer mehr Produkten und erfordern besondere Aufmerksamkeit.

In einem ersten Schritt wird durch Bausteinplatzierung und Ausrichtung versucht, die betroffenen Busse als parallel als möglich auszulegen. Als nächstes muss die individuelle Signalgeometrie angepasst werden, wodurch ein grober Ausgleich der Pad-Distanzen erreicht werden kann. Zudem wird meist ein abgestimmter Pinswap durchgeführt, um die Anbindung weiter zu parallelisieren.

Jedoch ist es anwendungsabhängig nötig die Signallängen bis in den Submillimeter-Bereich  anzugleichen. Toleranzen zwischen 100 mil ( 2,54 mm) und 10 mil (0,25 mm) werden durchaus von einigen Bausteinen gefordert.

Üblicherweise werden zum Längenausgleich einzelner Signale die oben abgebildeten Meanderstrukturen verwendet. In Kombination mit Pin Swaps wird so ein Längenausgleich im Submillimeter-Bereich möglich und ein Optimum an Laufzeitanpassung erreicht.

Egal ob Netzteil, Prozessor, RAM oder RJ45 Feldbus-Stecker: Bei all diesen Schaltungsbereiche sind Polygone von entscheidendem Vorteil.

Bei Netzteilen geht es meist um die serielle Anbindung der einzelnen Filterkomponenten und Induktivitäten. Zeitgleich müssen entstehende Stromschleifen prinzipiell minimiert werden um den Wirkungsgrad und die EMV-Charakteristik zu optimieren.

Im Gegensatz zu Netzteilen stehen bei RAM Bausteinen und anderen Signal Bussen Polygone als Referenzflächen klar im Vordergrund, sodass zusätzlich zu den im Schaltplan enthaltenen Signalen auf der PCB netzbegleitend GND und Vcc Polygone selbständig erstellt werden müssen.

Beide, sowohl Netzteile als auch Logikbaugruppen, profitieren enorm vom zielgerichteten Einsatz von Polygonen.

Auf den Bestückungslagen ist zudem stets zu bedenken in wie weit Polygone die Bestückbarkeit angebundener Bauteile beeinflussen. Große Polygone können enorme Mengen an Wärme aufnehmen und so dazu führen, dass Bausteine nur unzulänglich oder gar nicht gelötet werden können. Entsprechend wird zwischen flächig angeschlossenen Polygonen und Polygonen mit Thermal-Fallen unterschieden.

Eine genaue Abstimmung mit der verwendeten Bestückungstechnologie und gegebenenfalls dem verwendeten Lötpasten-Druck ist in jedem Fall nötig.