Von der Physik bis zur Serienreife


Die Aufgabe eines PCB-Designers wäre am einfachsten, wenn ein Design ausschliesslich aus digitalen oder analogen Komponenten bestehen würde. Die Leiterplatten sind jedoch nicht so ideal und die meisten Produkte mit analogen Komponenten verfügen auch über digitale Schaltungen und umgekehrt.
Die hohen Schaltflanken erhöhen das Risiko von EMV resp. die Störfestigkeit gegen die Entladung von statischer Elektrizität. Ein schlechtes PCB Layout kann die „Störrpeaks“ auf benachbarte Schaltkreise derselben Leiterplatte einkoppeln und die Signale des Clocks, der Taktsignale oder Datenübertragungsleitungen in digitalen sowie analogen Signale erheblich stören.

 

Simulation

Dieser Trend zu hohen Datenraten, resp. kürzeren Anstiegszeiten der ICs stellt immer höhere Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften einer Übertragungsstrecke dar. Je früher die Schwachstellen oder Fehler im Design gefunden werden, desto kostengünstiger können diese beseitigt werden. Bei der Signalintegrität ist nicht die Frequenz das Problem, sondern die Übertragungszeit. Sie gibt die Anstiegs- und Abfallzeit digitaler Signale an. Wir unterstützen Sie diese Schaltungsprobelmatiken anhand von Eye-Diagram, Cross-talk, Reflexionen und der Darstellung elektrischer- & magnetischer Feldlinien zu virtualisieren.


Dadurch können z.B. Takt-Topologien, maximale oder angepasste Leitungslängen sowie Terminierungen genauer untersucht werden. Es werden alle signifikanten Layout-Details in ein Lagen übergreifendes elektrisches Ersatzschaltbild extrahiert. Die Simulation berücksichtigt also jeden noch so kleinen Effekt auf die Signalintegrität.
Um fit und auf dem neusten Stand in den Gebieten der EMV, Highspeed sowie Signal- & Power Integrity (SI- & PI Analysen) zu sein, schulen wir uns stetig weiter. Somit sind wir in der Lage die optimalste Elektronik für Sie zu realisieren. Unsere Kernkompetenzen im PCB Simulation und -Design sind unter anderem das Beherrschen von Highspeed- sowie Mixed-Signal-Rules und das beachten der SI und PI für unterschiedlichste Anwendungsbereiche.

Kernkompetenzen

  • Entwicklung Schema Design
  • Erstellen von Highspeed Layouts für HDI und DDRx
  • PCIe, DDR4, USB 3.0, HDMI, LVDS, etc.
  • Signal integrity und Power integrity Analysen
  • Altium Designer
  • Mentor Graphics Xpedition / PADS Professional
  • ZUKEN und OrCAD können importiert werden
  • PCB-Thermoanalyse
  • Stackup Definition
  • Erstellen von PCB-Layouts nach IPC Norm
  • Erstellen komplexer Flex Prints
  • Komplexe PCB-Layouts mit 8-24 Kupferlagen
  • DFM & DFE Analysen
  • EMV und UL gerechte Schaltungsdesigns
  • Prototyping, Funktionsmodule
  • Prototyping sowie Grossserien mit EMS Partnern

PCB Design

Mit unterschiedlichen Kapazitäten, Impedanzen und HF-Strukturen ist das PCB Design keine einfache Disziplin. Inzwischen verlangen die vielen physikalischen Anforderungen einer Leiterplatte vom Leiterplattenentwickler ein breites und interdisziplinäres Fachwissen, um Signal Integrity, stabile Stromversorgung, thermische Belastbarkeit und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Hinzu kommt, dass nicht alle Materialien miteinander kombinierbar sind und nicht jeder Leiterplattenhersteller hat alle Materialien auf Lager. Auch bei besonderen Anforderungen oder hohen Stückzahlen lohnt sich ein Gespräch mit unseren PCB Experten über Optimierungspotenzial bei der Materialauswahl oder Nutzenaufteilung.

Hohe Datenübertragungsraten auf Leiterplatten stellen hohe Ansprüche an die Signalintegrität. Durch Modelle oder Extraktionen des Layouts simulieren wir die Impedanzsprünge und Übersprechen sehr genau. Niedrigere Versorgungsspannungen ermöglichen eine längere Batterielebensdauer, machen aber die Stabilität von Stromversorgungen auf der Leiterplatte sehr schwierig. Mit einem so genannten PDN (Power Distribution Network) lassen sich alle Elemente in einem Versorgungssystem bereits im Stromlaufplan erfassen und dementsprechend die Leistung für Zweige des Systems richtig dimensionieren. Sobald das Schema erstellt und die erster grobe Platzierung vorgenommen wurde, lassen sich physikalische Eigenschaften und die Platzierung von Abblockkondensatoren in einer Power Integrity Simulation analysieren und optimieren.

Mehrwert

Unser Mehrwert liegt darin, dass wir bei jeder Entwickeln eines Leiterplatte-Designs die SI- und PI anhand von erwähnten Simulationen analysieren um Ihnen die optimale Funktionalität des Produkts zu gewährleisten. Somit sind Ihre Leiterplatten deutlich weniger anfällig für elektromagnetische Störungen. Durch die virtuelle Kontrolle und Optimierung kommt es zu weniger Versuchen im EMV-Labor und zu weniger Redesigns.

Die enge Zusammenarbeit mit unseren Fertigungspartnern ist ein grosser Vorteil, da wir schon während den Entwicklungsphasen, so für einen reibungslosen und kostengünstigeren Ablauf der späteren Produktion sicherstellen können. Die Herstellkriterien sowie -Prozess fliesst von anfang an mit ins Design ein und wird durch sogenannten advanced DRC Checks stehts überprüft.