EAGLE Kurzdokumentation, EAGLE 5x für Einsteiger Teil2 Layout Referenzen: EAGLE Kurzdokumentation, Handbuch, Tutorial

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Kapitel 1 EAGLE für Einsteiger Wörterbuch – Leiterplatte 1 Wörterbuch – Leiterplatte 2 Die 403-Regel – Definition Die 403-Regel in der Praxis Ansicht der Toolbars im Board-Editor Raster: HTL-Standard Raster: CadSoft-Standard Ende Kapitel 1 3

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Kleines Eagle-Wörterbuch - Leiterplatte mil … 1/1000 Zoll = 25,4 µm, wichtige Grundeinheit der Leiter-plattentechnik, sowie e …1/10 Zoll = 100mil = 2,54mm „e-Raster“ Grid … Raster, in dem gearbeitet wird, kann metrisch oder zöllig sein. Anzeige als Punkte oder Linien Airwire … Luftlinie, noch nicht geroutete Verbindung (Gummiband) oder durch Ripup … wieder aufgelöste, bereits gelegte Verbindung Ratsnest … berechnet die momentan KÜRZESTE elektrische Verbindung, nach „Move“ muss neu gerechnet werden Route … Verlegen der Leiterbahn DRC … Design Rules Check, Prüfung des Layouts nach verschiedenen vorgegebenen (HTL-)Regeln Clearance … zu geringer Abstand von Leiterbahnen oder Bauteilen zueinander, gemeldet vom DRC, muss korrigiert werden, z.B. mit „Move“ oder F7 Anfängerfehler: Es wird das SCH geschlossen und am BRD gearbeitet – Konsistenz verloren! 4

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Kleines Eagle-Wörterbuch - Leiterplatte Polygon (Vieleck) … Kupferfläche, KANN mit einem Potenzial – z.B. GND – verbunden werden oder potenzialfrei bleiben, um Chemikalien beim Ätzen zu sparen – Umweltschonung! Orphans … „verwaistes“ Kupfer, hat keine Verbindung mit anderen Polygon-Flächen, abschaltbar Thermal … „Wärmefalle“, erleichtert das Löten in Flächen (Polygonen) Pad … besteht aus der Kupferfläche, auf der gelötet wird und der Bohrung („Drill“), in die der Bauteilanschluss gesteckt wird (entfällt bei SMD) Fehler-Polygon … zeigt Verletzungen der Regeln des DRC an, muss zuerst behoben und dann mit dem Button „Delete All“ gelöscht werden. Kontrolle durch neuerliches Aufrufen des DRC. Das normale „Delete“ funktioniert NICHT! 5

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Die 40/40/40- („40 hoch 3“) Regel 40 mil = 1 mm Standard-Leiterbahnbreite (voreingestellt) 40 mil = 1 mm Abstand zu Leiterbahnen und Abstand zu Pads 40 mil = 1 mm Abstand zu jeglichem Rand (Bohrung, Kontur) Grund: brauchbare und reproduzierbare Ergebnisse Wichtig: Diese Werte sind Mindestwerte, mehr ist auf jeden Fall erlaubt bzw. gewünscht! In Sonderfällen ist auch weniger erlaubt, jedoch nur nach sorgfältiger Prüfung und Rücksprache, wenn keine andere Lösung möglich erscheint! Beispiel: Digitalprojekt mit hoher Packungsdichte bzw. SMD. 6

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Die 403-Regel in der Praxis Leiterbahnbreite Pad-Abstand Abstand Kupfer zu Printkante (Rand) 7

Ansicht der Toolbars im Board-Editor EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Ansicht der Toolbars im Board-Editor Open Save Print Grid Switch to Schematic CAM-Prozess Use Library Script Run ULP Undo Redo Zoom in Zoom fit out Redraw Select Cancel Help Go Info Show Display Mark Move Copy Mirror Rotate Group Change Cut Paste Delete Add Pinswap Replace Action-Toolbar Lock „Festkleben“ des Bauteils an bestimmter Position Name Value Smash Miter Split Optimize Route Ripup „Bubble-Help“ Benutzerführung (am linken unteren Bildschirmrand) Wire Text Circle Arc Rectangle Polygon Via Signal Hole Attribute Ratsnest Auto-Router ERC DRC Errors Kommando-Toolbar 8

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Der Raster: HTL-Standard Tipp: Nach persönlicher Vorliebe UNBEDINGT vermeiden, es ist sonst praktisch UNMÖGLICH, ordentlich zu routen! Sollte es doch einmal passiert sein: „cmd-snap-board.ulp“ macht‘s wieder gut! HTL-Standard-Einstellungen belassen, sie sind praxiserprobt! Umschalten auf das alternative Raster: Bei aktivem „Move“- Befehl „Alt“-Taste drücken & halten Klick mit rechter Maustaste auf Grid-Button Damit kann die vorhergehende Einstellung wieder aufgerufen werden 9

EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Der Raster: CadSoft-Standard Nicht empfehlenswert, kann nach einmaliger Verwendung mit „Letztes“ wieder auf den Schulstandard gesetzt werden! 10

Kapitel 2 EAGLE für Einsteiger Nach dem Umschalten auf „BRD“ Back-Forward-Annotation aufrecht Back-Forward-Annotation verloren Back-Forward-Annotation wieder herstellen Ende Kapitel 2 11

EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 Ansicht nach dem Umschalten auf „BRD“ Ab jetzt darf das SCH auf KEINEN Fall geschlossen werden! Die Konsistenz geht verloren und damit die Back-Forward-Annotation! Airwires (Luftlinien) „Gummiband“ mit den Verbindungen laut SCH Bauteile Printplatte, auf dem das Layout untergebracht wird Printumrandung, Größe abhängig von der Lizenz Hinweis: Wird beim Benutzen einer Schul-Leiterplatte gelöscht 12

Back-Forward-Annotation aufrecht EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 Back-Forward-Annotation aufrecht Daher kann im BRD KEIN Bauteil zugefügt werden 13

EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 Back-Forward-Annotation verloren Wird das BRD (irrtümlich) geschlossen und ein Bauteil im SCH eingefügt, danach wieder das BRD geöffnet, dann kommen folgende Fehlermeldungen: 14

so lange, Back-Forward-Annotation wieder herstellen EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 Back-Forward-Annotation wieder herstellen Fehler-Report ausdrucken, Fehlerbehebung durchführen, so lange, bis KEIN Fehler mehr gemeldet wird: Danach ist die Konsistenz wieder erreicht. „Quick & Dirty“ (wenn noch nicht zuviel Arbeit investiert): BRD löschen und neu beginnen 15

Kapitel 3 EAGLE für Einsteiger Die harte Tour: Markieren Verschieben 1 Verschieben 2 Beschriften Verschieben der Bauteile 1 Verschieben der Bauteile 2 Verschieben der Bauteile 3 Ende Kapitel 3 16

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Module bilden Funktionsuntergruppen Modul 2 Modul 1 Modul 4 Modul 3 Module markieren, diese werden anschließend der Reihe nach beim Positionieren abgearbeitet. Damit bleibt die Übersichtlichkeit erhalten! 17

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Verschieben 1 Tipp: Man kann JEDES Bauteil an beliebige Koordinaten setzen, unabhängig vom eingestellten Grid. Wieder auf Standard-Raster zurückholen: „Strg-Taste“ + oder F7 Absolute x = 0/y = 0-Koordinate, NICHT verschiebbar! X Y Eingabe in der Kommandozeile, dann „enter“ Hinweis: Jede selbst eingefügte Leiterplatte MUSS zuerst auf Koordinaten-Ursprung x=y=0 gesetzt werden! 18

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Verschieben 2 Der Zeichnungsrahmen kann beliebig positioniert werden, da er kein reales Bauteil ist! 19

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Beschriften Eagle stellt die Schrift spiegelverkehrt dar, da sie auf Bottom Kupfer (Lötseite) liegt. Merke: Man sieht von der Bestück-ungsseite wie durch eine Glasplatte auf die Kupferseite! Zu Dokumentationszwecken beschriften mit: Projektname, Autor, Versionsnummer, Z-Nummer (wenn verlangt) Layer: Bottom (wird mitgeätzt) Hinweis: Bei doppelseitigen Leiterplatten MUSS auch am Top-Layer beschriftet werden (z.B. „Bauteil-Seite“)! 20

Ab jetzt MUSS die Schaltung bereit liegen! EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 1 Ab jetzt MUSS die Schaltung bereit liegen! Gruppe bilden, rechte Maustaste schließt Gruppe, dann: oder F7, Strg+rechte Maustaste Die Bauteile der Module der Reihe nach in die Printfläche verschieben Siehe auch: Eagle-Layout-Hilfe Nochmals Strg+rechte Maustaste rotiert Gruppe in 90-Grad-Schritten, linke setzt ab 21

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 2 Nicht benötigte Layer, auch tValues (bzw. bValues) wegschalten, das erhöht die Übersichtlichkeit! Arbeitserleichterung! Tipp: Weiters: Ein-, Ausgänge, Versorgung und sonstige Schnittstellen an den Rand schieben! Ab jetzt die WICHTIGSTEN Buttons: MOVE (F7) + RATSNEST (zum Berechnen der kürzesten elektrischen Verbindung) 22

EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 3 SMD-Bauteile liegen zuerst immer am Top-Layer, sie müssen bei einseitigen Layouts auf BOTTOM gespiegelt werden Die Kunst beim Layouten besteht in der überlegten und Platz sparenden Anordnung der Bauteile. Das erfordert mehrfache Versuche und Geduld! Siehe auch: Eagle-Layout-Hilfe Nachher Die Anordnung der Bauteile scheint brauchbar, nun kommt der erste Versuch des Routens. Vor dem Spiegeln 23

Kapitel 4 EAGLE für Einsteiger Vorbemerkung zum Layout Erster Route-Versuch Routen von SMD-Bauteilen Eingesperrt – was nun? Das Märchen von der bösen Drahtbrücke Einfügen einer Drahtbrücke 1 Einfügen einer Drahtbrücke 2 Drahtbrücke – Change Package, DRC Ende Kapitel 4 24

Vorbemerkung zum Layout: EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Vorbemerkung zum Layout: Ein gutes Layout zeichnet sich durch überlegte Anordnung der Bauteile und geringst möglichen Platzbedarf aus! Das ist auch im Sinn der Umweltschonung. Das Routen einer Schaltung ist der mit Abstand zeitaufwändigste Teil der Leiterplattenherstellung. Es erfordert Erfahrung, VIEL GEDULD und manchmal auch den Mut, bereits fertig geglaubte Layout-Teile oder auch das gesamte Layout zu verwerfen und von VORNE zu beginnen. Erfahrung muss man sich mühevoll erwerben. ES ist FALSCH, zu glauben, nach 2 Stunden alles fertig zu haben. Fehler dürfen und werden passieren, jedoch muss man gewillt sein, aus ihnen zu lernen und es beim nächsten Mal besser zu machen. Nur so ist eine schrittweise Verbesserung zu erreichen und damit verbunden ein Erfolgserlebnis. Merke: „Ein Layout ist NIEMALS fertig, es bleibt IMMER ein Kompromiss!“ 25

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Erster Route-Versuch Das war ja noch nicht schwer und wir kommen gut voran … 26

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Routen von SMD- oder off-grid-Bauteilen Tipp: IMMER vom Pad WEG routen! zusätzliche Hilfe: Alternatives Grid (Alt-Taste) verwenden. Es kann auch notwendig sein, die Leiterbreite zu verringern. Geringste, fertigbare Breite: 0,4mm SMD-Pad Ziel-Netz 27

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Doch plötzlich … Versperrte Routing-Wege Versperrte Routing-Wege Was tun? 28

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Das Märchen von der bösen Drahtbrücke Drahtbrücken sind bei einseitigen Leiterplatten UNVERZICHTBARE Bauteile. Sie helfen, Flächen von Leiterschleifen klein zu halten - EMV! Gute einseitige Layouts benötigen Drahtbrücken. Sie ermöglichen das Überwinden von Sperren durch andere Netze. Drahtbrücken werden wie normale Bauteile behandelt und scheinen auch in der Stückliste auf. Ihr Einsatz wird nachfolgend erklärt. 29

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Drahtbrücke einfügen, Arbeitsschritte Muss im Schaltplan eingefügt werden, wegen der Back-Forward-Annotation Das unter der Brücke liegende Netz-Stück auswählen Löschen Kontrolle, alles OK! Netzsegment gleich benennen Danach Umschalten ins BRD, Verschieben an die Problemstelle oder F7 Fehlermeldung durch Programm bedingt, daher diese Meldung(en) billigen! 30

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Setzen im Layout, Kontrolle mit DRC DAHER: Irgend etwas stimmt hier nicht … Hinweis: Fehler-Polygone können NUR mit diesem Button gelöscht werden! 1. Brücke liegt über anderem Netz – sie ist zu kurz 2. Abstand zum MP zu gering 31

EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 Fehlerbehebung durch „Change Package“ Vorher: Brücke zu kurz Nachher: Brücke hat richtige Länge Nach dem DRC: 32

Kapitel 5 EAGLE für Einsteiger Fertig geroutet Heißwaschgang Polygon, das unbekannte Wesen Polygon - Formen Feinarbeit die Erste Feinarbeit die Zweite Feinarbeit die Dritte Feinarbeit Bohrplan -- Bohrlegende 1 Feinarbeit Bohrplan -- Bohrlegende 2 Ende Kapitel 5 33

… aber das Ergebnis ist alles andere als zufrieden stellend EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Fertig geroutet? … aber das Ergebnis ist alles andere als zufrieden stellend Platzverschwendung, zuviel Kupfer muss weggeätzt werden! 34

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Daher: Heiß waschen Platine auf andere Größe tauschen und fertig routen 35

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Polygon, das unbekannte Wesen Umweltschonung durch Polygon aus potenzialfreiem Kupfer. Ein Polygon kann auch mit jedem beliebigen Potenzial verbunden werden, bevorzugt jedoch mit GND als Schirmfläche. Thermal, erleichtert das Löten 36

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Polygon, Formen Polygone sind meistens gleich geformt wie die Leiterplatte – jeder Links-Klick setzt ein Element ab, Schließen mit 2x Klick. Es kann aber jede beliebige Form (z.B. mit „Split“ (F8) & „Move“ (F7)) annehmen: Hinweis: Polygone werden erst nach „Ratsnest“ frei gerechnet und erscheinen beim Aufruf des Layouts NUR als Umrisse! 37 37

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Feinarbeit die Erste Wie wird‘s gemacht? Entweder händisch oder über die Kommandozeile „Gro(up) all“, dann „enter“ Gruppe bilden, „Smash“, mit Strg+rechter Maustaste Vorgang auslösen Danach: Positionieren mit oder F7 Vorher Nachher 38

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Feinarbeit die Zweite Sehr hilfreich beim Verschieben: Airwire zeigt bei Name bzw. Value zum Bauteil-Mittelpunkt Bei Platzmangel kann die Schrift auch verkleinert werden. Sie sollte aber nicht kleiner als 0,8mm sein (Lesbarkeit). Bei „gesmashter“ Beschriftung können Größe, Standard 1,27mm und Ratio (Verhältnis Höhe zu Breite), Standard 14 verändert werden. 39

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Feinarbeit die Dritte Ausgabe einer Stückliste mit: Datei, Exportieren, Partlist Ausgabeformat: Reine Textdatei (ASCII) Hinweis: Dateiendung vergeben, damit öffnet der Windows-Editor die Datei ohne Probleme. Für den Eagle-Editor ist keine Endung notwendig. 40

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Feinarbeit – Bohrplan – Bohrlegende 1 Zum Fertigen einer Leiterplatte gehört neben dem Ätzen der Leiterbahnen auch das Bohren und wo notwendig, Fräsen. Dies geschieht entweder händisch oder mit einem Fräs-Bohr-Plotter. Dazu muss eine Bohrlegende erzeugt werden, in der die benötigten Bohrer aufgelistet sind. Dazu benutzt man das ULP „drillegend_wis.ulp“. Nach dem Start erscheint folgendes Fenster: Dieses ULP automatisiert das Erstellen des Bohrplans und der Bohrerliste. Die Voreinstellungen können übernommen werden, der Vorgang wird mit „OK“ gestartet. Wichtig: Um die Legende sichtbar zu machen, muss der Layer 144 -Drill_legend eingeschaltet sein! Das Ergebnis wird in der nächsten Folie dargestellt. 41

EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 Feinarbeit – Bohrplan – Bohrlegende 2 Die Legende muss nahe am Layout platziert werden. Dazu ist der Layer 23 – tOrigins zu aktivieren  Pfeil. Danach kann man mit „Move/F7“ die Legende positionieren. „Plated“: Bedeutet, dass bei einer doppelseitigen Platine diese Löcher durchkontaktiert werden. Dies ist bei einseitigen Platinen bedeutungslos. „QTY“: Anzahl der Löcher Hinweis: Farben wegen besserer Sichtbarkeit geändert! Das Endergebnis – Bohrplan mit Legende – wird für die Dokumentation bzw. Fertigung ausgedruckt 42

Kapitel 6 EAGLE für Einsteiger Ausdrucken 1 Ausdrucken 2 Ausdrucken 3 Ende Kapitel 6 43

EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 Feinarbeit – Ausdrucken 1 Der Schul-Zeichnungsrahmen hat verschiedene Layer für den Dokumentationsausdruck voreingestellt. Je nach eingeblendetem Layer wird der richtige Text im Schriftkopf gedruckt. Tipp: Für einen Service-Plan dient die Script-Datei „eagle_gray_print_ink-jet-laser.scr“ Da mehrere Layer eingeblendet sind, sieht der Schriftkopf SO aus (alte Version): Das kann akzeptiert werden. Der neue Zeichnungsrahmen enthält ALLE notwendigen Layer voreingestellt 44

EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 Feinarbeit – Ausdrucken 2 Ausgabe einer Stückliste mit „File Export“, danach Ausdrucken Position des Bauteil-Mittelpunkts Bauteil gedreht Bauteil gedreht & gespiegelt 45

EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 Feinarbeit – Ausdrucken 3 Service-Plan Hinweis: Da in diesem Projekt auch ein SMD-Bauteil vorkommt, müsste der Bestückungsplan Bottom GESPIEGELT ausgedruckt werden. 46

Gibt es noch Fragen? Weiter geht es im Teil 3 CAM (Fertigung)

Mit besonderem Dank an: Alexander Sevelda, Leopold Wayßmaier, Helmut Weiss, Albert Rafetseder, sowie Schülern verschiedener Klassen für die konstruktive Kritik und Mitarbeit!

Danke für die Aufmerksamkeit