@ -153,23 +153,21 @@
#show: presentation.with(
title: "KiCad",
subtitle: "Platinen-Design in der Praxis: vom Schaltplan zum Gerber-Export — 4 Layer als Standard",
subtitle: "Vom Schaltplan zur fertigen Platine — 4 Layer als Standard",
author: "Your Name",
)
#slide(title: "Ablauf")[
- *Überblick*: Suite · Projekt · Werkzeugkette · Bauteile
- *Workflow*: Schaltplan → Layout → Fertigungsdaten
- *4 Layer*: Stackup · Masse · Rückstrompfade
- *Praxis*: Einstieg · USB-C & 5 V · EMV · 0-Ω-Retter
- *Bestückung*: Löten · Werkzeug · PCBA
- *Fertigung*: DRC · Gerber · Kosten
- *Was ist KiCad?* · Projekt & Schaltplan
- *Layout*: Platzieren · Routen · Zonen · Prüfen
- *4 Layer* statt 2 — warum
- *Praxis*: USB-C & 5 V · 0-Ω-Retter · Löten
- *Fertigung*: Gerber · Kosten · China vs. EU
#v(0.6em)
Danach: Worauf besteht besonderes Interesse ?
Danach: Wovon wollt ihr mehr sehen ?
]
// Big-Picture-Folie: der komplette Weg von der Idee zum fertigen Gerät,
// bewusst einfach gehalten (Einstieg fürs Publikum ohne Vorwissen).
// Big-Picture-Folie: der komplette Weg von der Idee zum fertigen Gerät.
#slide(title: "Von der Idee zur Platine")[
#grid(
columns: (1fr, 10pt, 1fr, 10pt, 1fr, 10pt, 1fr),
@ -201,28 +199,27 @@
// ===================================================================
#slide(title: "Was ist KiCad?")[
- *Freie Open-Source-EDA-Suite* (GPLv3): Schaltplan + Leiterplatte
- Ein Projekt, ein Dateisatz: `.kicad_pro` · `.kicad_sch` · `.kicad_pcb` \
— Textformate, git-tauglich
- Integriert: Symbol- & Footprint-Editor · SPICE · 3D-Viewer · DRC/ERC · \
GerbView · `kicad-cli`
- Windows / Linux / macOS — Version 9.x
#v(0.5em)
#src[Offizielles Handbuch: docs.kicad.org]
- Leiterplattendesignsoftware
- Schaltplan und Layout
- git support — Projektdateien sind Text
- Windows / Linux / Mac
- vom CERN, open source
]
#slide(title: "Werkzeugkette")[
#workflow-pipeline()
#v(0.5em)
- *Iterativ*: Änderung im Schaltplan → `PCB aus Schaltplan aktualisieren`
- Erst ERC sauber → dann Layout
- Später etwas geändert? Ein Klick: Schaltplan → Platine aktualisieren
- Erst ERC sauber, dann Layout
]
#slide(title: "Projekt & Schaltplan")[
- `Datei → Neu → Projekt` → `.kicad_pro` + leere Schematik
- Eeschema: Symbole platzieren (`A`) · verdrahten (`W`)
- Annotieren: Referenzen (R1, C3 …) eindeutig
- Beispiel: Versorgung + MCU-Modul mit Entkopplung
- An Beispielschaltungen aus dem Datenblatt orientieren — platzieren, verdrahten
- Sorgfalt und Zeit investieren — sauber gruppieren, nach Funktion:
- Stecker & Montage
- Stromversorgung — geht an alle anderen Gruppen
- Zentraler Prozessor + Debug
- Funktionale Gruppen — z. B. Schaltergruppe 1: Schalter + Sensor + LED + …
#v(0.5em)
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
@ -233,23 +230,18 @@
]
#slide(title: "Bauteile & Lieferbarkeit")[
- *Direkt im Schaltplan auswählen*: konkretes, bestellbares Bauteil — „irgendein 100 nF“ ist okay, aber nicht "der Schaltregler, aber in der 5V Variante"
- Lieferbarkeit & Preis: LCSC · Mouser · DigiKey
- Manchmal auch geschickt: check bei jlc-assembly
- Lagerstand · Preis bei 1 / 10 / 100 Stück
- Gehäuse: 0805 statt 0603 (Handlöten)
- Schönster Schaltplan nützt nichts *ohne Bauteile* \
(Mindestmengen · Versand)
- Nur Lagerware etablierter Distributoren — keine Broker-Teile
#v(0.5em)
#src[LCSC-Nummer als Feld ans Symbol → fertige BOM]
- Direkt beim Zeichnen konkret aussuchen — was es gibt und was lieferbar ist
- „irgendein 100 nF" ist okay — „der Schaltregler, aber in der 5-V-Variante" nicht
- Check: LCSC · Mouser · DigiKey — Lagerstand, Preis bei 1 / 10 / 100 Stück
- Gehäuse: 0805 statt 0603 (handlötbar)
- Schönster Schaltplan nützt nichts *ohne Bauteile*
]
#slide(title: "ERC — Schaltung prüfen")[
- `Prüfen → Elektrische Regeln prüfen`
- Findet: offene Pins · unverbund ene Drähte · fehlende `PWR_FLAG`
- Findet: offene Pins · vergessene Drähte · fehlende `PWR_FLAG`
- Warnungen *beheben* — nicht wegklicken
- ERC grün → Footprints → Layout
- ERC grün → weiter zum Layout
#v(0.5em)
#shot("03-erc", [ERC-Dialog mit Ergebnisliste und „0 Verstöße“], tip: [Menü: Prüfen → Elektrische Regeln prüfen])
]
@ -260,9 +252,8 @@
#slide(title: "Footprints zuweisen & importieren")[
- `Werkzeuge → Footprints zuweisen`: Symbol → Gehäuse
- Filter: Abmessungen · Pins · Bohrbild
- Mechanische Maße vorher im Datenblatt prüfen
- Pcbnew: `PCB aus Schaltplan aktualisieren` → Footprints + Ratsnest
- Mechanische Maße vorher im Datenblatt prüfen
- Pcbnew: `PCB aus Schaltplan aktualisieren` — Bauteile landen auf der Platine
#v(0.5em)
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
@ -278,11 +269,11 @@
gutter: 1.4em,
[
- *Board-Setup*: Netz-Klassen (Signal 0,25 mm · PWR 0,5–0,8 mm), \
Via 0,6/0,3 mm, Abstandsregeln
- Umriss auf *Edge.Cuts* (z. B. 80 × 50 mm, Ecken runden )
Via 0,6/0,3 mm
- Umriss auf *Edge.Cuts* (z. B. 80 × 50 mm)
- Platzieren nach *Signalfluss*:
- Connectoren & Befestigungen fixieren (sperren)
- ICs → Entkopplungs-Cs an Versorgungspins
- Stecker & Befestigung zuerst — festpinnen
- ICs hin → Entkopplungs-Cs direkt an die Versorgungspins
],
shot("06-floorplan", [Pcbnew: Umriss + platzierte Footprints mit Ratsnest]),
)
@ -294,8 +285,8 @@
gutter: 1.4em,
[
- `X` — *kritische Signale zuerst*: Takt · PWM · Analog
- Kurze Wege · wenige Vias
- `V` beim Routen: Via + Lagewechsel
- Kurze Wege, wenige Vias
- `V` beim Routen → Via, Lagewechsel
- PWR breiter (Netz-Klasse) · GND → Massefläche
- Raster: 1,27 / 0,635 mm (THT) · 0,25 mm (SMD)
],
@ -324,9 +315,8 @@
#slide(title: "Prüfen & Exportieren")[
- *DRC — nie vergessen!* Nach dem Layout + *nochmal vor dem Export*
- Abstände · offene Verbindungen · Masken- & Bohrabstände
- *3D-Viewer*: Gehäuse- & Montage-Kollisionen
- Export: Gerber X2 + Excellon → ZIP → Fertigung
- *3D-Viewer*: kollidieren Gehäuse & Stecker?
- Export: Gerber X2 + Bohrdaten → ZIP → Fertigung
#v(0.5em)
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
@ -345,25 +335,21 @@
columns: (1.6fr, 1fr),
gutter: 1.4em,
[
- *2 Lagen? — eher nein*: 4-Layer-Aufpreis gering, Nutzen groß
- *Referenzebene unter jedem Signal* \
→ geschlossene Rückstromschleifen · weniger Abstrahlung
- *Impedanzkontrolle* (USB · Ethernet · RF)
- *4 Lagen als Standard* — Aufpreis klein, Nutzen groß
- Massefläche unter jedem Signal → weniger Abstrahlung
- Impedanzkontrolle (USB · Ethernet · Funk)
- Versorgung als eigene Lage
- 2 Lagen: nur Adapter- & Breakout-Boards
- Fast immer reicht die Billigvariante des Stackups als Standard.
- Billigvariante des Stackups reicht fast immer
],
stack-4(),
)
]
#slide(title: "Stackup in KiCad einrichten")[
- Board-Setup → *Stapelaufbau*:
- Innenlagen *In1.Cu / In2.Cu* anlegen
- Kupferdicken & Prepreg eintragen · Lagen benennen (In1.GND …)
- *Impedanz* im selben Dialog: Ziel (50 Ω Single · 90 Ω diff) \
→ empfohlene Bahnbreite
- Netzklassen & Abstände wie gehabt · Thermal-Reliefs für Planes
- Board-Setup → *Stapelaufbau*: Innenlagen anlegen, benennen, Dicken eintragen
- *Impedanz* im selben Dialog: Ziel 50 Ω → empfohlene Bahnbreite
- Netzklassen & Abstände wie gehabt
#v(0.4em)
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
@ -378,10 +364,9 @@
columns: (1.1fr, 1fr),
gutter: 1.4em,
[
- *GND-Ebene durchgehend halten* \
— Schlitze & Splitting = Rückstromfallen
- *Rückstrom-Via (GND) direkt neben* dem Signal-Via
- *Stitching-Vias* GND ↔ GND regelmäßig verteilen
- *GND-Ebene durchgehend halten* — Schlitze = Rückstromfallen
- *GND-Via direkt neben* dem Signal-Via
- *Stitching-Vias* regelmäßig verteilen
- Entkopplung: Pad → Via → Plane, so kurz wie möglich
- Versorgung: Via-Paare an In2
],
@ -401,43 +386,40 @@
- *Klein anfangen*: eine Platine, ein Ziel \
(z. B. Versorgung + MCU-Modul — das Vortrags-Beispiel)
- *Bewährtes kopieren*: Referenzdesigns · Open-Source-Boards
- Reihenfolge: Schaltplan → ERC → Layout → DRC → Gerber
- Revision 1 = Lernprojekt: *2–3 Anläufe* sind normal
]
#slide(title: "USB-C & 5 V — ein gutes Konzept?")[
- *Ja — guter Standard*: robust · überall verfügbar · nur 5 V
- *CC1 & CC2: je 5,1 kΩ nach GND* (Rd) \
- *CC1 & CC2: je 5,1 kΩ nach GND* \
— sonst liefert die Quelle keinen Strom
- A/B-Pins *gespiegelt* , nicht gedreht — Footprint prüfen
- A/B-Pins *gespiegelt, nicht gedreht* — Footprint prüfen
- USB-2: A6↔B6 (D+) · A7↔B7 (D−)
- VBUS: *nicht zurückeinspeisen* (kein 2. Board am Stecker)
- VBUS: *nicht zurückeinspeisen*
#v(0.4em)
#src[Rd (5,1 kΩ): USB-IF, USB Type-C Spec]
]
#slide(title: "EMV als Anfänger?")[
- *Bewusste EMV-Optimierung: zu früh* (Filter · Shields · Slots …)
- *Bewusste EMV-Optimierung (Funkstörungen) : zu früh*
- Grundset bringt schon den Großteil:
- durchgehende *GND-Referenzf läche* (deshalb 4 Layer)
- *Entkopplungs-Cs* direkt an jeden Versorgungspin
- durchgehende *GND-F läche* (deshalb 4 Layer)
- *Entkopplungs-Cs* an jeden Versorgungspin
- Einplanen: *2–3 Revisionen* + *Yellow-Wire* für Rev. 1
]
#slide(title: "Wie flexibel designen?")[
- Jumper · Bestückoptionen · „entweder/oder“-Footprints?
- *Eher gar nicht* — nächste Platine ist schnell & günstig
- Flexibilität kostet: Platz · Zeit · Komplexität
- *Ausnahme: ab ~100+ Stück* → Varianten lohnen \
(Bestückvarianten · Strapping)
- Jumper · Bestückoptionen? *Eher nicht*
- Die nächste Platine ist schnell & günstig
- Flexibilität kostet: Platz · Zeit · Nerven
- *Ausnahme: ab ~100+ Stück* → Varianten lohnen
]
#slide(title: "Retter in der Not: 0 Ω & 1 R")[
- *0 Ω in Serie* zu Versorgungs- & heiklen Signalleitungen
- Notfall: austauschen · überbrücken · Yellow-Wire
- *0 Ω in Serie* zu Strom- & heiklen Signalleitungen \
— im Notfall: austauschen · überbrücken
- Gehäuse: *0805 / 0603 — nicht kleiner* (handlötbar)
- *1 R in 0805 als Sicherung*: in Versorgungszweige — \
geht durch statt abzufackeln
- *1 R in 0805 als Sicherung* — geht durch statt abzufackeln
]
// ===================================================================
@ -446,10 +428,10 @@
#slide(title: "Bestückung: klein nach groß")[
- *Klein nach groß* — sonst kommt der Lötkolben nicht mehr dran
- *Zoom nicht übertreiben*: Bildschirm ≠ Realität
- *Erst SMD, dann THT* — Stecker blockieren sonst SMD-Plätze
- *Zoom nicht übertreiben*: Bildschirm ≠ Realität
- SMD in einem Rutsch: Lötpaste → setzen → Hotplate / Heißluft
- Bestückungsdruck? *Nein* — erst ab ~10 000 Stück + AOI
- Bestückungsdruck? *Nein* — erst ab ~10 000 Stück
]
#slide(title: "Equipment — was lohnt sich?")[
@ -473,12 +455,11 @@
]
#slide(title: "Factory-Bestückung (PCBA)")[
- *Lohnt sich? — ja, öfter als man denkt* \
(z. B. JLCPCB · AISLER)
- *Lohnt sich — öfter als gedacht* (JLCPCB · AISLER)
- V. a. bei *feinen Gehäusen*: 0402 · QFN · BGA
- Aus KiCad: *BOM* + *Pick-and-Place* \
(`Datei → Fertigungsoutputs`)
- Split: *SMD ab Werk · THT & Mechanik selbst*
- Split: *SMD ab Werk · THT & Stecker selbst*
]
// ===================================================================
@ -486,17 +467,16 @@
// ===================================================================
#slide(title: "Endkontrolle")[
- *Innenlagen sichtbar machen*: GND wirklich geschlossen? \
Versorgungszonen komplett?
- *DRC* mit Herstellerrules: Clearance · Annular Ring · Bohrabstand
- *Innenlagen sichtbar machen*: GND wirklich geschlossen?
- *DRC* mit den Regeln des Herstellers (Clearance · Annular Ring · Bohrung)
- *3D-Check* + STEP-Export (`Datei → Exportieren → STEP`)
- Faustregel: erst Zonen auffüllen (`B`) · dann DRC
]
#slide(title: "Gerber & Bohrdaten")[
- `Fertigungsoutputs → Plotten…`: *Gerber X2*
- Kupfer-Lagen · Lötstopp · Bestückungsdruck · Edge.Cut s
- Bohrdaten separat (Excellon) → beides ins ZIP
- Kupfer · Lötstopp · Bestückungsdruck · Umris s
- Bohrdaten (Excellon) separat → beides ins ZIP
- Kontrolle in *GerbView*: jede Lage durchschauen
#v(0.5em)
#grid(
@ -520,7 +500,7 @@
)
#v(0.4em)
- *Kleinmengen = Fixkosten*: Setup · Panel · Versand
- Preis-Treiber: *Fläche · Lagenzahl · Mindestabstände* (HDI = teuer) · Menge
- Preis-Treiber: *Fläche · Lagenzahl · Mindestabstände* · Menge
#v(0.3em)
#src[Richtwerte — aktuell immer im Preisrechner prüfen (jlcpcb.com, aisler.net)]
]
@ -531,7 +511,7 @@
gutter: 1.2em,
panel(c: ember)[
*China — JLCPCB, PCBWay, SEEED*
- sehr günstig · riesige Optionsvielfalt
- sehr günstig · riesige Auswahl
- Versand 1–2 Wochen
- lange Transportwege
],
@ -539,7 +519,7 @@
*EU — AISLER, Beta layout, Würth*
- Faktor 2–5 teurer · schnell & unkompliziert
- deutschsprachiger Support · Gewährleistung
- kurze Wege → *Umwelt & Local Buying*
- kurze Wege → besser für Umwelt & Klima
],
)
#v(0.5em)
@ -578,14 +558,13 @@
- `docs.kicad.org` — Handbuch & Getting Started (de/en)
- `kicad.org` — Downloads · Release Notes · Blog
- `forum.kicad.info` — Community-Forum
- `gerber-format.com` — Gerber-Spezifikation (Ucamco)
- Design-Rules der Fertigung (JLCPCB · PCBWay · AISLER) \
— vor dem Layout ins Board-Setup
]
#slide(title: "Diskussion")[
- Was zeigen wir *live*? (Layout-Demo ~15 min)
- Besonderes Interesse? Kosten · PCBA · EMV · Impedanz · Gehäuse?
- Wovon wollt ihr mehr? Kosten · PCBA · EMV · Impedanz
#v(1em)
#align(center, text(size: 1.3em, weight: "bold")[Danke — Fragen?])
]
dev
3 weeks ago