2. Herstellung des Layout

Die Herstellung eines Layouts geschieht nachdem ein Schaltungsentwurf vorliegt. Ein solcher könnte wie nachfolgend gezeigt aussehen.

2.1 Schaltplan

Es handelt sich hierbei um eine monostabile Kippstufe mit dem integrierten Baustein NE555, die nach dem Anlegen der Spannungsversorgung im Ausgang ein 0V-Signal führt. Die angeschlossene Leuchtdiode LED ist ausgeschaltet.

Wird der Taster kurzzeitig betätigt, erscheint im Ausgang ein 9V-Signal, die LED leuchtet und verlöscht erst nach einiger Zeit. Diese Zeit ist abhängig von dem Widerstand R und dem Kondensator C. Konkret ergibt sich die Zeit aus der Formel: Zeit = 1,1 • R • C. Widerstand R1, Rr und Kondensator C2 sind Hilfsbausteine, welche den Pins 2, 4 bzw. 5 im Einschaltmoment definierte Signalpegel zuführen. Rv ist der Vorwiderstand der Leuchtdiode.

Monostabile Kippstufe mit NE555. Mögliche Werte bei Ub=5V

R1= Rr= 4,7kOhm, Rv= 1,2kOhm, C2= 10nF, LED low current rot, R= 100kOhm, C= 47µF => tmax~ 5-6s.

Die Linien des Schaltplans besitzen Kreuzungsstellen, die in einem Layout nicht auftreten dürfen, da die Kreuzungsstellen ja keine leitende Verbindung darstellen. Zur Herstellung eines Layouts muss der Schaltplan 'entflochten' werden, so dass sich die Leiterbahnen nicht kreuzen. Zudem besitzen reale Bausteine auch reale Abmessungen, die es zu beachten gilt. Als konstruktive Feinheiten dieser Schaltung erweisen sich die Fragen ..

1. soll der Taster auf der Platine angeordnet, oder an Pfostensteckern angeschlossen werden?

2. soll die Spannungszuführung durch eine Buchse oder Lötstellen angeschossen werden oder soll gar ein Halter für eine Batterie auf der Platine vorgesehen werden?

Nachdem diese Fragen geklärt sind kann die Arbeit an dem Layout beginnen. Als Hilfsmittel kann man Programme wie Target, Eagle, Sprint-Layout usw. verwenden. Wer hierüber nicht verfügt kann ein normales Pixel-Malprogramm verwenden wie es Photopaint oder Windows-Paint sind. Bei einseitigen Layouts kann das Entflechten per Kopf ohnehin erfolgsversprechender sein, als mit einem Autorouter. Autorouter sind Programmteile in den oben genannten Programmen, welche die Entflechtung eines eingegebenen Schaltplans automatisch erfüllen. Leider laufen sie erst bei doppelseitigen Layouts zu ihrer Hochform auf.

2.2 Das Layout

Ein Layout für die obige Schaltung könnte, wie im nächsten Bild dargestellt, aussehen. Alle Verbindungen des Schaltplans wurden nachvollzogen, jedoch kreuzen sich hier keine Leiterbahnen mehr. Die reale Positionierung der Bauelemente ist ebenfalls vollzogen, lässt sich aber im Layout nur schwer nachvollziehen.

2.3 Der Bestückungsplan

Um auch bei späteren Nachbauten die Bauelemente richtig platzieren zu können muss ein Bestückungsplan gezeichnet werden, aus dem heraus die Position der Bauelemente erkennbar wird. Zudem sollte eine Bauteilliste angefertigt werden, welche den Typ und den Hersteller der verwendeten Bauelemente näher beschreibt. Layoutprogramme tun dies automatisch, jedoch soll hier ja von der einfachsten und preisgünstigten Methode zur Herstellung von einseitigen Layouts gesprochen werden.

Das nachfolgende Bild zeigt zudem, dass das Layout so angefertigt wurde, als würde man auf die Bestückungsseite sehen.

2.4 Herstellung des Layouts

Obiges Layout wurde mit einem Pixel-Zeichenprogramm gezeichnet, wie sie z.B. Windows-Paint oder Corel-Photopaint und andere Programme darstellen und wurde als Zeichnung mit 300dpi (300 Dots per Inch) wiedergegeben. Das ausgedruckte Resultat ist um ein Vielfaches kleiner, wie die nächsten Bilder zeigen, entspricht aber dem wirklichen Grössenverhältniss der Bauelemente.

Ausdruck des Layouts ca. 1:1

fertig bestückte Schaltung ca 1:1

Der Grund hierfür ist schnell einsichtig. Ein Pixel ist nicht so gross, wie man es im Zeichenprogramm sieht. Es muss, wenn 300 Pixel in ein Inch =25,4mm passen, 25,4mm : 300 = 0,085mm gross sein.

Als Auflösung für das zu zeichnende Bild-Layout wurden also 300dpi gewählt. Diese Einstellung überfordert kein Zeichenprogramm und auch keinen der heutigen Drucker.

Zur Herstellung eines Layouts darf bei dieser Einstellung die Breite einer Leiterbahn, 4 Pixel nicht unterschreiten, zudem müssen zwei Leiterbahnen, mindestens 3 Pixel voneinander entfernt sein. Hält man sich an diese Regel, werden sowohl der Ausdruck, als auch der Ätzvorgang mit einiger Sicherheit gelingen. Die schmalsten Leiterbahnen besitzen dann also 'in Echt' eine Breite von 4 • 0,085mm=0,34mm und sind etwa 3 • 0,085mm=0,25mm voneinander entfernt. Breiter und weiter auseinander dürfen die Leiterbahnen natürlich angeordnet werden.

Da die meisten Pinabstände der elektronischen Bauelemente ein Zollraster benutzen, bei ICs beträgt der Pinabstand 1/10 Zoll = 2,54mm, ist es hilfreich, das Raster des jeweiligen Zeichenprogramms einzuschalten und dieses auf 1/10 Zoll = 1/10 Inch einzustellen. Auf diese Weise wird die Positionierung der Bauelemente ein Kinderspiel. Wer die konkreten Abmessungen seiner Arbeit im Blick behalten will, kann bei dem Zeichenprogramm die 'Lineale' einstellen, auf denen Entfernungen in Millimetern ablesbar sind.

2.5 Texte im Layout

Texte die im Layout enthalten sind müssen spiegelverkehrt gezeichnet werden. Hierfür halten Zeichenprogramme entsprechende Funktionen bereit. Also erst normal schreiben, dann horizontal oder vertikal kippen. Als Schriftart sollte der Typ Arial in fetter Schrift gewählt werden. Diese Schrift lässt sich bis hinunter zu 6dpi ätzen.

2.6 Drucken der Layoutfolie

Das zentrale Problem bei der Herstellung der Layoutfolie ist ihr Ausdruck auf einem transparenten Medium. Das Resultat muss unbedingt zu einer lichtundurchlässigen schwarzen Färbung der Leiterbahnen führen. Dies ist bei allen bisher bekannten und ausprobierten kommerziellen Overheadfolien nicht der Fall. Auch Ausdrucke, die mit einem Laserdrucker angefertigt wurden waren ungenügend.

Wollen Sie Ihr Folienlayout in Bezug auf die Lichtschlüssigkeit bewerten, dann halten Sie es gegen eine helle Lichtquelle, und schauen sie hindurch. Sehen Sie Licht durch die schwarzen Flächen fallen, taugt das Medium nichts. Das Licht, das Ihr Auge sieht, sieht die Filmschicht allemal. An diesen Stellen wird sie zerstört und die Leiterbahnen werden notgedrungen auch dort durchätzt.

2.6.1 Diazofilm

Ein Folienersatz für Tintenstrahldrucker ist Planfilm, oder sogenannter Diazofilm. Man benutzt diesen Film zur fotografischen Reproduktion und Mikroverfilmung von Dokumenten. Allerdings ist seine Lichtempfindlichkeit bei der hier anstehenden Benutzung ohne Belang. Druckt man mit schwarzer Druckertinte auf diesem Material, erhält man die gewünschte tiefschwarze, geschlossene Färbung. Trocknen lassen und das Layout ist fertig.

Diazofilm besitzt anfänglich eine leicht gelbliche Färbung, die von seiner (nicht benötigten) Filmschicht herrührt. Bei der ersten Belichtung einer Basisplatine entfärbt sich die Folie im ultravioletten Licht und nimmt keinen Einfluss auf die durchfallende Lichtmenge. Diazofilm kann man von uns beziehen. Wir haben uns die Rollenware von der Fa. OCE-Deutschland GmbH, 45466 Mülheim an der Ruhr besorgt (s.Linkliste). Ein weiterer Hersteller/Händler soll die Firma Folex (s.Linkliste) sein.

2.6.2 Toner-Verdichter

Eine zweite Methode, die wir noch nicht ausprobiert haben, bezieht sich auf den Ausdruck mit einem Laserdrucker. Diese Drucker schwärzen die Folie mit sehr feinem Russ. Wie gesagt sind auch hier feine Löcher in der Schwärzung zu sehen. Übersprüht man den Russ mit einem Toner Verdichter, so wird er angelöst und verläuft ein wenig, so dass jetzt eine lichtschlüssige Schwärzung entstehen soll. Auf den Internetseiten der Fa. Huber, Troisdorf (s.Linkliste) wird der Toner-Verdichter beschrieben, und es werden Händler genannt, die ihn im Angebot haben.