Eine Schaltung auf dem Steckbrett ist ideal zum Ausprobieren. Für ein dauerhaftes Projekt ist eine Leiterplatte oft stabiler. Bauteile werden fest verlötet und Kupferbahnen ersetzen lose Kabel.
Fritzing kann aus den Verbindungen deines Projekts ein PCB-Layout entwickeln. PCB bedeutet „Printed Circuit Board“, auf Deutsch gedruckte Leiterplatte.
Kurz gesagt: Erst die Schaltung testen, dann Footprints prüfen, Bauteile platzieren, Leiterbahnen verlegen und zuletzt Fertigungsdaten exportieren.
Bevor du eine Platine zeichnest
Beginne nicht mit der PCB-Ansicht, solange die Schaltung noch unklar ist. Eine gefertigte Platine lässt sich nicht einfach umstecken.
Diese Punkte sollten vorher erledigt sein:
- Die Schaltung funktioniert real auf dem Steckbrett.
- Der Schaltplan ist vollständig und übersichtlich.
- Versorgungsspannung und Ströme sind geprüft.
- Alle Bauteilwerte stehen fest.
- Die echten Bauteile sind ausgewählt oder vorhanden.
- Eine zweite Person hat die Schaltung kontrolliert.
Für eine erste Übung eignet sich die LED-Schaltung aus Teil 4.
Was ist ein Footprint?
In der Steckplatinenansicht siehst du ein anschauliches Bauteil. Auf der Leiterplatte zählt sein Footprint.
Der Footprint legt fest:
- wo die Lötflächen liegen
- wie groß die Bohrungen sind
- welchen Abstand die Anschlüsse haben
- wie viel Platz das Bauteil benötigt
- welche Anschlussnummer zu welchem Pin gehört
Ein falscher Footprint ist einer der teuersten Anfängerfehler. Die Platine kann elektrisch richtig entworfen sein, während das echte Bauteil mechanisch nicht hineinpasst.
Vergleiche deshalb jedes wichtige Bauteil mit dem Datenblatt. Bei vorhandenen Bauteilen kannst du Pinabstände zusätzlich mit einem Messschieber prüfen.
Schritt 1: In die PCB-Ansicht wechseln
Öffne dein geprüftes Fritzing-Projekt und wechsle in die Leiterplattenansicht.
Du siehst wahrscheinlich:
- eine rechteckige Platinenfläche
- Bauteile als Footprints
- dünne Verbindungslinien
- Anschlusspunkte und Beschriftungen
Die dünnen Linien sind noch keine Leiterbahnen. Sie zeigen nur, welche Anschlüsse später verbunden werden müssen.
Speichere vor dem PCB-Entwurf eine neue Dateiversion, zum Beispiel led-projekt-pcb-v01.fzz.
Schritt 2: Platinengröße festlegen
Wähle die Platine aus und stelle ihre Abmessungen ein. Beginne lieber etwas größer. Eine zu kleine Platine erschwert das Platzieren und Löten.
Denke an:
- Befestigungsbohrungen
- Abstand zum Gehäuserand
- erreichbare Steckverbinder
- Platz für Beschriftungen
- Werkzeug und Lötkolbenspitze
Bauteile und Lötflächen dürfen nicht zu nah am Rand liegen. Ein Gehäuse, Schraubenkopf oder Stecker braucht oft mehr Platz als erwartet.
Schritt 3: Bauteile sinnvoll platzieren
Platziere zuerst die mechanisch wichtigen Teile:
- Steckverbinder
- Schalter und Taster
- Befestigungsbohrungen
- große Bauteile
- kleine Widerstände und Kondensatoren
Drehe Footprints so, dass kurze und klare Leiterbahnen möglich werden. Achte gleichzeitig darauf, dass Beschriftungen lesbar bleiben.
Schritt 4: Ober- und Unterseite verstehen
Eine Leiterplatte kann eine oder mehrere Kupferschichten besitzen. Bei einer zweiseitigen Platine verlaufen Leiterbahnen oben und unten.
Ein Via verbindet Leiterbahnen zwischen den Schichten. Für eine erste Lernplatine sind wenige Schichtwechsel übersichtlicher.
Schritt 5: Leiterbahnen von Hand verlegen
Beim manuellen Routing ersetzt du jede dünne Luftlinie durch eine echte Leiterbahn.
Arbeite in kleinen Schritten:
- Versorgung und Masse zuerst planen.
- Kurze, direkte Wege wählen.
- Unnötige enge Kurven vermeiden.
- Ausreichenden Abstand zu anderen Leiterbahnen halten.
- Signale anschließend routen.
- Nach jeder Gruppe den Routingstatus prüfen.
Leiterbahnen für größere Ströme müssen breiter sein als reine Signalleitungen. Die richtige Breite hängt unter anderem von Strom, Kupferdicke, Temperatur und zulässiger Erwärmung ab. Schätze sie nicht einfach nach dem Aussehen.
Was ist mit dem Autorouter?
Fritzing besitzt eine Funktion zum automatischen Routen. Sie kann Verbindungen vorschlagen und bei einfachen Entwürfen Zeit sparen.
Ein Autorouter kennt aber nicht automatisch deine mechanischen Ziele, empfindlichen Signale oder bevorzugten Stromwege. Das Ergebnis muss geprüft und häufig verbessert werden.
Für ein Lernprojekt ist manuelles Routing besonders wertvoll. Du verstehst dabei besser, warum Bauteilplatzierung und kurze Wege wichtig sind.
Schritt 6: Massefläche und Beschriftung
Eine Kupferfläche kann zum Beispiel mit Masse verbunden werden. Sie spart je nach Aufbau einzelne Masseleitungen und kann elektrische Eigenschaften verbessern.
Prüfe genau, welchem Netz die Fläche zugeordnet ist und ob ausreichende Abstände entstehen.
Ergänze außerdem verständliche Beschriftungen:
- Platinentitel und Version
- Plus und Minus
- Anschlussnamen
- Bauteilbezeichnungen
- Orientierung von LED, Diode oder IC
Eine gute Beschriftung verhindert Fehler beim Bestücken.
Schritt 7: Design prüfen
Gehe nicht direkt zum Export. Prüfe das Layout systematisch.
Elektrische Prüfung
- Sind alle Luftlinien verschwunden?
- Stimmen Plus, Masse und Signale?
- Gibt es versehentliche Kurzschlüsse?
- Sind Leiterbahnen passend breit?
Mechanische Prüfung
- Passen alle Footprints zu den echten Bauteilen?
- Sind Bohrungen groß genug?
- Bleiben Stecker erreichbar?
- Stimmen Platinenmaße und Befestigungslöcher?
Fertigungsprüfung
- Werden Mindestabstände des Herstellers eingehalten?
- Liegt keine Kupferfläche unerlaubt am Rand?
- Sind Beschriftungen lesbar und nicht auf Lötflächen?
- Ist die richtige Anzahl Kupferschichten gewählt?
Drucke das Layout testweise im Maßstab 1:1 auf Papier. Lege die echten Bauteile darauf. Dieser einfache Test findet viele Footprint-Fehler.
Schritt 8: Gerber-Dateien exportieren
Gerber-Dateien beschreiben die einzelnen Fertigungsebenen einer Platine. Dazu gehören Kupfer, Lötstoppmaske, Beschriftung und Kontur. Bohrdaten werden normalerweise zusätzlich ausgegeben.
Exportiere alle benötigten Fertigungsdateien in einen eigenen Ordner. Verändere die Dateien danach nicht einzeln.
Öffne sie vor der Bestellung in einem Gerber-Viewer. Prüfe dort:
- Platinenkontur
- Bohrungen
- obere und untere Kupferlage
- Lötstoppmaske
- Bestückungsdruck
Lade die Daten erst hoch, wenn die Vorschau des Herstellers ebenfalls richtig aussieht.
Vom PCB zur fertigen Baugruppe
Nach der Fertigung wird die Platine bestückt und gelötet. Arbeite dabei nach einer festen Reihenfolge und kontrolliere jede Lötstelle.
Hilfreich sind unsere Beiträge Lötplatz richtig einrichten und Löt-Cheatsheets für Werkstatt und Unterricht.
Wenn die Schaltung nicht funktioniert, hilft die Anleitung Streifenrasterplatine: systematisch Fehler finden. Viele Prüfschritte gelten auch für gefertigte Leiterplatten.
Die wichtigste Freigabe-Checkliste
- Schaltung real getestet
- Schaltplan geprüft
- Footprints mit Datenblättern verglichen
- Polungen kontrolliert
- Platinengröße bestätigt
- Leiterbahnbreiten und Abstände geprüft
- alle Verbindungen geroutet
- 1:1-Ausdruck getestet
- Gerber-Dateien im Viewer kontrolliert
- Vorschau des Herstellers geprüft
Bestelle zunächst nur wenige Platinen.
Fazit
Eine gute Platine beginnt nicht in der PCB-Ansicht, sondern mit einer geprüften Schaltung. Fritzing führt dich vom anschaulichen Steckbrett über den Schaltplan bis zu den Fertigungsdaten.
Nimm dir besonders für Footprints, Leiterbahnen und den Gerber-Check Zeit. Ein langsamer Kontrollgang ist günstiger als eine fehlerhafte Platinenserie.
Damit ist der Fritzing-Lernpfad abgeschlossen. Starte bei Bedarf wieder mit Was ist Fritzing? Einfach erklärt oder setze ein eigenes kleines Projekt um.
Häufige Fragen
Kann Fritzing direkt eine Platine herstellen?
Fritzing erstellt das Layout und die Fertigungsdaten. Die eigentliche Platine wird von einem Fertigungsdienst oder mit einem geeigneten eigenen Verfahren hergestellt.
Muss ich den Autorouter verwenden?
Nein. Leiterbahnen können vollständig von Hand verlegt werden. Das liefert bei kleinen Lernplatinen oft ein verständlicheres Ergebnis.
Was sind Gerber-Dateien?
Gerber-Dateien beschreiben die grafischen Fertigungsebenen einer Leiterplatte. Bohrdaten und weitere Angaben gehören ebenfalls zum Fertigungspaket.
Warum reicht die Fritzing-Vorschau nicht aus?
Ein zusätzlicher Gerber-Viewer zeigt die tatsächlich exportierten Fertigungsdaten. So erkennst du Fehler, die erst beim Export entstanden oder vorher übersehen wurden.
Soll ich sofort viele Platinen bestellen?
Nein. Bestelle bei einem neuen Entwurf zuerst wenige Exemplare, baue eines auf und teste es vollständig.