Leiterplatte ins All geschossen

Seit 2012 ehrt der FED alle zwei Jahre herausragende PCB Designer mit dem PCB Design Award. Zuken ist auch diesmal stolzer Partner des Preises. Die diesjährigen Gewinner beeindruckten die Jury mit außergewöhnlichen Designs. Eines davon wurde sogar ins All geschossen.

Der komplexen und anspruchsvollen Arbeit von PCB Designern wird häufig nicht genügend Anerkennung zuteil. Ein guter Designer muss Wissen aus vielen Bereichen einbringen und fungiert als Bindeglied zwischen Entwicklung und Produktion. Er muss die Spezifikationen des Schaltplans in ein fertigungsgerechtes Design umsetzen. Dabei muss sich der Entwickler nicht nur in Elektro- und Produktionstechnik bewähren, sondern auch die Grundlagen der Materialwissenschaft kennen und unzählige Normen und Richtlinien im Auge behalten. Nicht zu vergessen die Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit seines Layouts.

Gewinner des PCB Design Awards 2020

In der Kategorie 3-D/Bauraum erreichte Thomas Blasko von CiBOARD electronic den ersten Platz. In dieser Kategorie stehen die mechanischen Herausforderungen im Fokus, die nur mit komplexen, starren, starrflex oder flexiblen Schaltungen gelöst werden können. Blaskos Projekt beschreibt ein System zur Laserscanner-Positionsmessung.

Die Starrflex-Leiterplatte besteht aus neun einzelnen Funktionsgruppen mit einer Grundfläche von 29mm Durchmesser. Mit einer integrierten Baugruppe, so groß wie eine Kleinbild-Film-Dose. Die Leiterplatte faltet sich um einen vorgegebenen Aluminium-Fräskörper. Wobei die Übergabe der Messdaten und die Stromversorgung über ein einzelnes Koaxkabel erfolgt. Die große Herausforderung war hier, die harten Mechanik-Vorgaben durch eine geschickte Partitionierung der einzelnen Funktionen wie Sensoren, Verbinder, FPGA-Controller und Stromversorgung zu erfüllen.

In der Kategorie hohe Verdrahtungsdichte/ hohe Übertragungsraten (HDI) setzte sich Georg Scheuermann von TQ-Systems durch. Hier geht es um Schaltungen mit extrem hoher Integrationsdichte oder sehr hohen Übertragungsraten.

Scheuermann überzeugte die Jury mit seinem komplexen Design. Ein Computer-on-Module mit diversen High-Speed-Schnittstellen sowie zwei Speicherblöcken mit jeweils 18 DDR4 Speicherchips. Zur Versorgung der Speicher und Cores sind, bei Taktraten bis zu 2.2 GHz, Ströme bis 70 A zu berücksichtigen. Der clever konstruierte 18-Lagen Multilayer mit minimaler Anzahl Verpressungen gewährleistet alle High-Speed-Anforderungen. Außerdem versorgt er Prozessor und Speicher optimal.

Leiterplatte mit Minisatellit ins All geschossen

In der Kategorie besondere Kreativität ist Michael Matthes von WITTENSTEIN cyber motor der Sieger. In dieser Kategorie wird „die etwas andere Lösung“ prämiert. Anders ausgedrückt: ein Design, das besonders clever oder elegant gelöst ist, auch unabhängig von Trägermaterialien. Matthes‘ Design ermöglicht die Ausrichtung von Nanosatelliten im erdnahen Orbit. Höchstkompakt – auf einem quadratischen Bauraum von der Größe eines Würfelzuckers – wurde das Reaction Wheel speziell für die rauen Weltraumbedingungen entworfen. Der quadratische Aufbau macht eine platzsparende Integration möglich und bietet zudem eine maximale Flexibilität in der Anwendung.

Michael Matthes ist es gelungen, durch einen ausgeklügelten Lagenaufbau einer 6-lagigen Starrflex-Leiterplatte die hohen Anforderungen in dieser Kategorie zu erfüllen. Sein Projektergebnis wird nun auf die Probe gestellt: Mit dem Raketenstart in Baikonur wurde die verbaute Leiterplatte im Kleinst-Satellit 600 Kilometer in die Höhe ins All geschossen.

„Wir freuen uns sehr über das hohe Niveau der Einreichungen“, resümiert Erika Reel, Vorsitzende der Jury, „insgesamt zeigen die Arbeiten ein hohes Maß an Kreativität in der Planung und Cleverness in der Umsetzung.“

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