So kommunizieren Sie die Anforderungen an Ihren PCB-Lagenaufbau an Hersteller

Im PCB-Design hat die Kommunikation der Anforderungen an die Hersteller und Anbieter höchste Priorität. Manchmal geht jedoch der Kontext unserer Anfragen verloren, weil wir entweder nicht die richtigen Informationen angeben, nicht genug Informationen auflisten oder gar keine Informationen angeben. Obwohl der erfahrene PCB-Designer Schritte unternehmen kann, um alles zu spezifizieren, was er in seinem PCB-Lagenaufbau sehen möchte, wird diese Entscheidung letztendlich vom Hersteller getroffen, um verfügbare Materialien mit Verarbeitungsmöglichkeiten und Ausbeute in Einklang zu bringen.

Lagenaufbauten beschreiben mehr als nur die Grundkonstruktion der Leiterplatte; in den Lagenaufbau sind viele weitere Designüberlegungen integriert, die durch die Materialeigenschaften Ihrer Kern- und dielektrischen Materialien definiert sind. Um sicherzustellen, dass Ihr Design mit den Fähigkeiten, Materialbeständen und Impedanzanforderungen Ihres Herstellers kompatibel ist, müssen Designer sicherstellen, dass ihre Anforderungen an den Lagenaufbau klar definiert sind. Wenn Sie bei der Erstellung des Entwurfs meinem Rat folgen und Ihren Hersteller vorab fragen, welche Lagenaufbauten er zur Verfügung hat, sind Sie auf der sicheren Seite. Wenn Sie dann um diesen Lagenaufbau herum entwerfen, wird die Zusammenarbeit mit Ihrem Hersteller viel einfacher.

Was ist, wenn Sie ein bestehendes Design haben und es irgendwo mit kompatiblen Materialsätzen produzieren lassen müssen? Wie können Sie das Risiko reduzieren, dass die Leiterplatte, die Sie erhalten, Ihren Anforderungen nicht gerecht wird? Damit werden wir uns in diesem Artikel befassen. Wenn Sie einige dieser Tipps befolgen, entwerfen Sie MIT der Fertigung und nicht nur FÜR die Fertigung.

Stellen Sie sicher, dass die Anforderungen an den PCB-Lagenaufbau genau spezifiziert sind

Wie ich bereits erwähnt habe, können Sie bei der ersten Iteration eines Designs in der Regel einen Standard-Lagenaufbau erhalten und diesen in Ihrem Entwurf verwenden. Dies ist der schnellste Weg, um Ihren Prototypen zu entwerfen und in Produktion zu bringen. Die andere Möglichkeit besteht darin, zumindest Ihren eigenen Lagenaufbau mit den von Ihnen ausgewählten Materialien zu entwerfen und diesen dann mit Ihrem Fertigungsunternehmen abzustimmen. Dieses wird Ihnen mitteilen, ob sie es herstellen können, und Sie können dann entscheiden, wie es weitergehen soll (entweder den Lagenaufbau neu entwerfen oder das Design woanders hinschicken).

Ist das Design bereits fertig, dann sieht die Sache etwas anders aus. Wenn Sie das Design produzieren, müssen Sie sicherstellen, dass der Hersteller der blanken Leiterplatte mehrere Spezifikationen einhalten kann, darunter auch die folgenden:

1. Lageneigenschaften – Dazu gehören Lagenstärken, Kupfergewicht, Kupferfolientyp (umkehrbehandelt, galvanisiert, gewalztes Kupfer, additiv usw.) und Laminatkonstruktion/Gewebeart.
2. Dielektrische und Widerstandsanforderungen – Wenn Sie eine Widerstandsspezifikation (sowohl für Signale als auch für Stromversorgung) haben, die Sie erfüllen müssen, müssen Sie die Dielektrizitätskonstante in Ihren Lagen zusammen mit Lagenstärken und Kupfer angeben.
3. Zulässige Substitutionen und Toleranzen – Hier kann Ihr Hersteller sehen, wofür Sie ihm eine Änderungsgenehmigung erteilt haben, um sicherzustellen, dass das Design überall zuverlässig produziert werden kann.

Wir sprechen nicht oft über Punkt #3 und konzentrieren uns stattdessen auf DFM als Teil von Punkt #1 und #2. Wenn Sie in Punkt #3 mögliche Änderungen am Lagenaufbau Ihrer Leiterplatte berücksichtigen, dann können Sie das Risiko ausschließen, dass Sie Leiterplatten erhalten, die nicht Ihren Spezifikationen entsprechen.

Um sicherzustellen, dass Ihre Anforderungen an den PCB-Lagenaufbau erfüllt werden, steht Ihnen ein wichtiges Dokument zur Verfügung, mit dem Sie Ihre Anforderungen an die Leiterplatten spezifizieren können: Ihre PCB-Fertigungszeichnung. Sie sollten sowohl eine Lagenaufbau-Zeichnung als auch Fertigungshinweise verwenden, um Ihrem Hersteller Ihre PCB-Lagenaufbau-Anforderungen mitzuteilen.

PCB-Lagenaufbauzeichnung oder -tabelle

Innerhalb Ihrer Fertigungszeichnung können Sie die meisten Anforderungen für Ihren Lagenaufbau sofort mit einer Lagenaufbauzeichnung spezifizieren. Dies ist der einfachste Weg, um Ihrem Fertigungsbetrieb die grundlegenden Anforderungen zu geben, die Sie in Ihrer Leiterplatte sehen möchten. Das folgende Beispiel zeigt ein Design für eine 4-lagige Leiterplatte, die für ein Hochgeschwindigkeits-PCB, ein Leistungsreglermodul, eine Mikrocontrollerplatine oder eine andere Allzweckplatine verwendet werden könnte.

Aus dieser Zeichnung können wir bereits einige wichtige Spezifikationen entnehmen, die Ihr Fertigungsunternehmen erfüllen muss:

• Lagendicke und Anzahl
• Kupfergewicht auf jeder Lage
• Spezifisches Materialset (in diesem Fall ITEQ IT-180BS/IT-180C)
• Gerber-Dateierweiterung (der jeweiligen Lage entsprechend)

Manchmal, wenn ich Anforderungslisten von Kunden erhalte, werden diese Punkte in einem Lagenaufbau-Dokument zusammengefasst. Bei der Übermittlung Ihrer Konstruktionsergebnisse an Ihren Hersteller ist es in Ordnung, ein Lagenaufbau-Dokument oder ein anderes Anforderungsdokument als Teil des Dateipakets beizufügen, aber diese Informationen sollten auch in einer Fertigungszeichnung enthalten sein. Das geht am besten mit einer Lagenaufbau-Zeichnung, wie oben gezeigt.

Was ist mit Widerstands- und dielektrischen Eigenschaften? Wenn Sie mit Blick auf einen bestimmten Materialsatz entwerfen, müssen Sie diese nicht explizit auflisten, können sie aber in Ihre PCB-Lagenaufbau-Zeichnung aufnehmen. Um sicherzustellen, dass Ihr Fertigungsunternehmen diese Toleranzen in Ihrem Design berücksichtigt, müssen Sie akzeptable Toleranzen für Leiterbahnbreiten und Lagenstärken angeben.

Toleranzen in Ihrem Lagenaufbau und den Leiterbahnbreiten

Um sicherzustellen, dass Sie die Zielvorgaben für die dielektrische Konstante, die thermischen/chemischen Eigenschaften oder die Impedanz erreichen (sofern Sie diese angegeben haben), gibt es drei Möglichkeiten, wie Sie in Ihrem Design vorgehen können:

1. Bevor Sie Designarbeiten durchführen, lassen Sie Ihren Lagenaufbau von Ihrem Fertigungsunternehmen genehmigen. Wenn das Unternehmen diesen genehmigt, stellen Sie sicher, dass eine Leiterbahnbreite für Ihren Widerstandswert basierend auf kontrollierten Widerstandsdaten spezifiziert wird. Wenn Sie diese Leiterbahnbreite und den Lagenaufbau berücksichtigen, können Sie sicher sein, dass die Spezifikationen, die Sie in Ihrer Fertigungszeichnung angeben, das gewünschte elektrische Verhalten ergeben.
2. Geben Sie die IPC-Slash-Sheet-Konformität für alle kompatiblen Materialien an, die im PCB-Lagenaufbau verwendet werden sollen. Für eine erste Materialauswahl müssen Sie ein gewünschtes Slash-Sheet kennen.
3. Erlauben Sie dem Hersteller, die Leiterbahnbreiten nach Bedarf anzupassen. So ist ein Materialtausch im PCB-Lagenaufbau möglich. Sie müssen dabei kein bestimmtes Slash-Sheet oder Materialnamen angeben, obwohl Sie dies in Ihren Fertigungshinweisen tun können.

Option 1 stellt sicher, dass Ihre Leiterplatte präzise ist, aber nur bei Herstellern, die nur Ihren spezifischen Materialsatz anbieten. Die Optionen 2 und 3 sind allgemeiner und versuchen, Ihren Anforderungen überall gerecht zu werden, aber Sie müssen möglicherweise darum bitten, dass während der Fertigung Tests der Widerstandskontrolle durchgeführt werden.

Option Nr. 2 lässt sich einfach in Ihren Fertigungshinweisen implementieren. Das Bild unten zeigt ein Beispiel für einen Fertigungshinweis, der deutlich angibt, welchem Slash-Sheet Ihr Materialsatz entsprechen muss (Hinweis 16.C, rot umrandet). Beachten Sie, dass dies auch dann implementiert werden kann, wenn keine Impedanzkontrolle benötigt wird.

Bei der dritten Option muss Ihr Fertigungsunternehmen diese Spezifikationen möglicherweise ein wenig anpassen. Zulässige Toleranzen für Lagendicke und Leiterbahnbreite müssen Sie in Ihren Fertigungshinweisen angeben. Das folgende Beispiel zeigt, wie dies als zulässige Toleranz für das Fertigungsunternehmen angegeben werden kann. Das rote Feld definiert das nominale Widerstandsziel, das im Design implementiert ist und initial an das Fertigungsunternehmen übergeben wird. Das blaue Feld gibt die zulässigen Toleranzen für die Leiterbahnbreite und Lagendicke an.

Auf diese Weise berücksichtigen Sie die Tatsache, dass die Materialien, die ein Fertigungsbetrieb verwendet, möglicherweise eine andere dielektrische Konstante haben als die, die Sie in Ihrem Design verwendet haben. Da der Fertigungsbetrieb nicht immer in der Lage sein wird, die erforderliche dielektrische Konstante zu erreichen, wird man die Leiterbahn anpassen müssen, um jeden größeren Unterschied auszugleichen, der dazu führt, dass die Impedanz außerhalb der in Hinweis 18.A definierten Spezifikation liegt.

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