Design-Probleme beheben, bevor es zu spät ist

“Ich habe den PDN Analyzer über meine Leiterplatte laufen lassen, die gerade in der Produktion ist und es wurde mir ein Fehler aufgezeigt. Ich habe einen Footprint anstatt mit Sacklochbohrungen mit vollen Durchkontaktierungen versehen. Diese haben meine Versorgungslagen perforiert.”

-  RF Engineer - Government Contractor

Jeder Designer hat den gleichen Alptraum, wenn er die Mitteilung erhält, dass ein neu auf den Markt gebrachtes Produkt aufgrund eines Fehlers in der Funktionsfähigkeit beeinträchtigt ist. Oder noch schlimmer, dass das Produkt, an dem er Stunden von Entwicklungszeit verbracht hat, zurückgerufen werden muss.

Eine solche Situation kann für ein ganzes Unternehmen einen Umsatzeinbruch bedeuten. Und in einem Zeitalter in dem Verbraucher moderne Kommunikationsmöglichkeiten nutzen, könnte es in einem globalen, hasserfüllten Hashtag enden. Beim Nachdenken über dieses Szenario kommt schnell die Frage auf, ob man die Auswirkungen von Fehlern reduzieren kann, die nach der Produktauslieferung auftreten. Oder ist das einfach nur Glückssache?

Probleme nach der Produktauslieferung

Es sind gerade die endgültigen Ergebnisse der Dauertests für die Leiterplatte eingetroffen und es sieht alles gut aus, um in die Produktion zu gehen. Der Sinn dieser Dauertests ist recht einleuchtend – wenn die produktionsäquivalenten Prototypen die Testphasen überstanden haben, kann man davon ausgehen, eine zuverlässige Leiterplatte in der Hand zu halten. Richtig? Nein, nicht richtig.

In Wahrheit ist es unmöglich, die Lebensdauer über den Zeitraum zu testen, denn eine Leiterplatte unterliegt einer Vielzahl von Bedingungen und Anwendungsbereichen beim Kunden. Produkte, die heute entwickelt werden haben einen erhöhten Stromverbrauch, der durch höhere Packungsdichten und Taktraten verursacht wird.  Unter Berücksichtigung dieser Faktoren und gekoppelt mit einem möglichst reduzierten Leistungsbedarf, wird ein Spannungsversorgungssystem (PDN) ein komplexes Labyrinth von unterschiedlichen Versorgungen mit niedrigeren Spannung und hohen Strömen.

Eine Mischung aus hohen Stromdichten führen zu folgenden Problemen: 

• Delamination der Leiterplatte und Durchbrennen von Engstellen.

• Anstieg des Widerstands im Kupfer, der Spannungsabfälle verursacht.

• Zunehmend komplexe Herausforderungen beim Power-Management durch Hitzeentwicklung.

Dieses komplexe  Labyrinth mit hoher Packungsdichte und Taktraten bei geringerem Stromverbrauch handzuhaben, ist keine leichte Aufgabe. Was wird also benötigt, um auf der Leiterplatte genug Metall bereitzustellen, ohne sich auf konservative Faustregeln zu verlassen?

Probleme vor Produktionsstart erkennen, nicht erst danach

Der Schlüssel für Ausfälle nach der Produktauslieferung liegt im Design-Prozess selbst, nicht erst danach. Wenn man das Spannungsversorgungssystem einer Leiterplatte während der Designphase analysieren und Änderungen direkt durchführen könnte, dann wäre der Produktionsstart nicht eine sich ständig nach hinten verschiebende Ziellinie, sondern eine feste Größe. 

Mit PDN Analyzer ist dieses Vorgehen durchaus machbar. Integriert in Altium Designer kann jeder Anwender während des Design-Prozesses die Probleme mit dem Spannungsversorgungssystem lösen. Durch die Integration in die vertraute Arbeitsumgebung, ist der Einstieg in die Analyse eines Versorgungssystems eine Sache von Minuten und nicht Stunden oder gar Tagen.

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Bildquelle: Blog von Paul Charmbury, veröffentlicht auf www.how-to-repair.com