Wichtige PCB-Dokumente für die Fertigung und Montage

John Watson
|  Created: June 5, 2019  |  Updated: March 16, 2020

Ich stamme aus bescheidenen Verhältnissen. Meine Vorfahren waren über Generationen Bauern im mittleren Pennsylvania. Es ist erstaunlich, wie ein einfaches Samenkorn, das in den Boden gebracht wird, sich bei entsprechender Pflege entwickelt. Bald haben Sie eine ausgereifte Pflanze, die vielerlei Verwendung findet: als Nahrungsmittel, Viehfutter und vor allem als Saatgut für die nächste Anbausaison.

Da so viel vom Saatgut abhängt, ist es verständlich, warum es besonders geschützt werden muss.

Ihre PCB-Designs sind wie Saatgut. Wir pflanzen ihm als Ausgangsbasis sensible Daten ein, die wir so in den Designprozess einführen. Nachdem wir sie durch den Designprozess geleitet und verarbeitet haben, werden sie zu unserer ausgereiften Pflanze, unserem PCB-Design.  In mancher Hinsicht bringt mich dieser Prozess ebenso sehr zum Staunen wie ein reifes Getreidefeld. Wie ist das bei der zugrundeliegenden Komplexität überhaupt möglich?

Die Daten, die wir im Laufe des Prozesses nutzen, hängt von unserer Funktion im Design ab. Wir haben alle einen anderen Blick auf den Gesamtprozess, je nachdem in welcher Funktion wir beteiligt sind. Beim PCB-Design überlagern und überschneiden sich komplexere Prozesse. Wenn wir über sensible Daten sprechen, müssen wir uns näher mit den einzelnen Funktionen und ihren Trägern beschäftigen.

Einstiegsdaten und PCB-Designentwicklung

Herzstück eines jeden PCB-Designs sind die elektronischen Bauteile. Mit ihnen steht und fällt alles.

Früher waren elektronische Systeme noch nicht so kompliziert wie heute und die Bauteile weniger komplex. Sie bestanden aus einem Schaltplansymbol, einem Footprint und einigen wenigen Parametern. Es war gängige Praxis ein Bauteil während des Designs mit verschiedenen Werten zu kopieren. Im Laufe der Zeit wurden zur Unterstützung innovativer Systeme komplexere Bauteile erforderlich.

Folgende Angaben sollten wir jedem Bauteil beifügen: Schaltsymbol, Footprint (Decal), 3D-Modell, Schaltungssimulation (optional), parametrische Information, Auftragsunterlagen und weitere Nachweise.

An diesem Punkt haben wir ihrem Aufgabengebiet nach drei Funktionsträger: Elektroniker, Bibliothekar und PCB-Designer. Wie im Schaubild zu sehen, arbeitet man in einer spezifische Funktion mit Daten. Natürlich ist das nicht absolut festgelegt und es gibt natürlich Überschneidungen.

Während des Prozesses greifen Sie an bestimmten Punkte auf spezifische Daten zu. Der Elektroniker verwendet zum Beispiel zur Auswahl des Hauptbauteils des Designs parametrische Daten. Das ausgewählte Bauteil geht an den Bibliothekar, der das nötige Teil bauen soll. Der PCB-Designer setzt das Bauteil in einem Schaltplan ein, den er in das PCB-Layout überführt.

An den kritischen Punkten des Designs beziehe ich noch weitere Personen ein. Dies sind unter anderem der Maschinenbauer sowie Einkauf und Qualitätswesen, die als Funktionsträger zur Erfüllung ihrer Aufgaben spezifische Daten nutzen. Unsere graphische Darstellung wächst, aber diese Personen haben sehr konkrete Anforderungen an die gewünschten Daten.

PCB-Ausgabedaten

Kommen wir jetzt zu den Ausgabedaten für unser PCB-Design. Noch wichtiger und wohl noch nervenaufreibender sind die Vorbereitungen für die Erstellung unserer Datenpakete, die außer Haus gehen.

Ja, Sie haben richtig gelesen: Paket(e). Genau genommen sind es zwei Datenpakete mit PCB-Dokumenten. Unser erstes Paket geht an den Hersteller. Es enthält die erforderlichen Daten zur Leiterplattenfertigung. Das zweite Paket mit den Bestückungsdaten (Sie ahnen es schon) ist für die Bestückung der PCBs. An dieser Stelle noch ein Wort zur Datensicherheit: Seien Sie sich bewusst, dass diese beiden Datenpakete die vollständige Information zur Erstellung eines PCB-Designs beinhalten. Die Aufteilung in zwei Datenpakete ist üblich Praxis. Kein einzelner Anbieter (es sei denn, Sie vertrauen Ihnen voll und ganz) bekommt beide Pakete. Ein PCB-Dokument verlässt unter keinen Umständen das Haus: der Schaltplan. Denn damit kann jeder Ihr Design kopieren.

Es hat sich als nützlich erwiesen, die speziellen Anforderungen Ihrer Hersteller und Bestücker zu kennen. Die Branche befindet sich in einem ständigen Wandel und es stehen mehrere  Ausgabeformate zur Verfügung. Zu wissen, welches man am besten verwendet, erleichtert die Sache.. Das hier Vorgestellte wird häufig genutzt, doch andere Formate sind ebenfalls möglich. Ich könnte noch viel zu den einzelnen Formaten schreiben, doch ist die Zeilenzahl hier begrenzt. Jedes Format hat seinen Zweck.

  

Fertigungszeichnung

Diese Zeichnung enthält üblicherweise alle kritischen Einzelheiten, die der Hersteller benötigt: Bohrgrößen, Bearbeitungszeichnung für Leiterplatten, Bohrdiagramm, Lagenaufbau, besondere Fertigungsanforderungen wie Tabellen zu Übertragungsleiterbahnen (verwendet für kontrollierte Impedanzleiterbahnen) und Fertigungshinweise. Bitte beachten Sie, es ist nur ein Leitfaden. Wenn Sie Einzelheiten nicht explizit in das Dokument aufnehmen, werden diese nicht ausgeführt.

Bestückungsdaten

 

Die Bestückungszeichnung ist der für den Bestücker. In diesem Dokument sollten Sie lieber übergenaue als uneindeutige Angaben machen. Werden die spezifischen Anforderungen nicht genannt, wird sich die Bestückung verzögern. Stellen Sie vor allem für die Stückliste (BOM) genaue Information bereit. Fehler an diesem Punkt wirken sich verheerend aus.

Fazit

Jedes Datenstück hat im PCB-Designprozess seinen Zweck und seine Position. Wenn Sie wissen, was wozu verwendet wird, werden Ihr Team sowie Hersteller und Bestücker Ihnen dankbar sein. Die Daten sind das Saatgut, aus dem sich im übertragenen Sinne fruchtbringende Pflanzen entwickeln. Das werden sie jedoch nur, wenn wir wissen, wie und warum man sie kultiviert. 

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Mit fast 40 Jahren in der Elektronikindustrie, davon 20 Jahre im Bereich des PCB-Designs und -Engineerings, ist John als Designer/Ingenieur und in jüngster Zeit als Ausbilder und Mentor an der Spitze der PCB-Industrie geblieben. Seine primäre Arbeit war im Fertigungsbereich angesiedelt, hat sich aber auch auf verschiedene PCB- Dienstleistungsbereiche ausgeweitet. Als Veteran diente er stolz in der Armee im Bereich des militärischen Geheimdienstes. John ist ein CID-zertifizierter PCB-Designer. Gegenwärtig strebt er seine CID-Zertifizierung für Advance CID an. Als leitender PCB-Ingenieur bei Legrand Inc. leitet er jetzt die PCB-Designer und -Ingenieure in verschiedenen Abteilungen in den Vereinigten Staaten und China.

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