PCB-Design for Manufacturing: Bessere Leiterplatten durch Kommunikation mit Ihrem Hersteller

Eine meiner Ex-Freundinnen hat immer gesagt: „Kommunikation ist der Schlüssel zu unserer Beziehung.“ Obwohl ich gut in Kommunikation über das Reduzieren elektromagnetischer Störungen bei Leiterplatten bin, habe ich mit dem Ausdrücken von Gefühlen so meine Schwierigkeiten. Deswegen ist sie nun wohl auch eine Ex-Freundin. Manchmal haben Sie für Ihren Leiterplatten-Hersteller ähnliche Gefühle wie für Ihre Ex-Freundinnen. Vor allem dann, wenn Sie gesagt bekommen, dass Sie bei der Fertigung Ihrer Leiterplatten eine Ausbeute von weniger als 50% haben. An diesem Punkt würden Sie gern ein paar deftige Worte erwidern. Miteinander reden ist eigentlich immer gut - aber nicht so. Kommunikation mit Ihrem Hersteller vor Beginn der Produktion wird dagegen die Fertigungsfehler und ‑kosten reduzieren.

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Reduzierung von Herstellungsfehlern

Jeder will mit einem perfekten Menschen zusammen sein, aber das ist in der Realität leider nicht möglich. Zum Glück können wir unsere romantischen Unzulänglichkeiten durch das Design hervorragender PCBs ausgleichen. Wie die Fehler jenes perfekt geglaubten Menschen, neigen Fehler bei PCBs dazu, erst im Lauf der Zeit aufzutreten. Es ist besser, sie einfach zu vermeiden, indem Sie Ihr Design mit Ihrem Hersteller durchsprechen. Dabei gilt es viele Dinge zu überprüfen, aber Ihre obersten Prioritäten sollten Durchkontaktierungen in Pads, gefüllte oder abgedeckte Durchkontaktierungen, Bohrmethoden und SMT-Pads (Surface Mount Technology) sein.

• Durchkontaktierungen in Pads (VIPs) - Sie sollten wissen, was VIPs sind: es handelt sich dabei um innerhalb von Pads platzierte Durchkontaktierungen. VIPs helfen Ihnen zwar beim Herausführen der Anschlüsse von Ball Grid Arrays (BGAs), können aber auch Probleme verursachen. Falsch angewendet, können VIPs Lotpaste von Bauteilen abziehen und schlechte Verbindungen oder Grabsteineffekte verursachen. Sie können diese Probleme vermeiden, indem Sie alle VIPs plattieren. Plattierte VIPs müssen entweder gefüllt oder verschlossen werden – und das betrifft Ihren Hersteller. Sprechen Sie mit ihm über seine Methoden zum Füllen oder Verschließen und das nachfolgende Plattieren aller VIPs auf Ihrer Platine.
• Abgedeckte oder gefüllte Durchkontaktierungen - Auf ähnliche Art und Weise sollten Sie mit Ihrem Hersteller auch über alle allgemeinen Durchkontaktierungen sprechen, die abgedeckt oder gefüllt werden müssen. Manche Leute denken, sie können eine Durchkontaktierung einfach gegenüber dem Pad versetzen, und alles wird gut. Diese Leute liegen falsch. Auch wenn Sie so etwas wie ein Dog-Bone (kurze Leiterbahn mit Durchkontaktierung am Ende) als Fan-Out benutzen, kann immer noch Lotpaste in die Durchkontaktierung gezogen werden. Also müssen Sie die Durchkontaktierung deckeln/abdecken/verdecken, verschließen oder füllen. Allerdings haben die verschiedenen Methoden unterschiedliche Vor- und Nachteile, von denen viele von den Fähigkeiten Ihres Herstellers abhängen.

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• Bohrmethoden - Lassen Sie uns den Durchkontaktierungs-Faden noch ein wenig weiter spinnen. Sie müssen mit Ihrem Hersteller besprechen, wie Ihre Durchkontaktierungen von ihm gebohrt werden. Durchgehende Durchkontaktierungen sind kein Problem, aber das Bohren kann Probleme verursachen, sobald es um Sacklochbohrungen und vergrabene Durchkontaktierungen geht. Durchkontaktierungen können entweder mechanisch oder mit Lasern gebohrt werden. Bei Lasern gibt es in der Regel nicht viele Herstellungsprobleme, weil sie einfach großartig sind. Anders ist es beim mechanischen Bohrungen: einige Hersteller empfehlen das „schrittweise" Bohren Ihrer Sacklochbohrungen und vergrabenen Durchkontaktierungen. Schrittweises Bohren bedeutet, dass sich der Bohrer zum Entfernen des gebohrten Materials aus einem Sackloch hinein und wieder heraus bewegt. Das Problem dieser Methode ist, dass während der Plattierung Material oder Luft im Loch zurückbleibt. Ein Lufteinschluss während der Plattierung bedeutet, dass die Durchkontaktierung nicht vollständig plattiert wird, was Verbindungsprobleme verursacht.
• Pads - Sie müssen sich nicht nur um Durchkontaktierungen neben Pads Sorgen machen, sondern auch an die Pads selber denken. Wenn die Pads zu eng beieinander liegen oder wenn Sie versehentlich etwas Lötstoppmaske vergessen, wird die Lotpaste die Pads überbrücken. Das ist in der Regel mehr eine Folge von Vergesslichkeit als von schlechtem Design. Vielleicht übersehen Sie selbst diesen Fehler, aber Ihr Hersteller wird danach Ausschau halten.

^{Defekte können Sie verrückt machen, wie diesen armen Elektronikentwickler beim Versuch, ein PCB mit Gewalt zum Funktionieren zu bringen}

Kosten reduzieren

Wenn Sie nach der Hochzeit Ihre Meinung ändern, kostet Sie das ein Vermögen. Genauso zahlen Sie einen hohen Preis für das Ändern von Designs während der Herstellung. Das Überprüfen Ihrer Entwürfe mit Ihrem Hersteller kann Ihnen ein hübsches Sümmchen sparen.

Sie sollten Ihr Design deshalb mit dem Hersteller durchsprechen, um zu sehen, ob es teure Herstellungsprozesse erfordert. Manchmal kann Ihr Hersteller ein anderes Design vorschlagen, das preiswerter herzustellen ist, oder einen anderen Prozess, der die Kosten senken kann. Erinnern Sie sich an meine früheren Aussagen, dass Sacklochbohrungen mit dem Laser oder mechanisch hergestellt werden können? Nun, warum würden Sie jemals mechanisch bohren, wenn ein Laser besser ist und ein geringeres Defektrisiko birgt? Weil schrittweises mechanisches Bohren eben billig ist. Manche Hersteller können tatsächlich mechanisch bohren, ohne Defekte zu verursachen. Diese Hersteller könnten der perfekte Partner sein, nach dem Sie gesucht haben. Wenn Ihr Hersteller so etwas wie schrittweises mechanisches Bohren richtig machen kann, kann er Ihnen eine Menge Geld sparen. Bezirzen Sie ihn und finden Sie heraus, was er kann.

Sie lieben Ihren Partner vielleicht wirklich, aber wir beide wissen, dass das PCB-Design Ihre wahre Leidenschaft ist. Eindeutige Kommunikation mit Ihrem Hersteller wird Ihnen helfen, die Fehler in Ihrer Beziehung zu PCBs anzugehen. Sichern Sie sich seine Hilfe bei der Vermeidung von Defekten in Ihren Durchkontaktierungen und Pads und beim Sparen von Geld.

Wie ich schon sagte – das Gespräch mit Ihrem Hersteller wird Ihnen helfen, aber es ist besser, von vornherein selbst eine exzellente Platine zu entwerfen. Dafür brauchen Sie eine wirklich moderne PCB-Design-Software. Altium Designer ist das richtige Programm für Sie. Altium Designer hat bereits anderen Entwicklern beim Design for Manufacturing geholfen. Glauben Sie, das wäre nur heiße Luft? Fragen Sie Sierra Circuits, wie Altium Designer deren Herstellungsvorgang zu einem Kinderspiel gemacht hat.

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