Mit einer Checkliste zur Überprüfung Ihres Leiterplatten-Layouts kommen Sie schneller in die Fertigung

Zachariah Peterson
|  Erstellt: April 6, 2020  |  Aktualisiert am: August 12, 2022
Mit einer Checkliste zur Überprüfung Ihres Leiterplatten-Layouts kommen Sie schneller in die Fertigung

Laut meinen Lieblings-Podcasts führen erfolgreiche Menschen viele To-do-Listen. Ebenso können Leiterplattendesigner ihren eigenen Fertigungsdurchlauf erfolgreich gestalten, wenn sie eine Checkliste zur Überprüfung des Leiterplattendesigns führen. Nachdem Sie Ihre Designdaten an Ihren Hersteller geschickt haben, werden dessen Ingenieure Ihr Design unter dem Mikroskop durchleuchten und nach allem suchen, was die Produktivität reduzieren könnte, bzw. nach jeglichen Widersprüchen zwischen den Design- und Ihren Gerber-/Netzlistendaten.

Sobald die endgültigen Designprüfungen und Freigaben abgeschlossen sind, kann Ihr Design nun in die Fertigung. Wenn Sie vor und während der Entwicklung Ihre Hausaufgaben gemacht haben, haben Sie wahrscheinlich die Best Practices im Bereich DFM angewandt und eine umfangreiche Dokumentation für Ihren Hersteller erstellt. Wenn Sie jedoch wissen, was Ihr Hersteller in Ihrem Design prüfen wird, können Sie schneller durch die Fertigung kommen und Designänderungen vermeiden. Sehen wir uns einige der gängigsten Punkte an, auf die Hersteller bei einer Designprüfung achten, damit Sie Ihre Leiterplatten schnell in die Produktion bringen können.

Ihre Überprüfungs-Checkliste für das Leiterplattendesign: Wissen Sie, was Sie nicht wissen?

Verschiedene Hersteller haben unterschiedliche Kapazitäten, Durchlaufzeiten und Volumina, die sie verarbeiten können. Es gibt jedoch einige allgemeine Punkte, die jeder Hersteller überprüfen sollte, bevor die Leiterplatte in Produktion geht. Falls Ihr Hersteller einige der hier genannten grundlegenden Punkte nicht überprüft, sollten Sie möglicherweise überlegen, mit einem anderen Unternehmen zu arbeiten. Nach dieser Vorbemerkung sind hier einige wichtige Punkte aufgeführt, die Sie von Ihrem Hersteller vor der Fertigung und Bestückung erwarten können.

Eine vollständige DFM-Analyse

Die Liste der DFM-Probleme kann relativ lang sein, aber die folgenden DFM-Aspekte sollte definitiv jeder Designer auf seiner Checkliste für die Leiterplattenprüfung haben:

  • Komponentenabstand: Komponenten und Verbindungselemente sollten in einem Layout nicht zu nahe beieinander platziert werden, da dies zu Problemen bei automatisierten Pick-and-Place-Maschinen führen kann.
  • Bohrdurchmesser: Am besten entscheiden Sie sich nach Möglichkeit für einen einzigen Bohrdurchmesser, oder zumindest für möglichst wenige verschiedene Bohrdurchmesser. Zu viele Bohrdurchmesser erhöhen die Herstellungskosten der Platte.
  • Pad-Größen: Die Pad-Größen in Ihren Gerber-Dateien müssen mit dem Footprint des Bauteils im Layout verglichen werden.
  • Pads oder Leiterbahnen, die direkt mit Kupferflächen verbunden sind: Einerseits handelt es sich hierbei um eine funktionelle elektrische Designentscheidung. Andererseits ist es jedoch eine häufige Ursache für ungleichmäßige Erwärmung während des Reflow-Lötens, was zu Grabsteineffekten führen kann. Es kann ein einfacher Fehler seitens des Designers sein, oder eine bewusste Designentscheidung, die sich letztendlich auf die Herstellbarkeit auswirkt.
  • Säurefallen: In spitzen Winkeln verlegte Leiterbahnen können dazu führen, dass Ätzmittel aufgrund der Oberflächenspannung in einer Ecke eingeschlossen wird (wobei dieses Problem bei neueren Ätzlösungen zu einem gewissen Grad gelöst wurde).
  • Fehlende oder dünne Lötmaske zwischen den Pads: Dies kann zu Lötbrücken beim Reflow-Löten führen, wodurch zwei Pads oder Pins an einer Komponente kurzgeschlossen werden können. Hierbei handelt es sich um einen häufigen Fehler, der einfach durch Aktivieren der Lötmaskenlage bei der abschließenden Überprüfung erkannt werden kann.

Design for Testability

Ein weiterer Aspekt von DFM ist Design for Testability bzw. DFT (zu Dt. „für Testbarkeit designen“). Sofern Sie nicht nur einen einzelnen Prototypen oder einen Testcoupon herstellen, sollten Sie Ihre Leiterplatten von Ihrem Hersteller testen lassen, sobald sie vom Fließband kommen. Die Sicherstellung der Testbarkeit ist ein Thema für sich. Sie sollten dafür sorgen, dass Sie bestimmte Testpunkte festgelegt haben und dass Sie alle erforderlichen Validierungsstrukturen für Ihre Anwendung in Ihre Leiterplatte aufgenommen haben. Außerdem sollten Sie mit Ihrem Hersteller Rücksprache halten, um sicherzustellen, dass diese Testpunkte und -strukturen mit einem Flying-Probe- oder einem Nagelbett-Tester zugänglich sind.

Maschine, die Leiterplatte bestückt
Stellen Sie sicher, dass Ihre Platte während der Herstellung und Bestückung gründlich getestet werden kann.

End-of-Life-Komponenten

Designer und Hersteller sollten sich Zeit nehmen, um zu prüfen, ob ihre gewünschten Komponenten bald veralten werden. Dazu muss man mit einem Drittanbieter-Tool für das Lieferkettenmanagement arbeiten bzw. über die Websites von Händlern/Komponentenherstellern gehen. Noch besser sind Designtools, die Ihnen in Ihrer Design-Software aktuelle Informationen zur Lieferkette direkt von den Händlern bieten.

Widersprüche zwischen Ihrer Stückliste, Ihrer Netzliste und Ihrem Schaltplan

Die häufigsten Fehler, die sich bei der Überprüfung eines Leiterplattenentwurfs offenbaren, sind Widersprüche zwischen diesen drei Dokumentationsbestandteilen. Das ist häufig der Fall, wenn mehrere Designer an einem neuen Projekt zusammenarbeiten und Änderungen von mehreren Personen vorgenommen werden. Irgendwann vergisst jemand, etwas zu synchronisieren oder das Projekt zu kompilieren, eine alte Stück-/Netzliste wird als neueste Version markiert, Referenzbezeichnungen werden geändert, ohne mit der Stück-/Netzliste synchronisiert zu werden, oder es tritt ein anderer Fehler auf.

Das ist verständlich – insbesondere, wenn Ihr Team versucht, schnell in die Produktion zu kommen. Es ist jedoch auch vermeidbar, wenn Sie die richtige Designsoftware verwenden. Minderwertige Designtools zwingen Sie dazu, eine Stückliste manuell zu kompilieren oder die Synchronisation zwischen Ihrer Stückliste, Netzliste, Ihrem Schaltplan und Ihrem Leiterplatten-Layout manuell durchzuführen. Irgendwann vergisst jemand, das zu erledigen, und schon gehen falsche Daten an die Hersteller raus.

Sie können am einfachsten sicherstellen, dass alle Design-, Baugruppen- und Komponenteninformationen synchronisiert bleiben, indem Sie in einer einheitlichen Designumgebung arbeiten. In einer solchen Umgebung synchronisiert die zugrundeliegende Design-Engine Ihre Designdaten automatisch über Ihren Schaltplan, Ihr Layout, Ihre Stückliste, Gerber-Dateien und alle anderen für die Produktion erforderlichen Dokumentationen hinweg.

Ansicht der Designdaten in einem PCB-Design
Sie können Ihre Design-Daten mit der richtigen Software synchronisieren

Möchten Sie Zeit sparen? Führen Sie die Leiterplatten-Designüberprüfung in der Cloud durch.

Moderne Leiterplatten-Designsoftware beschleunigt viele Designaufgaben, die für die Erstellung hochwertiger Layouts und Fertigungsunterlagen erforderlich sind. Viele Designer verlassen sich jedoch immer noch auf E-Mail-Ketten und Chatprogramme wie Skype für die Überprüfung des Leiterplattendesigns. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, das schneller zu erledigen: mit der Cloud-Plattform von Altium 365. Jeder Altium-Designer-Benutzer hat Zugriff auf einen Altium-365-Workspace, in dem er seine Designprojekte in einer verwalteten Cloud-Umgebung speichern und teilen kann.

Das Beste daran ist, dass man innerhalb von Altium Designer auf Altium 365 zugreifen kann. Sie, Ihr Hersteller und Ihr Designteam können somit Projekte öffnen, inspizieren, ändern und für die Fertigung freigeben, ohne eine externe Anwendung zur Überprüfung des Leiterplattendesigns verwenden zu müssen. Altium 365 vereinfacht beispielsweise die folgenden wichtigen Aufgaben:

Mit den Layout- und Schaltplandesign-Tools in Altium Designer® können Sie ganz einfach alle Standardpunkte auf der Herstellercheckliste zur Überprüfung des Leiterplatten-Designs abarbeiten. Alle wichtigen DFM-Anforderungen können in Altium Designer als Designregeln definiert werden. Diese Designregeln werden dann automatisch während der Erstellung der Platte überprüft, anstatt erst am Ende des Designprozesses überprüft zu werden. So können Sie DFM-Verstöße schnell erkennen und frühzeitig beheben.

Sobald Sie bereit sind, Ihre Projekte mit Mitarbeitern zu teilen und sich auf die Fertigung vorzubereiten, verwenden Sie Altium 365 – die branchenweit einzige Cloud-verbundene Leiterplatten-Designplattform. Sie können eine kostenlose Testversion von Altium Designer herunterladen und mehr über die branchenweit besten Tools für das Layout, die Simulation und die Produktionsplanung erfahren. Sprechen Sie noch heute mit einem Experten von Altium, um mehr zu erfahren.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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