Bereinigung des PCB-Layouts vor der Fertigung

Zachariah Peterson
|  Erstellt: Juni 25, 2022  |  Aktualisiert am: September 25, 2024
Leiterplattenbereinigung

Nachdem Sie die Platzierung und Verdrahtung in Ihrem PCB-Layout abgeschlossen haben, kann es verlockend sein, das Layout abzuschließen und alles direkt zur Fertigung zu schicken. Die Realität ist jedoch, dass die Platine möglicherweise noch etwas Arbeit benötigt, bevor sie als fertig betrachtet werden kann. Die Bereinigung, die Sie im letzten Stadium des PCB-Layouts durchführen, hilft Ihnen, alle ausstehenden Fehler zu erkennen, die nicht in Ihren DRC-Engine programmiert werden können, und gibt Ihnen die Chance, alle ausstehenden Details auf den Oberflächenschichten hinzuzufügen.

Dieser letzte Abschnitt unseres Crashkurses in PCB-Fertigungsdetails beschreibt, was getan werden muss, um ein PCB-Layout vor der Erstellung der endgültigen Lieferobjekte für die Fertigung zu finalisieren. Der Prozess beginnt mit der Bereinigung der Oberflächenschichten in Ihrem PCB-Layout, wobei Siebdruckelemente gesäubert und Kupferelemente auf die Einhaltung der Designregeln überprüft werden. Sobald das PCB-Layout bereinigt ist, generieren Sie die finalisierten Lieferdateien und bereiten alles für die Produktion vor.

Bereinigung Ihres PCB-Layouts

Die Bereinigung Ihres PCB-Layouts gibt Ihnen die Möglichkeit, alle erforderlichen letzten Schliffe an Ihren CAD-Daten hinzuzufügen. Dies beinhaltet einige letzte Anpassungen am PCB-Layout, damit das Design den DFM/DFA-Anforderungen entspricht. Einige der wichtigen Punkte, die Sie in Ihrem PCB-Layout überprüfen sollten, sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt.

Verdrahtung und Vias

  • Passen Sie jegliches Routing an, um Abstandfehler zu beseitigen
  • Überprüfen Sie Vias auf Bohrgrößenanforderungen, Toleranzen und Padgröße
  • Falls erforderlich, wenden Sie Tränen an, falls diese noch nicht angewendet wurden

Bestückungsdruck

  • Verschieben Sie Designatoren, sodass sie sich nicht überlappen
  • Verschieben Sie alle Bestückungsdruckelemente von Lötpads und Löchern weg
  • Platzieren Sie Legendenmarkierungen wie Firmenlogos, Teilenummern usw.
  • Überprüfen Sie, dass die Umrisslinien der Komponenten im Bestückungsdruck (falls vorhanden) nicht unter den Körperumrissen der Komponenten liegen

Polygone

  • Wenn möglich, zeichnen Sie überlappende Polygone neu, um zu verhindern, dass Abstandsregeln irgendwelche Netzverbindungen öffnen
  • Überprüfen Sie, dass alle Polygone Netz-Zuweisungen haben
  • Gießen Sie alle Polygone neu und überprüfen Sie, dass die Gießreihenfolge keine Netzverbindungen öffnet
  • Überprüfen Sie auf eine gleichmäßige Kupferverteilung über die Schichten und fügen Sie bei Bedarf Polygone auf leeren Schichten hinzu

Mechanische Rückprüfung

  • Stellen Sie sicher, dass alle Elemente im PCB-Layout Ihren mechanischen Zeichnungen entsprechen
  • Überprüfen Sie die Positionen kritischer Komponenten wie Steckverbinder
  • Platzieren Sie Montagelöcher und Fiducials, falls erforderlich
  • Stellen Sie sicher, dass 3D-Komponentenkörper nicht kollidieren oder sich überlappen

Viele dieser Punkte können in Ihre DRCs programmiert und automatisch angewendet werden, während Sie das PCB-Layout erstellen. Es ist jedoch immer noch wichtig, viele dieser Punkte manuell zu überprüfen, da die automatisierte DRC-Engine in Ihrer PCB-Designsoftware diese Punkte möglicherweise nicht visuell markiert. Das Durchführen einer abschließenden manuellen DRC-Überprüfung und die visuelle Kontrolle helfen Ihnen, alle Punkte in dieser Tabelle zu identifizieren, die übersehen wurden.

Konfigurieren Ihrer Testpunkt-Anforderungen

Das Definieren geeigneter Testpunkte auf einem Board-Layout während Ihres Designprozesses ist entscheidend, um Ihre PCB von Ihrem Hersteller testen und verifizieren zu lassen, bevor die PCBA an Sie versendet wird. Durch das Hinzufügen geeigneter Testpunkte auf einem Board erhöhen Sie signifikant die Wahrscheinlichkeit, etwaige fertigungsbedingte Fehler während des Nachproduktionsvalidierungsprozesses zu erkennen. Da jedes Design seine Einschränkungen und einzigartigen physischen Beschränkungen hat, wird immer empfohlen, sich mit Ihrem Hersteller zu beraten, um die ideale Platzierung von Testpunkten zu bestimmen.

Bevor wir auf die Spezifikationen von Testpunkt- und Pad-Anforderungen eingehen, gibt es mehrere allgemeine Richtlinien, die zu beachten sind.

  • Jeder Knotenpunkt auf Ihrem Board sollte mindestens einen Testsondenpunkt haben.
  • Es wird nicht empfohlen, Komponentenanschlüsse als Testpunkte zu verwenden.
  • Es wird empfohlen, Ihre Testpunkte über das gesamte Board zu verteilen.

Testpunkte können einfach freiliegende Kupferstellen auf der Leiterplatte sein, was so einfach sein kann, wie ein Pad zu platzieren und es mit einem Netz zu verbinden. Die typische Pad-Größe in diesem Fall kann so klein wie 1 mm sein und es kann von einem Komponenten-Pad, einer Leiterbahn oder einem Stecker abzweigen. Vias, die mit Pads oder Leiterbahnen verbunden sind, sind ebenfalls eine Option, die man für die Verwendung als Testpunkte in einem PCB-Layout auswählen kann, nur stellen Sie sicher, dass sie nicht abgedeckt sind. Ein Beispiel wird unten gezeigt.

PCB test point placement
Testpunkte TP14 und TP15 sind so platziert, dass sie von einem Stiftleistenanschluss abzweigen. Diese Testpunkte ermöglichen es, ein Signal zu prüfen, bevor es in einen Schaltkreis eintritt und nachdem es den Schaltkreis verlassen hat.

Eine gängige Strategie, um das Testen während der Fertigung sowie die elektrische Prüfung in der PCBA zu beschleunigen, besteht darin, die Testpunkte in einer Reihe zu platzieren, genau wie Sie Montagepads für einen Durchgangsloch-Pinheader platzieren würden. Der Abstand zwischen den Testpads (Mitte-zu-Mitte) würde bei dieser Methode bei 100 mil gehalten. Dies ermöglicht es einem Testgerät, alle Punkte gleichzeitig einfach zu prüfen.

Beim Platzieren und Auswählen von Testpunkten können Sie definieren, ob sie während der Fertigung, der Montage oder beidem geprüft werden sollen. Dies wird in Ihrer PCB-Designanwendung durchgeführt, und Ihre Werkzeuge zur Erstellung von Lieferobjekten werden einen Testpunktbericht aus Ihren Layoutdaten generieren.

Erzeugen von Lieferobjekten

Das endgültige Lieferpaket enthält alles, was ein PCB-Hersteller benötigt, um die PCB zu bauen und zu montieren. Die endgültigen Design-Daten werden von einem Hersteller selten verwendet, es sei denn, Sie beauftragen ihn damit, die Lieferungen in Ihrem Namen zu produzieren. In der überwiegenden Mehrheit der Fälle müssen Sie die Lieferungen selbst erstellen und diese an Ihren Hersteller senden. Die typische Liste der erforderlichen Lieferungen für die Fertigung und Montage umfasst:

  • Fertigungsdateien (Gerber-Dateien, ODB++ Dateien und/oder IPC-2581 Dateien)
  • NC-Bohrdateien für automatisierte Bohrausrüstung
  • Eine Pick-and-Place-Datei für automatisierte Montagemaschinen
  • Eine Drahtnetzliste für Tests (IPC-D-356A Netzlistenformat)
  • Einen Testpunktbericht, der die Fertigungs- und Montagetestpunkte im PCB-Layout detailliert
  • Eine vollständige Stückliste mit Bezugsinformationen für jede Komponente
  • Fertigungs- und Montagezeichnungen, die darstellen, wie die Platine hergestellt werden soll

Einige Hersteller könnten auch verlangen, dass Sie ein Panel für Ihre PCB erstellen. Eine Panelzeichnung zeigt die Anordnung der PCBs, die in einem Standardgrößenpanel gefertigt werden sollen. Sobald das Panel gefertigt ist, werden die einzelnen Platinen in einem standardisierten Lötprozess montiert.

PCB panelization
Beispiel für ein PCB-Panel.

Ihre PCB-Designsoftware kann die Erstellung dieser Liefergegenstände mit einigen automatisierten Werkzeugen beschleunigen. Stellen Sie sicher, dass Sie die vollständige Liste der Liefergegenstände kennen, die Ihr Hersteller benötigt, während Sie daran arbeiten, Ihr PCB-Layout zu bereinigen und das Design abzuschließen.

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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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