Entmystifizierung der Leiterplattenherstellung: Wichtige Schritte und Design-Tipps für optimale Ergebnisse

Schlüsselwörter: Leiterplattenfertigung

Leiterplatten (PCBs) bilden die zentrale Bühne jedes bedeutenden elektronischen Geräts. Diese wundersamen Erfindungen manifestieren sich in nahezu allen rechnenden Elektronikgeräten, angefangen bei einfachen Einheiten wie Digitaluhren, Taschenrechnern usw. Einfach ausgedrückt verbindet die Leiterplatte die elektrischen Schaltkreise in der Elektronik; sie erfüllt die elektrischen und mechanischen Funktionen eines Schaltkreises der Geräte. Zusammenfassend weisen Leiterplatten dem Strom den Weg, wodurch Ihre Elektronik zum Leben erwacht. Es wird empfohlen, dass Schaltungsdesigner die Leiterplattenwerkstatt aufsuchen, bevor sie mit dem Leiterplattendesign beginnen, damit man eng mit den Herstellern bezüglich ihrer Anforderungen in der Leiterplattenfertigung sprechen kann. Es hilft den Designern, Fehler zu vermeiden, die in die Designphase übergehen, wenn sie nicht unbedingt notwendig sind. Wenn die Organisation jedoch mehr Anfragen zur Leiterplattenfertigung durch Auslagerung an Übersee-Lieferanten stellt, wird dies unpraktisch. Aus diesem Grund wurde der vorliegende Artikel bereitgestellt, um ein richtiges Verständnis der Fertigungsschritte der Leiterplatte zu vermitteln. Vielleicht gibt er Schaltungsdesignern und Personen mit geringen Kenntnissen über die Leiterplattenindustrie einen Ausblick darauf, wie sie erstellt wird, und hilft, einige dieser Fehler zu verhindern.

Nachlässigkeit in diesem Aspekt der Konstruktion kann eine Reihe von Problemen in Ihrem Leiterplattenentwicklungsprozess verursachen. Diese können sich davon erstrecken, dass Ihre Boards nicht produziert werden können, über niedrige Ausbeuten bis hin zu frühen Fehlern im Feld. Auf der anderen Seite gibt es Möglichkeiten, wie diese zeitaufwändigen und kostspieligen Eventualitäten durch Designmaßnahmen gemildert werden können. Lassen Sie uns zunächst Ihre Frage beantworten, nämlich "Was ist der Leiterplattenfertigungsprozess?" und dann werden wir die Bedeutung dieses Aspekts der Kenntnis des Leiterplattenentwicklungsprozesses diskutieren.

Was umfasst der Leiterplattenfertigungsprozess?

Es ist möglicherweise nicht sehr nützlich, direkt zur Fertigung überzugehen, ohne zu verstehen, wie ein Schaltplan oder eine Idee, die Sie im Kopf haben, mit den verschiedenen Schritten verbunden ist, die Sie benötigen, um diese Idee verwirklichen zu können. Um eine angemessene Definition des Leiterplattenfertigungsprozesses zu geben, wäre es nützlich, zunächst mehrere andere verwandte Begriffe und ihre Zusammenhänge untereinander zu erklären.

Leiterplattenentwicklung: Im einfachsten Sinne könnte Leiterplattenentwicklung als das Gestalten und Fertigstellen einer Leiterplatte für die Produktion beschrieben werden. Dies umfasst typischerweise drei Phasen: Strukturelles, Mechanisches, Elektrisches, Elektronisches, Instrumentierungs- & Steuerungsdesign, Fertigung und Test. In allen außer den einfachsten Designs geschieht dies iterativ, um das innerhalb der für die Entwicklung zugelassenen Zeit erreichbare Design von höchster Qualität zu erreichen.

Leiterplattenfertigung: Leiterplattenfertigung ist der eigentliche Prozess der Erstellung Ihres Board-Layouts. Dies ist ein zweiteiliger Prozess, der mit der Leiterplattenfertigung beginnt und die Leiterplattenbestückung oder PCBA einschließt.

Leiterplattentest: Der Leiterplattentest, oft auch als Inbetriebnahme bekannt, ist einer der letzten Schritte beim Design einer Leiterplatte nach der Fertigung. Tests während der Entwicklung bewerten die Fähigkeit der Platine, die geplanten Betriebsfunktionen effektiv auszuführen. Wie in anderen Entwicklungsphasen werden während dieser Phase alle Mängel und Fehler sowie Stellen, die aufgrund der Unmöglichkeit, eine optimale Leistung zu erreichen, geändert werden müssen, erkannt, und ein weiterer Zyklus wird gestartet, um diese Änderungen zu integrieren.

Leiterplattenbestückung: Die Leiterplattenbestückung oder PCBA ist als der zweite Prozess oder der zweite Schritt der Leiterplattenfertigung bekannt, der das Montieren der einzelnen Board-Komponenten auf dieser unbestückten Leiterplatte durch Löten beinhaltet.

Der Leiterplattenfertigungsprozess

PCB-Fertigung bedeutet den Prozess oder die Prozedur, durch die ein Design in einer Leiterplatte gemäß den Daten im Designpaket in eine Struktur umgesetzt wird. Diese physische Verwirklichung wird durch die folgenden Aktionen oder Techniken erreicht: Nachbildung des vorgesehenen Layouts auf kupferkaschierten Laminaten

Durch Reduzierung der Dicke oder einfach durch Abtragen von etwas Kupfer auf den Innenlagen, um die Leiterbahnen und Pads hervorzubringen.

Die Herstellung des Leiterplatten-Schichtstapels beinhaltet das Laminieren der Plattenmaterialien bei hohen Temperaturen.

Erstellung von Montagestellen, Durchsteckloch-Positionen und VIAS

Reinigung oder Abtragen der Kupferschicht(en) bis auf Leiterbahn- und Pad-Ebene

Stiftlöcher und Via-Löcher sind wichtige Merkmale für die Beschichtung.

Schutz der Oberfläche durch Auftragen einer Schicht oder Lötstoppmaske.

Anweisungen für Siebdruck-Referenz und Polarität, die Logos oder andere Markierungen auf der Oberfläche

Zusätzlich kann optional eine Endveredelung auf den kupfernen Teilen der Oberfläche aufgebracht werden.

OK, lassen Sie uns herausfinden, was das für die Leiterplattenentwicklung bedeutet.

Sollte man den PCB-Fertigungsprozess kennen?

Die Frage kann und sollte wahrscheinlich gestellt werden: Können wir uns die Frage stellen: Ist die Kenntnis des Prozesses der Leiterplattenfertigung nützlich? Allerdings ist die PCB-Fertigung keine Designaufgabe, sondern eine Auslagerungsaufgabe, die einen Hersteller (CM) beauftragt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Fertigung keine Designaktivität ist, obwohl sie streng nach den Ihrem CM vorgegebenen Standards durchgeführt wird.

Leider hat Ihr CM in den meisten Fällen keine Informationen über Ihre Designabsicht oder Leistungsziele.

Fertigungstauglichkeit: Die Fähigkeit Ihrer Platten, hergestellt zu werden, hängt von einer Reihe der folgenden Merkmale ab. Diese sind: Überprüfung, um zu bestätigen, dass es ausreichende Abstände zwischen den Merkmalen der Plattenoberfläche und dem Rand gibt, und Sicherstellung, dass das gewählte Material einen ausreichend hohen CTE aufweist, um die PCBA zu bewältigen, insbesondere bei bleifreiem Löten. Jedes davon könnte dazu führen, dass Ihre Platte ohne Neukonstruktion nicht gebaut werden kann. Die Kosten für den Bau Ihrer Platte werden im Allgemeinen auch durch diese Gründe sowie durch unvorhergesehene Neukonstruktionsanforderungen beeinflusst. Darüber hinaus wird es, wenn man sich entscheidet, die Designs zu paneln, ohne vorherige Planung ebenfalls nicht möglich sein.

Ausschussrate: Es sollte darauf hingewiesen werden, dass nichts Ihre Platte daran hindert, erfolgreich gefertigt zu werden, auch wenn Fertigungsprobleme vorliegen. Beispielsweise führen einschränkende Parameter, die die Ausrüstung des CM an ihre Toleranzgrenzen bringen, zu einer erhöhten Anzahl unbrauchbarer Platten.

Zuverlässigkeit: Basierend auf der spezifischen Verwendung einer Platte wird sie gemäß IPC-6011 kategorisiert. Für starre Leiterplatten gibt es drei Klassifizierungsstufen, die vorgeschriebene Anforderungen an den Plattenaufbau festlegen, um einen bestimmten Grad an ... Leistungszuverlässigkeit zu gewährleisten. Der Versuch, Ihre Platte mit einer Bewertung zu entwerfen, die niedriger ist als Ihre Anwendungsanforderungen, wird Ihnen mit Sicherheit eine sehr instabile Leistung oder einen direkten Plattenausfall bescheren.

Also, auf diese Frage ist die Antwort ein eindeutiges Ja! Deshalb ist es entscheidend, den PCB-Fertigungsprozess zu verstehen, weil die Entscheidungen in diesem Schritt wahrscheinlich während des gesamten PCB-Entwicklungsprozesses, der Fertigung und sogar während des Betriebsstadiums des Geräts Nachwirkungen haben werden. Der einzige wirkliche Schutz, den Sie vor den Arten von Problemen haben, die aus Ihrem mangelnden Wissen über den PCB-Fertigungsprozess als Faktor in Ihrem Design resultieren können, ist die Anwendung von DFM-Regeln und Richtlinien, die auf den Fähigkeiten Ihres CM basieren.

Um den maximalen Nutzen aus DFM zu ziehen, um anderen Zeitaufwand und zusätzliche Fertigungskosten zu vermeiden, benötigen Sie eine strategische und effiziente Designanalyse. Wie mit dem Document Automation Tool-Paket ist es möglich, mehrere komplexe Detailansichten zu generieren, die Ihrem CM während der PCB-Herstellungsphase helfen werden.