Fünf heikle Punkte bei der PCB-Herstellung

David Marrakchi

|  Erstellt: February 21, 2017  |  Aktualisiert am: March 10, 2021

Wie aber kommen Sie am besten durch dieses Stadium nach dem Design-Prozess? Sie haben alle notwendigen Werkzeuge zur Ausgabe aller Dateien, die von Ihrem Hersteller gewünscht werden. Wir alle wissen aber, dass es niemals einfach und unkompliziert ist, digitale Bits in ein physisches Resultat zu verwandeln Tatsächlich können sich nämlich Monate harter Arbeit, die Sie in das Design des perfekten Board-Layouts investiert haben, auf einmal in Luft auflösen, wenn es Ihnen nicht gelingt, Ihre Design-Intention in der Fertigungs-Dokumentation klar zum Ausdruck zu bringen.

Wenn es eine einzige Quelle der Wahrheit gibt, an der Sie Ihren Dokumentationsprozess überprüfen können, so ist es die beständige konventionelle Weisheit, dass mehr Details immer besser sind als weniger. Was sind also einige der feinen Details, die die meisten PCB-Designer häufig in ihrem Dokumentationsprozess übersehen? Wir skizzieren im Folgenden die fünf wichtigsten Fallstricke, auf die Sie im Dokumentationsprozess achten müssen, damit nie wieder eines Ihrer Designs zurückgewiesen wird.

1. Unvollständiger Inhalt der PCB-Dokumentation

Auch wenn es wie ein Kinderspiel erscheinen mag, ist das Überführen Ihres PCB-Designprozesses und der zugehörigen Spezifikationen in die von Ihrem Leiterplattenhersteller benötigten Dateien niemals unkompliziert. Um Ihren gesamten Produktionsprozess scheitern zu lassen, muss in Ihrer Dokumentation nur ein einziges Element fehlen. Es folgen einige Hinweise dafür, wie Sie Ihrem Leiterplattenhersteller eine vollständige PCB-Dokumentation übergeben können

• Wenn Sie ein PCB-Designtool verwenden, bei dem Sie den Dokumentations-Output manuell generieren müssen, achten Sie genau auf die Dateien, die Sie ausgeben, und legen Sie diese an einem einzigen Ort ab.
• Stimmen Sie mit Ihrem Hersteller genau ab, welche Fertigungsdateien er in welchem Format (Gerber, ODB ++, usw.) benötigt, bevor Sie ihm etwas schicken.
• Schicken Sie Ihrem Hersteller niemals eine einzelne, interne CAD-Datei in der Annahme, dass er die nötige Software hat, um sie zu lesen.

Einfach ausgedrückt, sollte ein komplettes PCB-Dokumentationspaket sämtliche von Ihrem Hersteller benötigten Dateien enthalten, und zwar in einem Dateiformat und so strukturiert, dass sie ohne Rätselraten interpretiert werden können. Alle überflüssigen oder fehlerhaften Dateien, auf die Ihr Hersteller stößt, resultieren in Verzögerungen bei Ihrem Herstellungsprozess. Und das ist schließlich das Letzte, was Sie wollen.

Komplettes Dokumentations-Datenpaket (Output-Job-Dateien)

2. Fehlende Klassenangabe

Während Klasse 2 der Industriestandard für PCB-Dokumentation ist, ändert sich Ihre Originalzeichnung drastisch, wenn Sie für eine andere Klasse (1 oder 3) entwerfen. Aus diesem Grund ist die genaue Angabe der Klasse nach den folgenden Richtlinien wichtig:

• Damit Ihr Hersteller nicht davon ausgeht, dass ein Vorgehen nach Standardklasse 2 gefordert ist, empfiehlt sich die Angabe der bevorzugten Fertigungsnorm der jeweils benötigten Klasse sowohl auf den PCB-Fertigungs- als auch auf den Montagezeichnungen.
• Für den Fall, dass Sie Prozessvorgaben für bestimmte Bauteile variiert haben, müssen Sie angeben, dass sie eine andere Handhabung benötigen als die, die Ihre Montagezeichnung angibt. (z. B. bei einer Baugruppe der Klasse 2 mit einer Lochfüllvorgabe der Klasse 3).

Mit der Angabe der geforderten Klasse in Ihrem Zeichnungssatz stellen Sie sicher, dass Ihre Leiterplatte korrekt verarbeitet wird. Außerdem hilft dies bei der technischen Prüfung. Diese entscheidende Information wird es Ihrem Hersteller letztendlich erlauben, das genaueste Angebot zu machen und Ihr PCB auch erfolgreich herzustellen. 

Klassenangabe auf der PCB-Zeichnung

3. Fehlende Lötangaben

In früheren Jahren haben sich viele Hersteller nicht besonders darum gekümmert, ob eine Leiterplatte bleifrei sein musste oder nicht. Aber die Zeiten haben sich seit 2004 geändert, und mit der Einführung von RoHS-Direktive (Restriction of Hazardous Substances) sind PCB-Hersteller verpflichtet, eine Vielzahl von Löt- und Flussmittelkombinationen zu unterstützen. Es folgen einige Hinweise dazu, wie Sie Ihr Design korrekt gemäß den RoHS-Anforderungen dokumentieren:

• Jedes Unternehmen, das entsprechende elektronische Produkte in RoHS-Länder verkauft, muss diese Direktive befolgen und ihre Einhaltung dokumentieren.
• Während RoHS heutzutage eher die Norm als die Ausnahme sein mag, ist es wichtig, in Ihren Dokumentationspaketen mit einer Nicht-RoHS-Kennung darauf hinzuweisen, wo RoHS-Spezifikationen nicht notwendig sind.

Ob es uns nun gefällt oder nicht – abgeschafft werden wird die RoHS-Direktive sicher nicht mehr. Um auch weiterhin vorn mitzumischen, achten Sie stets auf die korrekte Dokumentation Ihrer PCB mit spezifischen RoHS- oder Nicht-RoHS-Kennzeichnungen, um Verzögerungen in Ihrer PCB-Fertigung zu vermeiden.

Hinweis zur Montage/Fertigstellung von unbestückter Platine auf der PCB-Zeichnung

4. Fehlende ITAR-Anforderungen

Nur um diesen Punkt ins rechte Licht zu rücken: Eine IPC-Studie hat ergeben, dass nicht weniger als ein Drittel der für die Rüstungsindustrie produzierten Leiterplatten im Ausland hergestellt wird. Ganz einfach ausgedrückt, müssen die finanziellen und rechtlichen Aspekte, die sich ergeben, wenn Sie Ihr Design nach Übersee schicken und von Personen bearbeiten lassen, die keine US-Staatsangehörigen sind, ernst genommen und umfassend dokumentiert werden. Die nachfolgenden Richtlinien sollten Sie beachten, wenn Sie Ihre ITAR-Anforderungen (International Traffic in Arms Regulations) dokumentieren:

• Da immer mehr Aspekte der Supply Chain in der PCB-Design-Industrie ausgelagert werden, müssen Ingenieure die ITAR-Anforderungen in Ihrer Dokumentation spezifizieren, um sicherzustellen, dass mit ihren Datenpaketen korrekt umgegangen wird.
• Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre ITAR-Anforderungen an der richtigen Stelle dokumentieren. Einige Hersteller erhalten die ITAR-Spezifikationen auf den Bestellungen und nicht auf den Produktions- oder Montagezeichnungen.

Indem Sie Ihre ITAR-Anforderungen sorgfältig dokumentieren, vermeiden Sie, dass Sie und Ihr Fertigungsunternehmen einen irrtümlich falschen Umgang mit sensiblen ITAR-Daten riskieren. Dies wäre wohl auch so ziemlich das Letzte, welches Sie Ihrem Chef beichten möchten.

Hinweis zur ITAR-Konformität auf der PCB-Zeichnung

5. Fehlende Angaben zur Lagenabfolge

Als letzter Punkt sind die fehlenden Lagenabfolgen anzusprechen. Die genaue Anordnung Ihres Lagenaufbaus ist ein entscheidender Bestandteil Ihres Elektronikdesigns. Ganz speziell gilt dies für digitale High-Speed-Designs, die nach Signalpfaden mit angepasster Impedanz verlangen. Beim Dokumentieren der Lagenabfolge sollten Sie unter anderem auf Folgendes achten:

• Sie können die Lagennummern auf dem Kupfer-Bild angeben und die logische Nummer in jeder Lage platzieren (oben beginnend also 1 für die oberste Lage, 2 für die erste innere Lage, 3 für die zweite innere Lage usw.). Wenn Sie diese Bezeichnungsweise nutzen, platzieren Sie die Nummern bitte so, dass sie sich nicht überschneiden.
• Versehen Sie Ihre Fertigungs- oder Montagezeichnung mit einer deutlichen Darstellung des Lagenaufbaus, die sämtliche Kupferlage, Lötstoppmasken, Overlays und alle zusätzlichen Lagen in der Reihenfolge und mit den korrekten Namen der jeweils zugehörigen Datendateien enthält.
• Benennen Sie jede Lagendatei so, dass aus dem Namen die korrekte Abfolge ersichtlich ist (z. B.  Top, Mid1, Mid2, Bottom).

Vergisst ein Designer in seiner Dokumentation die Angabe der richtigen Lagenabfolge, sind falsch funktionierende Boards und Design-Iterationen das unliebsame Resultat. Befolgen Sie jedoch die obigen Richtlinien, müssten Sie Ihre Design-Intention richtig an die Fertigungsabteilung kommunizieren können, sodass dieses Problem bei Ihnen niemals auftreten dürfte.

Ideale Darstellung des Lagenaufbaus mit den Namen der zugehörigen Gerber-Dateien

Zusammenfassung der Ergebnisse

Hier haben Sie sie - die fünf heiklen Punkte, gefürchtet von jedem PCB-Hersteller in einem Designer-Dokumentationspaket. Dennoch war dies nur eine kurze Aufstellung möglicher Richtlinien oder Spezifikationen, die Sie beim Erstellen Ihrer Dokumentation beachten müssen. Wenn Sie diese Hinweise in Ihr persönliches Repertoire an optimalen Vorgehensweisen aufnehmen, haben Sie in Ihrem Bemühen, Produktionsverzögerungen durch Fehler, Kommunikationsprobleme oder fehlende Dateien zu vermeiden, schon ein gutes Stück geschafft. Sie sollten unbedingt Draftsman kennen lernen, um Hilfestellung bei vielen dieser leidigen Aufgaben zu erhalten.