7 Tipps, die bei der Leiterplattenherstellung besondere Aufmerksamkeit erfordern

Falls Sie es nicht wussten, etwa die Hälfte aller entworfenen Leiterplatten (weltweit) ist fehlerhaft. Sie kommen nie durch die PCB-Fertigungsphase. Und 30 % derjenigen, die auf den Markt kommen, scheitern nach ihrer Veröffentlichung.

Warum scheitern so viele Leiterplatten in ihrer Produktion?

Es gibt einfache, winzige Details, die wir während des Herstellungsprozesses von Leiterplatten ignorieren. Diese Unkenntnis weiterer Informationen erweist sich als zu kostspielig.

Milliardenschwere Fehler

Vor etwa fünf Jahren machte General Motors einen 4,1-Milliarden-Dollar-Fehler. Bei einem ihrer Modellautos hatte der Zündschlüssel einen PCB-Konstruktionsfehler, der von den Ingenieuren übersehen wurde.

Dank des PCB-Fehlers musste General Motors alle seine Modellautos zurückrufen und seine Käufer mit ein paar Milliarden Dollar entschädigen. Es musste auch einige High-End-Anwälte einstellen, um zahlreiche Klagen zu bearbeiten.

Denken Sie darüber nach:Hier war ein perfekt funktionierendes Millionen-Dollar-Auto, das von seinem Zündschlüssel im Stich gelassen wurde! Nur ein Zündschlüssel! Schluck. Was für eine Verschwendung?

War The GM ein Einzelfall? Nein. Ein paar Jahre später machte Samsung seinen historischen Fehler im PCB-Design im Wert von 5,3 Milliarden US-Dollar. Es folgte McDonald’s mit einem Konstruktionsfehler bei der Leiterplatte für Fitnessgeräte, der sie 33 Millionen Dollar kostete.

In dieser Ausgabe werden wir uns mit den sieben allgemeinen Bereichen befassen, die bei der Leiterplattenherstellung zu beachten sind.

Achten Sie auf die ausgehungerten Thermiken

Thermiken sind winzige Spuren um Pads herum, die Pads mit der Ebene verbinden. Wie der Name schon sagt, dreht sich ihre zentrale Rolle um die Wärmezirkulation. Ihr primärer Konstruktionszweck besteht darin, es dem Kühlkörper zu ermöglichen, Wärme effizient von dem Kühlkörper zu dem Kühlkörper abzuleiten. Die Thermik ist auch während des Lötens kritisch, da beim Löten eine hohe Wärmemenge verwendet wird.

Andererseits interessieren sich einige Leute während der WellPCB für die Pads. Wir bieten Ihnen Service aus einer Hand und qualitativ hochwertige Produkte. Sie können uns die erforderlichen Unterlagen zusenden und erhalten sofort ein Angebot! Auf was warten wir? Wir haben zehn Jahre Erfahrung in der Leiterplattenherstellung. Infolgedessen können Sie (manchmal) die Bedeutung der thermischen Verbindungen ignorieren. Dadurch entsteht ein Hohlraum zwischen den Pads und dem Flugzeug. Die Leere erzeugt dann eine unvollständige thermische Verbindung.

Wir bezeichnen solche Fehler als „thermisch ausgehungerte“ Verbindungen.

Thermisches Aushungern ist die Hauptursache für hitzebedingte Komplikationen bei den meisten Leiterplatten. Es verringert die Wärmeübertragungsrate, wenn Ihr Schaltkreis unter Hitzestress steht oder während des Lötens.

Als Ergebnis einer reduzierten Wärmezirkulation könnte ein Wärmeleitpad seltsamerweise löten oder eine längere Zeit zum Aufschmelzen benötigen. Diese unnötige Verzögerung wird letztendlich den Montageprozess verlangsamen oder Geräte produzieren, die während des Betriebs zu überhitzen drohen.

Thermal Starving kann entweder während des PCB-Designs oder des WellPCB auftreten. Wir bieten Ihnen Service aus einer Hand und qualitativ hochwertige Produkte. Sie können uns die erforderlichen Unterlagen zusenden und erhalten sofort ein Angebot! Auf was warten wir? Wir haben zehn Jahre PCB-Herstellungsphase.

Herkömmliche PCB-Design-Tools erkennen keine ausgehungerten Thermiken. Allerdings ein erfahrener richtiger Leiterplatten-Dienstleister. Glücklicherweise gibt es verschiedene PCB-Hersteller, die Ihnen helfen können, solche Fehler zu identifizieren und zu beheben.

Säurefallen sind vermeidbar

Eine „Säurefalle“ ist ein Begriff, den wir verwenden, um uns auf die spitzen Winkel in einem Schaltungsdesign zu beziehen. Wir verwenden diesen Begriff, weil diese Winkel unnötigerweise überschüssige Säure während des Ätzprozesses einfangen. Die eingeschlossene Säure baut sich auf und bleibt länger als nötig am Rand der Biegung.

Diese stagnierende Säure kann das den Kreislauf bildende Material mehr auffressen, als es erforderlich war. Als Folge der Säurekorrosion würden Teile Ihrer Leiterplattenverbindungen entweder schwach oder defekt sein. Ein solcher Fehler könnte für lebenserhaltende Geräte tödlich sein.

Die meisten Säurefallen entstehen während der Herstellung. Als PCB-Designer sind Säurefallen oft nicht Ihre Schuld. Du erschaffst sie nicht, außer dass du sie entwirfst. Und das sollte Sie beunruhigen, denn obwohl Sie nicht direkt verantwortlich sind, haben Sie eine höhere Macht, deren Auftreten zu minimieren.

Ihre Leiterplatte ist Ihr Geschäft. Daher sind die meisten PCB-Designer darauf trainiert, Säurefallen zu vermeiden. Es kann jedoch vorkommen, dass Sie einen Fehler machen. Besonders bei Verwendung dieser einfachen PCB-Designanwendungen mit „automatischen Generierung“-Funktionen.

Wenn Sie Ihr PCB-Design immer doppelt überprüfen, werden Sie möglicherweise Säurefallen eliminieren. Aber falls Sie es versäumt haben, sie zu beheben, können wir Ihnen mithilfe unserer  DFM-Tools behilflich sein bevor wir sie für Sie herstellen.

Silber

Silvers sind dünne Kupferkeile oder Lötmasken, die während des Ätzprozesses bei der Leiterplattenherstellung entstehen. Normalerweise entstehen Silberpartikel, wenn lange und dünne Kupfer- oder Lotstreifen weggeätzt und versendet werden, bevor sie sich vollständig auflösen.

Diese versandten Silberstücke könnten sich in einem chemischen Bad auflösen und später unbeabsichtigt auf eine andere Platine aufgetragen werden. Dieser Vorgang könnte zur Erstellung unbeabsichtigter Verbindungen führen.

Manchmal können Silberflecken entstehen, wenn ein PCB-Abschnitt entweder zu eng oder zu intensiv geschnitten wird. Auch wenn sie dazu bestimmt sind, auf dem Brett zu bleiben, neigen solche Silberlinge dazu, sich entweder leicht oder vollständig zu lösen. Solche Vorfälle führen zu unbeabsichtigten Stromkreisunterbrechungen, die einen ganzen Stromkreis nutzlos machen könnten. Silber ist auch schwer zu identifizieren und zu korrigieren.

Sie können Silber beim PCB-Design vermeiden, indem Sie PCBs mit minimalen Breiten entwerfen.

Design mit ausreichendem Platten-zu-Rand-Abstand

Kupfer ist das am weitesten verbreitete PCB, das progressives Metall leitet. Es wird gegenüber anderen Metallen aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und seiner Fähigkeit, inert zu bleiben, wenn es den meisten Reaktanten ausgesetzt wird, bevorzugt. Auf der anderen Seite ist Kupfer ziemlich weich und korrosiv. Wir beschichten Kupfer während der Leiterplattenherstellung mit anderen Isoliermaterialien, um das Korrosionsrisiko zu minimieren.

Trotzdem können beim Besäumen von Leiterplatten manchmal die hervorstehenden Kupferschichten und oberflächennahen Verbindungen freigelegt werden. Diese Exposition kann ein erhebliches Risiko für die Stabilität Ihrer Leiterplatte darstellen.

Erstens kann die freigelegte Kupferverbindung versehentlich mit einer anderen Komponente auf derselben Platine verbunden werden, wodurch die Komponenten Ihrer Platine kurzgeschlossen werden. Alternativ besteht die Gefahr, dass der freigelegte Kupferabschnitt korrodiert. Wenn die beiden ausfallen, gefährdet das freiliegende Kupfer die Handler Ihrer Leiterplatte vor einem elektrischen Schlag.

Es ist notwendig, Ihre Leiterplatte so zu gestalten, dass der richtige Abstand zwischen der Kupferplatte und der Kante der Platine eingehalten wird, um solche Fehler zu vermeiden. Dieser Abstand wird manchmal als „Kupfer-zu-Rand“ oder „Platte-zu-Rand“ bezeichnet. Eine DFM-Inspektion für die Standards vor der Herstellung kann solche Konstruktionsfehler feststellen.

Leerstellen beim Beschichten

Beim Erstellen von Vias muss Platz für Durchgangslöcher geschaffen werden – diese Löcher helfen dabei, eine Seite einer Leiterplatte mit der anderen zu verbinden.

Beim Erstellen von Durchgangslöchern bohrt der Hersteller die Löcher, indem er durch alle Abschnitte einer Leiterplatte schneidet – für die Löcher der Kupferplattierungsfolie getrennt. Bei diesem Vorgang wird eine dünne Schicht aus nichtleitendem Kupfermaterial in einem als Abscheidung bezeichneten Prozess abgeschieden. Ein paar weitere Kupferschichten werden hinzugefügt, um die Zirkulation zu vervollständigen.

Manchmal ist der Abscheidungsprozess fehlerhaft. So ist es möglich, Lunker oder Luftblasen zu plattieren. Dieser Vorgang führt zu unerwarteten Schaltkreisunterbrechungen, die intern sind und schwer zu erkennen oder zu reparieren sind.

Solche Probleme treten während der Herstellung auf. Sie werden dann in die Fertigungsstufe kaskadiert. Es ist daher notwendig, einen etablierten Leiterplattenhersteller mit geeigneten Werkzeugen und Personal auszuwählen, um solche Fehler zu erkennen.

Elektromagnetische Komplikationen

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) und Elektromagnetische Interferenz (EMI) sind zwei Hauptherausforderungen für eine zuverlässige Leiterplattenproduktion. EMV befasst sich mit der Erzeugung, Ausbreitung und dem Empfang elektromagnetischer Energie, während EMI mit den Nebenwirkungen von EMV befasst ist.

Unkontrollierte EMI kann zu defekten Leiterplatten führen. Für neue PCB-Designer kann die Unterscheidung zwischen den beiden eine entmutigende Aufgabe sein. Es gibt jedoch einige allgemeine Designüberlegungen, die Sie berücksichtigen können, z. B. die Minimierung der 90-Grad-Winkelplatzierung für Komponenten und die Vergrößerung der Bodenfläche. Wenn Sie unsicher sind, ist es ratsam, abgeschirmte Kabel zu verwenden, um EMI zu reduzieren.

Vermeiden von DFM

DFM oder „Design for Manufacturability “ ist ein Begriff, den wir verwenden, um einen Prozess der Inspektion von Leiterplatten auf Einhaltung von Standards zu bezeichnen. Während des DFM-Prozesses analysieren wir das PCB-Design auf mögliche Komplikationen während des Designs oder der Montage. Es testet hauptsächlich, ob das PCB seine gesetzten Ziele erreicht.

Neben dem Testen der Funktionalität testet DFM auch, um zu sehen, wie eine Leiterplatte kaputt geht. DFM bewertet eine PCB nach dem schlimmstmöglichen Auftreten. Es kann die Topologie der Leiterplatte bewerten und die meisten Designfehler identifizieren, die normalerweise von typischen CAD-Softwareanwendungen ignoriert werden. Es überprüft und vergleicht Konstruktionsfehler mit anderen vorhandenen Datenbankprüfungen, die aus einem riesigen Pool von PCB-Überlegungen stammen. DFM-Prüfungen sind die letzten Prüfungen vor der Massenproduktion von Leiterplatten.

Hinweis

Wenn Sie Ihren PCB-Hersteller ständig wechseln, funktioniert Ihr PCB-Prototyp möglicherweise nicht als Ihre endgültige Produktion.

Leiterplattenhersteller spielen eine bedeutende Rolle bei der Bestimmung der produzierten Leiterplattenqualität. Der Hersteller kann Ihr ursprüngliches PCB-Design vor der Herstellung so ändern, dass es einem Standard entspricht. Diese Änderungen verbleiben bei Ihrem Hersteller.

Wenn Sie also Ihren Hersteller wechseln, verschwinden diese Änderungen. Es ist daher empfehlenswert, Ihre Leiterplatten bei einem einzigen, vertrauenswürdigen Leiterplattenhersteller zu bestellen.

Zusammenfassung

Wenn Sie kurz vor der Leiterplattenproduktion stehen, können wir Ihnen helfen, diese fehlerfrei herauszubringen. Unser Team von Fachleuten ist immer bereit, auf Ihre Fragen zu antworten, wenn Sie nicht weiterkommen. Als namhafter Hersteller haben wir bei der Durchführung von DFM-Prüfungen in modernste Technologie investiert, um die Qualitätsproduktion unserer Leiterplatten sicherzustellen.

Wenden Sie sich noch heute an uns, und wir können Ihnen dabei helfen, dies zu erledigen.