Häufig gesehene PCB-Designprobleme

Die grundlegendste Form des Designs für die Fertigung, wie sie für PCBs gilt, ist die Verwendung von Designregeln und die Überprüfung von Designregeln in einer PCB-Designsoftware. Design Rule Checking (DRC) ist der Prozess, bei dem ein Design geprüft wird, um festzustellen, ob es den Fertigungsmöglichkeiten eines Leiterplattenherstellers entspricht. In der Regel erhält der Designer die höchsten Toleranzen, die ein Leiterplattenhersteller unterstützt, vom Hersteller, lädt diese Toleranzen in sein Designprogramm und führt dann einen Designregeltest für sein voraussichtliches Design durch. Designregelprüfungen sind üblicherweise in PCB-Designsoftware integriert und werden normalerweise nicht als Zusatzservice betrachtet. Eine fortschrittlichere Design-for-Manufacturing-Analysesoftware ist ebenfalls verfügbar, um nach komplexeren und weniger offensichtlichen Konstruktionsfehlern zu suchen. In der Regel wird die DFM-Softwareprüfung von Leiterplattenherstellern den Kunden als zusätzlicher Service angeboten. Der Grund für diese Unterscheidung liegt in den Mehrkosten von High-End-DFM-Software und der zusätzlichen Schulung, die für deren Verwendung erforderlich ist.

1. Ausgehungerte Thermik

Ausgehungerte Thermik tritt auf, wenn die mit einem Pad verbundenen thermischen Entlastungsspuren nicht richtig mit der zugehörigen Kupferebene verbunden sind. Ziemlich oft besteht der Abstand zwischen Durchkontaktierungen eine grundlegende Designregelprüfung, aber die angebrachten thermischen Entlastungsspuren werden unterbrochen und die betroffenen Durchkontaktierungen werden unangemessen von ihren zugewiesenen Kupfergüssen isoliert. Dieses Problem tritt am häufigsten auf, wenn mehrere Vias nahe beieinander platziert sind.

2. Säurefallen

Wenn zwei Leiterbahnen in einem sehr spitzen Winkel verbunden werden, ist es möglich, dass die Ätzlösung, die zum Entfernen von Kupfer von der blanken Platine verwendet wird, an diesen Verbindungsstellen "eingefangen" wird. Diese Falle wird allgemein als Säurefalle bezeichnet. Säurefallen können dazu führen, dass Leiterbahnen von ihren zugewiesenen Netzen getrennt werden und diese Leiterbahnen offen geschaltet bleiben. Das Problem der Säurefallen wurde in den letzten Jahren reduziert, indem Hersteller auf die Verwendung von photoaktivierten Ätzlösungen umgestiegen sind. Obwohl es immer noch eine gute Idee ist, sicherzustellen, dass Ihre Spuren keine spitzen Winkel treffen, ist das Problem weniger besorgniserregend als in der Vergangenheit.

3. Silber

Wenn sehr kleine Teile eines Kupfergusses nur durch eine schmale Spur mit größeren Teilen des gleichen Kupfergusses verbunden sind, ist es möglich, dass sie während der Herstellung abbrechen, auf andere Teile der Platine "schwimmen" und unbeabsichtigte Kurzschlüsse verursachen. Die durch Silber verursachten Probleme wurden in den letzten Jahren verringert, indem Hersteller auf die Verwendung von photoaktivierten Ätzlösungen umgestiegen sind. Während also Silber in Designs immer noch vermieden werden sollte, ist es nicht mehr so ​​ein vorherrschendes Problem wie in der Vergangenheit.

4. Unzureichender ringförmiger Ring

Durchkontaktierungen werden durch Bohren durch Pads auf beiden Seiten einer Platine und Plattieren der Wände dieser Löcher hergestellt, um die zwei Seiten der Platine zu verbinden. Wenn die im Design angegebene Pad-Größe zu klein ist, kann die Durchkontaktierung versagen, weil das Bohrloch einen zu großen Teil der Pads einnimmt. Die minimale ringförmige Ringgröße ist üblicherweise Teil des DRC-Prozesses. Dieses Problem wird hier wegen des nicht ungewöhnlichen Auftretens von verpassten Bohrtreffern in Prototyping-Platinen erwähnt.

5. Über in Pads

Gelegentlich kann es zweckmäßig sein, Durchkontaktierungen so zu gestalten, dass sie innerhalb eines PCB-Pads positioniert werden. Via-In-Pads können jedoch Probleme verursachen, wenn die Zeit für die Bestückung der Platine gekommen ist. Via zieht Lot vom Pad weg und führt dazu, dass die mit dem Pad verbundene Komponente nicht richtig montiert wird.

Das Bild unten zeigt den Unterschied zwischen Via in Pad PCB und normaler PCB.

6. Kupfer zu nah am Platinenrand

Normalerweise bei Design Rule Checks festgestellt, kann das Platzieren von Kupferschichten zu nahe an der Kante einer Platine dazu führen, dass diese Schichten kurzgeschlossen werden, wenn die Platine während des Herstellungsprozesses zugeschnitten wird. Während diese Art von Fehler mit DRC-Funktionen abgefangen werden sollte, die normalerweise in PCB-Designsoftware verfügbar sind, wird dieses Problem auch von einem PCB-Hersteller erkannt, der eine DFM-Prüfung durchführt.

7. Fehlender Lötstopplack zwischen den Pads

Bei Geräten mit sehr engen Abständen und kleinem Pinabstand ist es ziemlich üblich, dass aufgrund von Standarddesigneinstellungen keine Lötmaske zwischen den Pins vorhanden ist. Das Weglassen dieser Lötstoppmaske kann dazu führen, dass sich Lötbrücken leichter bilden, wenn das Bauteil mit feinem Stiftraster während der Bestückung auf der Leiterplatte angebracht wird.

Wir bieten seit Jahren professionelle Leiterplattenbestückungsdienste an und sind in der Lage, auf fehlende Lötmasken zwischen den Pads zu verzichten. Das Bild unten zeigt unsere hochpräzise Lötmaske zwischen 0,4-Pitch-QFN-Pads.

8. Grabsteinlegung

Wenn kleine passive oberflächenmontierte Komponenten unter Verwendung eines Reflow-Prozesses auf eine Leiterplattenbaugruppe gelötet werden, ist es üblich, dass sie sich an einem Ende abheben und "Grabstein" bilden. Tombstoning kann die PCB-Ausbeute stark beeinträchtigen und die Produktionskosten schnell in die Höhe treiben. Die Ursache für Tombstoning können falsche Landemuster und eine unausgeglichene Wärmeentlastung an den Pads des Geräts sein. Tombstoning kann durch die Verwendung von DFM-Prüfungen effektiv gemildert werden.

Das folgende Bild zeigt ein Tombstoning-Beispiel und dessen Schema.

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• Lötstopplack und seine Designtipps
• Zusammenhang zwischen Kupfergewicht, Leiterbahnbreite und Strombelastbarkeit