Design for Manufacturing und New Product Introduction – GED setzt auf PCB-Investigator

Elektronische Baugruppen und Geräte optimal zu produzieren und rechtzeitig auf den Markt zu bringen setzt nicht nur ein optimales Leiterplatten-Layout voraus. Auch die Aufbereitung der Fertigungsdaten erfordert einen Prüf- und Optimierungsprozess, der sich bei komplexer werdenden Designs nur mit entsprechenden Analysewerkzeugen bewerkstelligen lässt. GED setzt für diesen „DFM-Review-Prozess“ (Design for Manufacturing) seit neuestem ein Tool des deutschen Datenspezialisten EasyLogix ein.

Datenprüfung für die Fertigung

Jedes DFM-Problem, das in der Produktkette entdeckt wird, hat mindestens eine Verzögerung zur Folge – oder noch schlimmer: kostspieligen Ausschuss und Lieferschwierigkeiten. Daher ist es sinnvoll, ja eigentlich unumgänglich, nach Fertigstellung der Ausgabedaten (CAD-Postprozess) die Fertigungsdaten für die Leiterplatten- und Baugruppenproduktion noch einmal unter Herstellungskriterien zu prüfen und gegebenenfalls zu optimieren. Damit lassen sich teure Revisionsverfahren vermeiden sowie die Qualität und Zuverlässigkeit der Endprodukte steigern.

Idealerweise beinhaltet ein Datensatz zur Leiterplattenherstellung und Bestückung alle Informationen, um eine Produktion ohne weitere Rückfragen in jeder geeigneten Fertigungsstätte und in der geforderten Qualität zu ermöglichen. Die CAD-Entflechtungstools haben zwar „Design Rule Checker“ integriert, decken jedoch lange nicht alle Designfehler oder Schwächen auf. Tägliche Praxis ist es, dass die Hersteller die Daten selbst nachbearbeiten, damit sie ihren Ausschuss reduzieren und Nacharbeiten vermeiden. Diese Eingriffe des Leiterplattenherstellers in das fertige Leiterplattendesign können sich jedoch im schlechten Fall so stark auswirken, das elektrische Isolationsabstände nicht mehr eingehalten werden, Signallaufzeiten von Highspeed-Leitungen verfälscht werden oder Bauteile nicht mehr lötbar sind. Darüber hinaus besteht das Risiko, dass bei der Umstellung einer Serie auf einen anderen Produzenten plötzlich Baugruppen nicht mehr funktionieren, die bis dato jahrelang ohne Probleme liefen. Der Schaden wird schnell sehr groß und die Suche nach der Ursache ist oft extrem schwierig.

PCB-Investigator – mächtiges Tool

Das Softwarewerkzeug PCB-Investigator von EasyLogix ermöglicht die hier erforderlichen Prüfungen und Optimierungen. PCB-Investigator ist ein mächtiges Toolset, das neben den DFM-Analysen auch Funktionen wie Nutzenerstellung, Datenimport- und Konvertierung in Formate wie ODB++, DXF, IPC2581, GenCAM bietet und über diverse Visualisierungsmodi verfügt. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, spezielle pdf-Leiterplattenfiles zu erzeugen, die Netzinformationen enthalten, mit denen Entwickler oder die Fertigung ohne weiteren Viewer die Fertigungsdaten visualisieren können. Eine Kombination der Leiterlagen mit Bilddateien oder 3D-Mechanik sind ebenfalls möglich.

 

PCB Investigator 1

EMV und Hazard Analyse unterstützt der PCB-Investigator mit automatischen Längen- und Abstandsberechnungen sowie der textbasierten und grafischen Visualisierung von Analyseergebnissen.

PCB Investigator 2

Änderungsverfolgung, die in der Kommunikation mit dem Layout-Designer besonders hilfreich ist, kann mit zwei Compare Plug-Ins (textbasiert und grafisch) zeitsparend umgesetzt werden.

 

Für die DFM-Analysen sind die Funktionen in folgende Bereiche aufgeteilt, um die Überprüfungen sowohl für die Leiterplattenherstellung als auch für die Baugruppenfertigung und den Test durchzuführen:

  1. Copper Check
  2. Solder Mask Check 1-2-3-4
  3. Drill Check 1-2-3
  4. Component Check 1-2
  5. BOM- und weitere Analysen

Nachfolgend sind einmal einige Beispiele aufgeführt, welche Parameter in den Daten geprüft werden.

Copper-Leiterbildkontrolle

Mit standardmäßig hinterlegten Designrules können die verschiedenen Kategorien, wie Standard, Advanced und HDI, kontrolliert werden.

PCB Investigator 3

PCB Investigator 4

 

 

 

 

 

 

 

Besonders bei Planelagen in Kombination mit Leiterbahnen entstehen Fehler, die manche CAD-Systeme in ihrem Designrule-Check nicht finden. Gerade bei Verbindungen mit gleichem Potenzial (Same Net) ergeben sich vielfach Engstellen, die unterhalb des erlaubten Mindestabstands liegen. Das führt dann beim LP-Hersteller zu Fehlermeldungen im AOI-Test.

Der PCB Investigator prüft:

  • Kupferabstände/Leiterbahnbreiten
  • Restringe für (Laser-)Bohrungen und Kupferpads
  • Lötmasken-Freisparungen für Bohrungen, Lötpads und Testpunkte
  • Kupferabstände zu nicht-durchkontaktierten Bohrungen
  • Bohrdurchmesser und -abstände
  • Fehlende oder doppelte Bohrungen
  • Freigestellte Kupferflächen und Abstandsunterschreitungen zur Lötmasken-Freisparung
  • Blindleitungen
  • Fehlende Verbindungen und Kurzschlüsse

Soldermask – Lötstoppmaske

Die Freistellungen der Maske an den Pads ist entscheidend für die zuverlässige, fehlerfreie Lötung. Egal, ob bei der Wellenlötung oder besonders bei BGAs und Finepitch-Bauteilen, ist nach Abzug der toleranzbedingten Freistellung noch eine ausreichende Abdeckung sicher zu stellen. Zu schmale Lackstege können sich lösen und auf dem Pad zu Lötproblemen führen oder Kurzschlüsse verursachen.

PCB Investigator 5

 

Component Analysis

Mit dem Plug In-Tool lassen sich alle Komponenten leicht und schnell ausfindig machen, die Schwierigkeiten beim Löten oder Bestücken verursachen könnten. Packages können nach Größe und Höhe gefiltert werden. Damit lassen sich beispielsweise Thumbstone-Probleme und andere Ursachen für Lötprobleme erkennen.

Filter können für einzelne Packages zum Beispiel auf Testpunkte gesetzt werden, um zu überprüfen, welche Bauteile einen minimalen Abstand zu ihren Testpunkten unterschreiten.

PCB Investigator 6

Das sind nur einige Auszüge aus den Prüfmöglichkeiten, die das PCB-Investigator Toolset bietet. GED ist damit in der Lage, die Leiterplattendesigns für den Kunden noch sicherer und besser zu machen: Design for Manufacturing – konsequent, ohne Wenn und Aber!

Damit wird ein optimales DRC-Review möglich, ein wichtiges Element auch für den NPI-Prozess. Das Thema NPI, New Product Introduction, werden wir im nächsten Newsletter vertiefen.

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