DRC & DFM

DRC und DFM sind Prüfroutinen, die einen Datensatz nach vorgegebenen Parametern analysieren. Wir setzen auf beide Verfahren und prüfen die Herstellbarkeit bereits in der Angebotsphase.
Die Prüfung nach Design Rules (DRC) ist in die Layouterstellung integriert und seit Jahrzehnten fester Bestandteil. Mit Hilfe von hinterlegten Basisparametern beginnt die Fehlersuche nach Strukturen, die Abstände und Breiten unterschreiten. Dabei wird auch die Integrität des Netzes über alle Lagen der Leiterplatte geprüft.
Eine erfolgreich abgeschlossene DRC-Prüfung des Layouts trifft jedoch nur bedingt eine Aussage über die Herstellbarkeit.
Die Prüfung nach Design for Manufacturing (DFM-Regeln) kann als eine erweiterte, aber dem DRC verwandte Fehleranalyse angesehen werden.
Beide haben gemeinsam, dass sie vorgegebenen Parametern unterliegen, die leider oftmals nicht abgestimmt - den zur Anwendung kommenden Fertigungsprozess widerspiegeln.
Dies trägt wesentlich dazu bei, dass 80% der Daten mit Layoutänderungen in die Produktion gehen. In der täglichen Praxis ist dies mit einem hohen administrativen Aufwand für alle Beteiligten verbunden. Die Kosten einer Leiterplatte steigen enorm, wenn der Fertigungsprozess unterbrochen oder korrigiert werden muss. Gleiches gilt für die Produktkosten einer Leiterplatte. Umgekehrt ersparen produktionstaugliche DFM & DRC Grundlagen, die bereits in die Layoutgestaltung einfließen, eine Vielzahl von Revisionen. Sie sind also bares Geld wert. Und ganz nebenbei reduzieren sie auch noch den Zeitaufwand und die Komplexität - was sich letztendlich positiv auf die Qualität auswirkt.

DFM-BASISREGELN

DFM ist die Definition von grundlegenden Regeln und Kontrollen, die einen reibungslosen Herstellungsprozess gewährleisten. Neben dem Material und dem Fertigungsprozess ist dieses Regelwerk auf das Layout bezogen, relativ einfach und weitgehend technologieübergreifend anwendbar.

Mit Kupferflächen & Strukturgrößen beginnt das, was Hersteller ein gut produzierbares Layout nennen. Kupfer sollte möglichst viel und großflächig vorhanden sein - wichtig für eine homogene Harzverteilung, vermeidet Kurzschlüsse und gewährt eine gleichmäßige Dielektrizitätskonstante.

Strukturen - Leiterbahnbreiten und Isolationen verdienen große Aufmerksamkeit - nur weil feinste Strukturen möglich sind, heißt das nicht, dass sie auch notwendig sind. Leiterbahnbreiten und Isolationen korrelieren sehr eng miteinander - ein gutes Layout berücksichtigt dies idealerweise mit möglichst breiten Werten. Es ist ein Kompromiss zwischen dem technisch Notwendigen, den Technologien und den Materialkonstruktionen.

Regelwerk

Lötstopplack & Via-Freihaltungen

Die Problematik der Lackstege bei Via- und SMD-Freilegungen ist seit langem bekannt. Bereits 2012 wurde vom ZVEI eine unverbindliche Richtlinie erarbeitet, die einen gangbaren Weg beschreibt, siehe Empfehlung - ZVEI.
In der täglichen Praxis zeigt sich jedoch, dass es immer noch eine hohe Anzahl von Layouts gibt, mit nicht produzierbaren Lackstegen.
Davon besonders betroffen - Lackstege zwischen SMD-Pad und Via-Öffnung, die
Für die LP-Hersteller ist dies mit zusätzlichen Aufwand verbunden, um die Komplikationen zu beheben. Häufig mit intensivem Klärungsbedarf, unter Einbeziehung des Kunden. Und nicht selten wird Pluggen als zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich.

Lötstopplack & Farben

Bei der Herstellung von Lötstopplacken ist zunächst die Lackfarbe prozessbestimmend - Standardgrün als Gießlack und Direktbelichtung - erfordert eine minimale Lackfreiheit von 50 µm umlaufend und einen Lacksteg von 100 µm.

Im Gegensatz dazu werden die Farben - blau, schwarz, weiß und rot - im Siebdruckverfahren aufgebracht und zum Teil über einen Film belichtet. Hier ändern sich die Vorgaben - es wird eine Lackfreihaltung von 75 µm umlaufend bei einer Stegbreite von 125 µm gefordert.

SMD zu Via-Bohrung berechnen

Via Ø gebohrt + 0.20 mm / 2 = + Lacksteg + 2x Lackfreihaltungen = Mindestabstand SMD-Padkante zu Via-Lochrand.

Freihaltungen

Via gebohrt bei chemische & galvanische Oberflächen = Nenndurchmesser + 100 µm
Via gebohrt bei HAL - Oberflächen = Nenndurchmesser + 150 µm

Layout - Säurefallen

Enge Vertiefungen, Spitze und 90°-Winkel konzentrieren und fixieren das Ätzmedium, was zum Überätzen dieser Stellen führen kann. Möglichst breit geöffnete Anschlüsse oder abgerundete Ausgleichsschleifen verbessern die Situation.

Mechanische Konturbearbeitung

Die mechanische Endbearbeitung durch Fräsen oder Ritzen erfordert unterschiedliche Mindestabstände der Kupferkante zum Platinenrand.

Konturberabeitung - Fräsen:

Das Ausfräsen einer Platine in der Liefereinheit Einzelteil oder im Liefernutzen mit Stegbindung ohne Perforation erfordert einen Mindestabstand von 0.25 mm.

Fräsen - mit perforierten Steganbindungen
Perforierte Steganbindungen bewirken, dass beim Trennen kein Material über die Kante hinausragt. Um dies zu erreichen, werden die Löcher der Perforation mit 0.1 und 0.2 mm innerhalb der Platine platziert. Der dadurch erforderliche kupferfreie Abstand erhöht sich auf 0.5 mm.

Konturberabeitung - Ritzen:

Eine Ritzung verläuft im 30 Grad Winkel, beidseitig entlang der Platinenkante. Der Mindestabstand Kupfer zur Ritzkante ergibt sich aus der Fertigungstoleranz, der Platinen-Endstärke und Ritztiefe. Die beiden letzteren Faktoren bestimmen die Dicke des verbindenden Materials - dem Reststeg.

Material-Endstärke bis 0.8 mm = benötigt 0.25 Mindestabstand Kupferkante zu Platinenrand

Material-Endstärke bis 1.6 mm = benötigt 0.40 Mindestabstand Kupferkante zu Platinenrand

Material-Endstärke bis 2.0 mm = benötigt 0.50 Mindestabstand Kupferkante zu Platinenrand