Leiterplattenfertigung Leitfaden: 11 Fertigung Tipps

Elektronikprodukte entwickeln sich zunehmend in Richtung integrierter Technologien, nämlich der großmaßstäblichen Integration (Large-Scale Integration) und der Hyperscale-Integration, die gemeinhin als VLSI und VLSI bekannt sind. Während diese Technologie unsere Alltagsgeräte bereits miniaturisiert hat, führt diese Weiterentwicklung der Integrationstechnologie dazu, dass unsere Geräte immer kleiner werden, wobei ihre Hauptfunktionen stark von Leiterplatten (PCBs) und Gehäusekomponenten abhängen. Alle Komponenten, die die Produktfunktionalität ermöglichen, werden auf die Leiterplatte gelötet, während das Gehäuse dem Schutz dient und das Erscheinungsbild des Produkts aufwertet. Dieser Artikel konzentriert sich auf 11 wichtige Erkenntnisse der Ingenieure und des Fertigungsteams von Geyuan Electronics hinsichtlich der Fertigung von Leiterplattenprojekten.

11 Leiterplattenfertigung Erfahrungen

Unabhängig von der Art der Leiterplattenfertigung, bleibt der grundlegende Fertigungsprozess weitgehend unverändert. Selbst bei einigen Anpassungen bleiben die grundlegenden Prinzipien dieselben. Als professioneller Hersteller von Leiterplatten und Bauteilen führen wir für jedes Produkt eine umfassende DFM-Analyse (Device-Driven Manufacturing) durch. Daher ist das Hauptziel der folgenden 11 Zusammenfassungen unserer Erfahrungen in der Leiterplattenfertigung: Wie lässt sich die Leiterplattenproduktion reibungsloser gestalten? Wenn Sie als Ingenieur regelmäßig Leiterplatten beziehen oder stellt Leiterplattenprodukte her, sollten Sie wissen, dass die Qualität und die Ergebnisse der Leiterplattenfertigung oft nicht zufriedenstellend sind, insbesondere bei der Validierung neuer Designs, bei der häufig schwierige Probleme auftreten. Diese Zusammenfassung der häufigsten Probleme und Vorschläge in der Leiterplattenfertigung soll Ihnen helfen, einen reibungsloseren Produktionsablauf zu erreichen, Fehler zu reduzieren und die Gesamtqualität Ihrer Leiterplatten zu verbessern.

1. Stellen Sie sicher, dass die Fertigungsunterlagen und die Dokumentation einheitlich sind

Während der Fertigung ist die Abstimmung mit dem Hersteller entscheidend, um Versionsabweichungen zu vermeiden. Zudem muss sichergestellt werden, dass die erforderlichen Vorgaben – wie Abstände, Bauteileabmessungen, Bauteilabstände und das physikalische Design – eingehalten werden. Der Hersteller prüft die Fertigungsunterlagen, insbesondere die Kupfer- und Maskenmerkmale in jeder Schicht, um eine zuverlässige Leiterplattenfertigung zu gewährleisten. Fertigungsspezifikationen sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da sie alle weiteren Informationen für die Herstellung der rohen Leiterplatte liefern. Dazu gehören Schutzbeschichtungen, Oberflächenveredelungen, spezifische zu verwendende Materialien (LPI-Lötmaske usw.), Impedanzanforderungen, Schicht-/Materialspezifikationen und vieles mehr – allesamt in den Fertigungszeichnungen der Leiterplatte definiert. Vollständige und klare Fertigungsspezifikationen tragen dazu bei, dass das Design erfolgreich in die Produktion umgesetzt werden kann.

2. Stücklistenverwaltung

Das Stücklistenmanagement (Bill of Materials, BOM) ist ein altbekanntes Thema. Der Einkauf von Materialien, die Überprüfung der Verfügbarkeit von Bauteilen, der Liefertermine und des Status der Produktions Einstellung lassen sich allesamt durch das Auswerten von Stücklistendateien bewerkstelligen. So kann beispielsweise das Stücklisten-Parsing-Tool auf Caixin.com die Stückliste direkt auswerten und liefert umfassende und übersichtliche Informationen. Darüber hinaus ist es während des Leiterplattenentwurfsprozesses entscheidend, wann immer möglich gängige Bauteile auszuwählen, insbesondere solche mit leicht verfügbaren Alternativen. Dies minimiert das Risiko. Die Verwendung gängiger Bauteile bietet den Vorteil einer einfachen Verfügbarkeit und ausreichender Lieferbarkeit.

3. Die Anzahl der Durchsteckbauteile minimieren

SMT-Bauteile lassen sich problemlos mit Bestückungsautomaten handhaben, doch viele große Kondensatoren auf der Leiterplatte müssen manuell bestückt und gelötet werden. Durchsteckbauteile (THT) sind in der Regel teurer als SMD-Bauteile, erfordern manuelles Löten und sind zeitaufwändiger. Steckverbinder sind die gängigsten THT-Bauteile und zudem anfällig für Fertigungsprobleme. Das wiederholte Einstecken von Steckverbindern in die dazugehörigen Bauteile kann leicht zu Problemen führen. Minimieren Sie daher den Einsatz von THT-Bauteilen und verwenden Sie so weit wie möglich SMT-Bauteile.

4. Für die Wärmeableitung sorgen

Der Großteil des Kupfers auf einer Leiterplatte nimmt beim Löten Wärme auf, was möglicherweise zu kalten Lötstellen führen kann, die vermieden werden sollten. Stellen Sie eine ausreichende Wärmeableitung für THT-Verbindungen zu großen Kupferflächen wie Masse- oder Stromversorgungsflächen sicher. Achten Sie darauf, dass die Leiterbahnen dick genug sind, um den Gesamtstrom aufzunehmen, der von Ihren Bauteilen zur Masse fließt. Sorgen Sie für eine Wärmeableitung, indem Sie kleine Abstände um die Lötpads herum lassen. Verbindungen, die von den Lötpads ausgehen, müssen den in sie fließenden Strom aufnehmen können.

5. Falsche Montage der Leiterplatte vermeiden

Verwenden Sie kodierte Steckverbinder, damit diese nur in einer Richtung eingesteckt werden können. Beachten Sie, dass die Leiterplatte bei den folgenden Steckverbindern verkehrt herum eingesteckt werden kann. Dies ist insbesondere bei Flachbandkabeln der Fall, da dabei die Befestigungslöcher möglicherweise nicht richtig ausgerichtet sind, sodass die Leiterplatte nur in einer Position montiert werden kann. Stellen Sie sicher, dass der Siebdruck die Ausrichtung der Dioden deutlich angibt und einen Pin mit dem IC verbindet. Jeder, der Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Herstellern hat, weiß, dass viele Montageprobleme auf fehlende oder falsche Ausrichtungsmarkierungen zurückzuführen sind.

6. Lassen Sie genügend Platz

Auf der Leiterplatte muss ausreichend Platz gelassen werden. Eine zu dichte Bestückung der Leiterplatte mit Bauteilen kann zu Kurzschlüssen und anderen Montagefehlern führen, was die Kosten erhöht. Vermeiden Sie es, Leiterbahnen bis an die Kanten der Leiterplatte zu verlegen. Halten Sie die Leiterbahnen innerhalb der Leiterplattenkanten und platzieren Sie Bauteile nicht zu nah an den Kanten. Bauteile, die sich zu nahe an den Kanten befinden, können beim Entnehmen der Platine brechen oder beschädigt werden. Eine weitere bewährte Vorgehensweise ist es, Bypass-Kondensatoren unmittelbar nach der Platzierung der erforderlichen Bauteile zu platzieren und zu verlegen. Stellen Sie sicher, dass Bypass-Kondensatoren nahe an ihrem IC platziert werden und dass die Stromversorgung des ICs erst nach dem Kondensator erfolgt.

7. Siebdruck

Halten Sie die Siebdruckgrafik von den Kontaktflächen fern und beachten Sie die Vorgaben des Herstellers hinsichtlich der Mindestschriftgröße und der Mindestlinienbreite.

8. Verhindern von Tombstoning bei Leiterplatten

Zum „Tombstoneing“ kommt es, wenn sich ein Lötpad eines SMD-Bauteils während des Reflow-Lötvorgangs abhebt. Dies wird durch eine ungleichmäßige Erwärmung des Pads verursacht, da die Leiterbahn nicht gleichmäßig vom Pad wegführt. Sie können Fehlausrichtungen und „Tombstoneing“ verhindern, indem Sie sicherstellen, dass die Pads gleichmäßig erwärmt werden.

9. Die Fähigkeiten des Herstellers verstehen

Dies ist ein entscheidender Punkt. Wenn Ihr Hersteller nicht über die entsprechenden Kapazitäten für diesen Prozess verfügt, wäre es unklug, ihn darum zu bitten. Selbstverständlich müssen Sie sich auch dann, wenn er dazu in der Lage ist, abstimmen und nachfragen. Zum Beispiel, ob kleine Löcher und Leiterbahnen erforderlich sind, die teurer sind, und ob in diesem Fall die äußere Schicht leichter beschädigt werden kann. Ein gründliches Verständnis Ihres Herstellers kann Ihnen helfen, Kosten zu senken. Versuchen Sie, unter Einhaltung der Anforderungen Bauteile so weit wie möglich von der Leiterplatte fernzuhalten. Das Anbringen von Bauteilen auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte erfordert zusätzliche Montageschritte und erhöht das Risiko von Montagefehlern.

10. DFM-Analyse durchführen

Zu den Problemen bei der Leiterplattenfertigung zählen Säurefallen, Kupferfragmente sowie der Abstand und die Ausrichtung der Siebdrucke. Daher ist die Durchführung einer DFM-Analyse (Design for Manufacturing) vor der Produktion von entscheidender Bedeutung. Ein gutes DFM-Tool kann helfen, diese Probleme bereits vor der Leiterplattenfertigung zu vermeiden. Unzureichende Abstände zwischen Bauteilen und Lötpads können beim Löten zu Problemen führen. Beim Wellenlöten können große Bauteile kleinere Bauteile verdecken, was zu mangelhaften Lötstellen an den kleineren Bauteilen führt. Zudem erhöht dies den Aufwand für die Nachbearbeitung und Prüfung der Leiterplatten erheblich.

11. Entwicklung und Fertigung geeignet Leiterplatte Gehäuse

Wenn Sie sicherstellen, dass Ihre Leiterplatte über ein geeignetes Gehäuse verfügt, können Sie Schäden vermeiden. Wenn Sie Gehäuseteile für Ihre aktuelle Leiterplatte fertigen lassen möchten, wenden Sie sich bitte an uns. Wir bieten nicht nur Fertigungsdienstleistungen für Leiterplatten und bestückte Leiterplatten (PCBA) an, sondern auch die Fertigung von Sonderteilen. Ganz gleich, welche Materialien Sie für Ihre Gehäuseteile benötigen – wir können Ihnen weiterhelfen. Zu unseren Fertigungsverfahren gehören die CNC-Bearbeitung, Spritzguss, Druckguss, Blechbearbeitung, sowie Metall-Spritzguss.

Eine DFM-Analyse (Design for Manufacturability) von Leiterplatten kann dazu beitragen, häufige Probleme zu vermeiden.

Die Beherrschung der wichtigsten Grundsätze der Fertigungsfreundlichkeit (DFM) beim Leiterplatten-Design kann 90% häufiger Qualitätsmängel und Verzögerungen beim Übergang vom Design zur Produktion leicht vermeiden. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung bewährter Erfahrungen aus der Leiterplattenfertigung:

Layout- und Abstandssteuerung	Sichere Ränder einhalten: Halten Sie einen Abstand von mindestens 0,3 mm bis 0,5 mm zwischen Kupferbahnen und Leitern und dem Rand der Leiterplatte ein, um zu verhindern, dass beim Reinigen der Leiterplatte freiliegendes Kupfer oder Kurzschlüsse entstehen.
	Legen Sie einen angemessenen Abstand fest: Der Abstand zwischen den Leiterbahnen sowie zwischen den Leiterbahnen und den Pads sollte mindestens 4 mil bis 6 mil betragen, um eine Brückenbildung während der Fertigung zu vermeiden.
	Bauteilabstand: Halten Sie einen ausreichenden Abstand zwischen den oberflächenmontierten Bauteilen ein, um Schattenbildung oder Lötbrücken beim Löten zu vermeiden.
Entwurf von Bohrungen und Kontaktflächen	Begrenzung des Lochdurchmessers: Der Durchmesser des fertigen Lochs bei mechanischer Bohrung sollte nicht kleiner als 0,2 mm bis 0,3 mm sein. Ein zu kleiner Durchmesser führt zum Bruch des Bohrers und erhöht die Kosten.
	Ausreichende Padbreite: Der Kupferring um das Loch sollte auf jeder Seite mindestens 3 mil bis 4 mil breit sein, um eine Fehlausrichtung des Lochs und einen Bruch zu verhindern.
	Vermeiden Sie Bohrungen an den Kontaktstellen: Vermeiden Sie es, blind unter BGAs oder dicht beieinander liegenden Pins zu bohren. Falls Bohrungen unvermeidbar sind, verschließen Sie die Löcher (mit Harz).
Leiterbahn- und Kupferoptimierung	Vermeiden Sie scharfe Winkel bei der Verkabelung: Verwenden Sie für die Verkabelung 45°-Winkel oder abgerundete Übergänge und vermeiden Sie rechte Winkel (90°) oder scharfe Winkel, um Säureansammlungen und übermäßige Korrosion zu verhindern.
	Vermeiden Sie isoliertes Kupfer: Entfernen Sie nicht mehr verwendetes Kupfer oder isoliertes Kupfer ohne elektrische Verbindung, um elektrostatische Adsorption oder Mikrowellenstörungen während der Produktion zu vermeiden.
	Großflächige Kupferbeschichtung mit Rastermuster: Bei großflächigen Kupferbeschichtungen sollte möglichst ein Rastermuster (Schraffur) verwendet werden, um eine ungleichmäßige Wärmeverteilung beim Löten zu vermeiden, die zu Verformungen oder Blasenbildung auf der Leiterplatte führen kann.
Kennzeichnungs- und Prozessdokumente	Vermeiden Sie den Siebdruck auf Lötpads: Drücken Sie die siebgedruckten Zeichen nicht auf die Lötpads oder das Stahlblech, da dies sonst die Lötfestigkeit beeinträchtigt.
	Produktionsdokumente überprüfen: Bevor Sie Gerber-Dateien ausgeben, überprüfen Sie die Lötmaske und die Schablonenöffnungen sorgfältig, um sicherzustellen, dass die Polarität, die Richtung des Siebdrucks und die Markierungen auf der Leiterplatte (Markierungspunkte) korrekt sind.

Die Entscheidung für eine Zusammenarbeit mit Geyuan Electronics bei einem Projekt zur Fertigung kundenspezifischer Leiterplatten und Gehäuse

Die Fertigung von kundenspezifischen Leiterplatten und Gehäusen ist ein hochkomplexer Prozess, der in jeder Phase – vom ersten Entwurf bis zur abschließenden Prüfung – äußerste Sorgfalt und Liebe zum Detail erfordert. Wenn Sie jeden Schritt des Fertigungsprozesses für Leiterplatten und Gehäuse verstehen, können Sie fundierte Entscheidungen treffen, Ihre Entwürfe im Hinblick auf eine bessere Herstellbarkeit optimieren und Hersteller auswählen, die zu Ihren Projektzielen passen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen und vertrauenswürdigen Hersteller für kundenspezifische Lösungen kann die Qualität, Leistung und den Markterfolg Ihrer Elektronikprodukte erheblich steigern. Geyuan Electronics bietet umfassende Dienstleistungen, vom Rapid Prototyping über die Kleinserienfertigung bis hin zur Großserienfertigung und kompletten Produktmontage, und ist bestrebt, Ihr zuverlässiger Partner bei der Entwicklung innovativer Elektronikprodukte zu sein. Wir legen größten Wert auf Spitzenqualität, schnelle Reaktionszeiten und Kosteneffizienz, damit Sie sich auf das Wesentliche konzentrieren können: das Wachstum Ihres Unternehmens und die Erfüllung der Bedürfnisse Ihrer Kunden. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu besprechen, wie unsere durchgängigen Lösungen für die Leiterplattenfertigung Ihre Produktentwicklungsanforderungen unterstützen und Ihnen helfen können, sich einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt zu verschaffen. Lassen Sie uns Ihnen dabei helfen, Ihre Entwürfe sicher und effizient in hochwertige, marktreife Produkte umzusetzen.

Zusammenfassen

Der obige Inhalt stellt hauptsächlich 11 Erfahrungsberichte des Teams von Geyuan Electronics zur Leiterplattenfertigung vor. Es ist wichtig zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um häufige Probleme handelt, die im standardmäßigen Leiterplattenfertigungsprozess auftreten können. Während der allgemeine Leiterplattenfertigungsprozess einheitlich ist, können bei bestimmten Spezialprodukten erhebliche Unterschiede bestehen. Die Vermeidung häufiger Probleme bei der Leiterplattenfertigung kann dem Unternehmen jedoch erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen. Wenn Ihr Unternehmen ein neues Leiterplattenprojekt oder ein Projekt mit kundenspezifischen Bauteilen startet, können Sie sich gerne an uns wenden, um Unterstützung zu erhalten.