Beim Design elektronischer Produkte, von der Erstellung des Schaltplans bis PCB-Layout Beim Routing können aufgrund mangelnder Erfahrung oder Kenntnisse verschiedene Fehler auftreten, die den Fortschritt behindern und im schlimmsten Fall die Leiterplatte unbrauchbar machen können. Um solche Probleme zu vermeiden, ist es wichtig, unser Verständnis in diesem Bereich zu verbessern und häufige Fehler zu vermeiden.
In diesem Artikel werden einige häufige Bohrprobleme beim PCB-Design Damit Sie Fehler vermeiden. Bohren lässt sich in drei Arten unterteilen: Durchgangsbohrungen, Sacklöcher und vergrabene Bohrungen. Zu den Durchgangsbohrungen zählen plattierte Durchgangsbohrungen (PTH), nicht plattierte Durchgangsbohrungen (NPTH) und Vias, die alle der elektrischen Verbindung zwischen den Schichten dienen. Unabhängig vom Typ können fehlende Bohrungen zu erheblichen Funktionsstörungen führen, weshalb eine korrekte Bohrplanung entscheidend ist.
Problem 1: Langlöcher im Altium-Design auf der falschen Ebene platziert
- Beschreibung des Problems: Das Langloch wurde übersehen, wodurch das Produkt unbrauchbar wurde.
- Ursachenanalyse: Der Designer hat beim Entwurf des Gehäuses vergessen, den Steckplatz für die USB-Komponente zu erstellen. Beim Entwurf der Platine bemerkte er das Problem, änderte das Gehäuse jedoch nicht; stattdessen fügte er den Steckplatz auf der Lochebene ein. Obwohl dieser Ansatz theoretisch in Ordnung erscheint, wird bei der Herstellung mithilfe der Bohrebenen gebohrt, was dazu führen kann, dass das Steckloch auf anderen Ebenen übersehen wird, was zu einem fehlenden Loch und einem nicht funktionsfähigen Produkt führt.
- So vermeiden Sie die Falle: Jede Ebene in der PCB-Designdatei hat eine bestimmte Funktion. Bohrlöcher und Langlöcher müssen in der Bohrebene platziert werden. Es darf nicht einfach davon ausgegangen werden, dass sie herstellbar sind, nur weil sie im Design enthalten sind.
Problem 2: Löcher mit Nulldurchmesser im Altium-Design
- Beschreibung des Problems: Fehlende Durchkontaktierungen führen zu offenen Schaltkreisen und Nichtleitfähigkeit.
- Ursachenanalyse: In diesem Fall fehlten in der Designdatei Durchkontaktierungen, die bei der DFM-Prüfung (Design for Manufacturability) markiert wurden. Bei weiterer Untersuchung in Altium stellte sich heraus, dass der Durchmesser der Durchkontaktierung auf 0 gesetzt war und somit in der Designdatei praktisch nicht vorhanden war.
- Verursachen: Dieses Problem entstand aufgrund eines Fehlers beim Platzieren der Durchkontaktierung durch den Designer, der zu einer Durchkontaktierung mit Nulldurchmesser führte. Wird das Problem bei der DFM-Prüfung nicht erkannt, können die fehlenden Durchkontaktierungen unbemerkt bleiben, was zu Unterbrechungen und Funktionsstörungen führen kann.
- So vermeiden Sie die Falle: Führen Sie nach Fertigstellung des Schaltplans immer eine DFM-Prüfung durch, um die Herstellbarkeit sicherzustellen. Fehlende Vias sind oft schwer zu erkennen, aber eine DFM-Prüfung vor der Fertigung hilft, solche Probleme zu identifizieren.
Problem 3: Fehlende Via-Ausgänge im PADS-Design
- Beschreibung des Problems: Fehlende Durchkontaktierungen führen zu offenen Schaltkreisen und Nichtleitfähigkeit.
- Ursachenanalyse: Bei einer DFM-Prüfung in PADS wurden viele fehlende Vias markiert. Nach einer Untersuchung stellte sich heraus, dass ein Satz Vias fälschlicherweise als halbleitende Vias ausgelegt war, sodass PADS diese Vias aus den Ausgabedateien ausließ. In diesem Fall erlaubte ein doppelseitiges PCB-Design keine halbleitenden Vias. Der Fehler trat auf, als der Ingenieur die Vias fälschlicherweise als halbleitend konfigurierte. Dieser Fehler verhinderte die Ausgabe der Vias während des Bohrvorgangs, was zu fehlenden Vias führte.
- So vermeiden Sie die Falle: Diese Art von Fehler ist ohne eine DFM-Analyse schwer zu erkennen. Führen Sie nach Abschluss des Designs immer eine gründliche DFM-Prüfung durch, um sicherzustellen, dass keine Probleme mit den Via-Ausgaben vorliegen, insbesondere bei komplexen Designs mit unterschiedlichen Via-Typen.
Problem 4: Fehlender Steckplatz in Allegro-Gerber-Dateien
- Beschreibung des Problems: Fehlende Stiftlöcher für HDMI-Komponenten, sodass die Stifte nicht eingeführt werden können.
- Ursachenanalyse: Bei einer DFM-Prüfung wurden die fehlenden Langlöcher markiert. Nach weiterer Untersuchung stellte sich heraus, dass die Gerber-Datei die Langlochebene nicht enthielt. Dieses Problem trat auf, weil die Bohrdatei zwar korrekt ausgegeben wurde, die Langlochebene jedoch fehlte, was zu fehlenden Steckplätzen für Komponenten wie HDMI-Anschlüsse führte. In diesem Fall können die Komponentenpins nicht eingesetzt werden. Wenn der Steckplatz für ein Massenetzwerk vorgesehen ist, kann ein späteres Bohren zu einem offenen Massenetzwerk führen.
- So vermeiden Sie die Falle: Dieser Fehlertyp tritt häufig bei Anfängern auf, da die Ausgabe der Schlitzlochebene leicht vergessen wird. Führen Sie vor dem Senden des Entwurfs zur Fertigung immer eine DFM-Prüfung durch, um sicherzustellen, dass alle erforderlichen Ebenen, einschließlich der Schlitzlöcher, in den Gerber-Dateien enthalten sind.
Bedeutung von Löchern im PCB-Design
Die Löcher im PCB-Design sind entscheidend für Routing, Strukturunterstützung und Bauteilplatzierung. Durchgangslöcher, Positionierungslöcher und Löcher für Komponenten wie DIP-Gehäuse müssen alle korrekt entworfen und platziert werden. Fehlende oder falsche Lochplatzierungen können zu Designfehlern führen. Die Sicherstellung eines korrekten Lochdesigns und gründliche DFM-Prüfungen sind wichtige Schritte, um kostspielige Fehler zu vermeiden und sicherzustellen, dass das Endprodukt wie vorgesehen funktioniert.
