Der Vergleich, dass ICs lediglich kleinere Versionen von Multilayer-Leiterplatten sind, ist nicht ganz unberechtigt. Da die Prozesse zwischen Leiterplattenherstellern und -bestückern zunehmend differenzierter werden, könnte sich das Leiterplattendesign an den gleichen Philosophien orientieren, die die IC-Designbranche zur Bewältigung der zunehmenden Komplexität verfolgt. Die DFM-Herstellbarkeitsanalyse ist besonders wichtig bei komplexen Leiterplattendesign- und -herstellungsprozessen.
1. Zweckorientiertes Designkonzept
Der Schlüssel zu einem DFM-freien Design liegt darin, die Designregeln und -beschränkungen an die Fähigkeiten des Leiterplattenherstellers und -bestückers anzupassen. Sobald die Designregeln und -beschränkungen festgelegt sind, bilden sie die Prüfbedingungen, die stets eingehalten werden müssen, um die Herstellbarkeit des Designs sicherzustellen. Probleme, die während des Designs auftreten, lassen sich am einfachsten in der Entwurfsphase erkennen und beheben. DFM-Kenntnisse in der Entwurfsphase können sich enorm auszahlen. Die Identifizierung von Fertigungsproblemen während des ersten Entwurfs reduziert zudem den Zeitaufwand für Neudesigns aufgrund von Abweichungen vom Entwicklungsplan. So können Designer mit der Entwicklung spannender neuer Produkte beginnen, anstatt in einem vermeidbaren Redesign-Sumpf stecken zu bleiben.
Um eine umfassende DFM-Bewertung zu ermöglichen, muss das traditionelle DFM durch eine Design-for-Availability-Bewertung der Komponenten ergänzt werden. Der Konstrukteur kann während des gesamten Konstruktionsprozesses jederzeit die Stückliste öffnen, um sofortige Echtzeitinformationen zur Komponentenverfügbarkeit zu erhalten. Ist eine wichtige Komponente nicht vorrätig, erstellt das System automatisch eine neue Komponente aus einer Auswahl sequenziell sortierter Teile anderer Hersteller in der Stückliste. Dieser Prozess macht die Komponentenbeschaffung flexibler, sodass sich die Konstrukteure auf die Konstruktion konzentrieren können und gleichzeitig frühzeitig vor Lieferrisiken gewarnt werden.
● Die Einbeziehung einer globalen Sichtweise auf DFM in das Design kann auch die Fähigkeiten der Designer verbessern, beispielsweise wie sie das Auslösen einer DFM-Erfahrung vermeiden können.
Die Warnung ist ein Beleg für die Wirksamkeit. Die Institutionalisierung einer globalen DFM-Sicht im Designteam kann eine hervorragende Möglichkeit sein, die Messlatte für das gesamte Designteam höher zu legen. Dieser Ansatz schafft nicht nur Flexibilität im DFM, sondern vereint auch das Beste aus beiden Welten, indem er die Designer nicht zusätzlich belastet. Darüber hinaus steigt mit zunehmendem Bewusstsein der Designer für DFM ihr Stellenwert in der Branche.
2. Das ultimative Ziel verstehen
Die Definition „Mit dem Ende im Kopf beginnen“ macht deutlich, dass der Designer das Endziel seines Designs klar verstehen muss. In der Leiterplattenfertigung und -montage bedeutet dies, die Fähigkeiten des gewählten Fertigungs- und Montagelieferanten genau zu kennen. Typischerweise beschreibt der Lieferant diese Fähigkeiten in einem Dokument, das in Regeln und Einschränkungen für die Leiterplattenkonstruktion umgesetzt werden muss.
Während einige Hersteller ihre Produktionskapazitäten in Form von Regelwerken präsentieren, die sofort in der PCB-Designumgebung eingesetzt werden können, herrscht unter den Tausenden von PCB-Herstellern und Bestückungsdienstleistern weltweit keine einheitliche Vorgehensweise. Gleichzeitig nimmt die Komplexität von PCB-Design, -Fertigung und -Bestückung stetig zu, und die Kapazitäten werden immer knapper.
● PCB-Design und -Fertigung gelten heute aufgrund der hohen Kosten nicht wiederholbarer Konstruktionen als sehr riskant. Die Kosten sind so hoch, dass es wichtig ist, gleich beim ersten Mal alles richtig zu machen. Um dies zu erreichen, hat die Branche eine Reihe von Designmethoden und -werkzeugen eingeführt, unter anderem dank der herstellerübergreifenden Unterstützung für den Austausch von Bibliotheks- und Designdaten. Dieser relativ offene Datenaustausch ermöglicht sogar die Portabilität von „Regelsätzen“, die von konkurrierenden physischen Verifizierungssystemen verwendet werden. Dieser Ansatz berücksichtigt die Fertigung zwangsläufig schon früh im Designzyklus.
3. Seien Sie mutigly
Der Trend zu höherer Leiterplattenkomplexität, -dichte und -geschwindigkeit ist ungebrochen. Es gibt sogar PCB-bezogene Forschung zu Verbindungen mit Hybridkupfer und eingebetteten Polymerwellenleitern. Hinzu kommt die zunehmende Verwendung von gestapelten Gehäusen und anderen neueren Baugruppen.
In Kombination mit neuer Technologie wird die Leiterplattenherstellung noch künstlerischer werden als heute. So wie Halbleiterhersteller wie Intel, Samsung und TSMC ihr geistiges Eigentum (IP) streng schützen, um sich von der Konkurrenz abzuheben, wird dies auch weiterhin Auswirkungen auf die Leiterplattenherstellung haben. Hersteller und Bestücker werden sich weiterhin durch ihre Fertigungskapazitäten und proprietären IP-Technologien differenzieren. Mit einem vollständig vernetzten und datengestützten globalen Ökosystem aus Herstellern und Bestückern erhalten Designer sofortigen Einblick in die Produktionskapazitäten eines Herstellers oder eines Vertragsdienstleisters für die Elektronikfertigung, sobald sie einen ausgewählt haben. Abhängig von den Fähigkeiten des Zielherstellers passt sich der Designbereich an die inhärenten Regeln und Einschränkungen an, die auf sein Design angewendet werden müssen. Dieses Konzept ähnelt der Art und Weise, wie Änderungen im Dialogfeld „Drucken“ in der Vorschau angezeigt werden, wenn verschiedene Drucker ausgewählt werden. Wenn Sie einen Drucker auswählen, der Farbdruck unterstützt, ändert sich der Vorschaubildschirm zusammen mit den verfügbaren Grafikauflösungen, Seitengrößen und anderen druckerspezifischen Funktionen.
Dieses datenbasierte globale Ökosystem kann Fertigungsbewusstsein bereits in der frühen Designphase in den Produktentwicklungsprozess integrieren. Dadurch wird das Bewusstsein für Fertigungskapazitäten geschärft und die Kommunikation in späteren Phasen reduziert oder vermieden, da die Notwendigkeit einer schnellen Kommunikation über Online-Meetings oder E-Mail entfällt. Angenommen, ein Monteur fügt eine leistungsstärkere Montagelinie hinzu, erkennen die beteiligten Designer sofort, dass sie ihre Regeln und Einschränkungen entsprechend anpassen müssen.
● Stellen Sie sich vor, Sie könnten Ihren Entwurf nach Fertigstellung per Mausklick an Leiterplattenhersteller und -monteure weltweit übermitteln und dann den am besten geeigneten Lieferanten für die Umsetzung finden. Nach der Übermittlung Ihrer Datei erhalten Sie eine Liste von Unternehmen mit Anforderungen, die das Design unter Berücksichtigung von Faktoren wie Lieferzeiten, Kostenzielen, aktueller Kapazität und geografischem Standort herstellen können.
4. Fazit zum DFM in der Elektronikindustrie
Die angestrebten Ziele sind erstklassiges Design, hohe Erträge, Kostenoptimierung sowie zuverlässige Leiterplattenfertigung und -montage. Die schnelle Erkennung und Behebung von DFM-Problemen in der Designphase ist entscheidend, um die Einreichung nicht umsetzbarer Designs zu vermeiden. Die Erweiterung der traditionellen DFM-Prüfung um Echtzeit-Komponenteninformationen trägt dazu bei, überraschende Komponentenengpässe zu vermeiden, die heute viele Montagelinien kennzeichnen.
Dieses globale DFM-Bewusstsein, das auf das PCB-Design angewendet wird, bildet die Grundlage für einen Designprozess, der sich nicht nur an Designherausforderungen anpasst, sondern auch Kompromisse bei Rentabilität, Produktentwicklungsplänen und Branchenreputation vermeidet. Angesichts der zunehmenden Produktkomplexität bleibt das globale DFM-Bewusstsein eine strategisch wichtige Fähigkeit, die zur Sicherheit der Realisierung elektronischer Produkte beiträgt.
