Fertigungsgerechtes Design und Fertigungsgerechte Daten aus der Sicht des Leiterplatten-Herstellers

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1 Fertigungsgerechtes Design und Fertigungsgerechte Daten aus der Sicht des Leiterplatten-Herstellers Copyright (C) 2000 by: L. Zitzmann GmbH und die EDA-EXPERTEN Alle Rechte vorbehalten! Nachdruck oder die Verbreitung in elektronischer Form auch auszugsweise ist ohne schriftliche Genehmigung der L. Zitzmann GmbH oder der EDA- EXPERTEN untersagt! 1

2 Vorwort: Diese Informationen sollen dazu beitragen, die Kommunikation zwischen Layouter und Leiterplattenfertigung zu verbessern, Rückfragen und damit Verzögerungen und zusätzlichen Zeitaufwand bei der Datenvorbereitung für die Fertigung zu vermindern. Durch bessere und vollständige Informationen sparen Sie Zeit und Kosten. Wir haben hier viele Punkte aufgeführt, die uns bei unserer täglichen praktischen Arbeit aufgefallen sind und die häufig Rückfragen erforderlich machen. Die angegebenen Werte wurden in Zusammenarbeit mit der Electronic-Gerätebau D. Walter GmbH in Wolnzach zusammengestellt. L. Zitzmann GmbH 2

3 Bohrungen: Bohrer-Durchmesser Kleinster möglicher Bohrdurchmesser 0,2 mm (entspricht 0,1 mm durchkontaktiert) Größter möglicher Bohrdurchmesser 5,0 mm (durchkontaktiert) Mindestabstand von Bohrung zu Bohrung 0,3 mm Restringbreite: Bauteil-Bohrungen mindestens 0,2 mm Vias mindestens 0,15 mm Bauteil-Bohrungen werden in der Regel um 0,15 mm größer gebohrt, damit nach dem Kupferaufbau für die Durchkontaktierung das gewünschte Endmaß nicht unterschritten wird. Bei Vias ist das nicht erforderlich, da die Verringerung des Enddurchmessers durch den Kupferaufbau keine Rolle spielt. Für Vias reicht ein Restring von 0,15 mm. Dadurch kann ein kleinerer Pad- Durchmesser realisiert werden und es ist mehr Platz für Leiterbahnen verfügbar. Es ist sinnvoll, ein Bohrtool nur für Vias zu verwenden! Falls tatsächlich Vias und Bauteile-Pins den gleichen Bohrdurchmesser haben (es gibt inzwischen auch Bauteile mit 0,4 mm Bohrdurchmesser), sollten trotzdem zwei unterschiedliche Tools verwendet werden. Man erreicht das durch die Eingabe eines nur sehr wenig abweichenden Bohrdurchmessers für die Bauteilepins in der Bibliothek des CAD-Systems (z. B. Vias 0,4 mm, Bauteilepins 0,405 mm). 3

4 NDK-Bohrungen: (Nicht Durch-Kontaktiert) Das verwendete Bohrtool soll nur für NDK-Bohrungen eingesetzt werden. Dann genügt auch ein Bohrfile für NDK und DK. Die Unterscheidung erfolgt durch die entsprechende Kennzeichnung in der Tool-Tabelle. Für NDK-Bohrungen sind keine Pads in den Gerberdaten für die einzelnen Lagen erforderlich (ausgenommen Negativ-Planes). Blind and Buried Vias: Es ist ein eigenes Bohrfile für jede Lagenkombination erforderlich! Lagenkombination Bohrung Lage 1 zu Lage 2 Bohrung Lage 1 zu Lage 4 Dateiname DR_1_2.drl DR_1_4.drl Ratio Bohrtiefe / Bohrdurchmesser: Das Verhältnis Bohrungstiefe zu Bohrungsdurchmesser darf 1:1 nicht überschreiten! z. B. eine 0,3 mm Bohrung kann max. 0,3 mm tief gebohrt werden. Schlitze und Aussparungen können wie folgt im Bohrfile eindeutig definiert werden (mit einem separaten Tool folgende Bohrung definieren): Dieses Werkzeug darf nur für die Schlitzbohrung und nicht für andere Bohrungen eingesetzt werden. Der Bohrdurchmesser entspricht der Breite des Schlitzes. Schlitze können DK oder NDK sein. Schlitz-Länge min. 1,00 mm max. 10,00 mm Schlitz-Breite min. 1,00 mm max. 5,00 mm 4

5 Bohrinformation: Für die verzögerungsfreie Abwicklung in der Fertigung ist eine vollständige Tool-Tabelle von großer Bedeutung. Sie sollte immer als Datei zusammen mit allen anderen Daten angeliefert werden. Das nachstehende Beispiel zeigt, welche Informationen auf jede Fall enthalten sein müssen: Werkzeug-Nr. Durchmesser Anzahl der Toleranz Bohrungen Kommentar 1 0,3 mm 4896 Vias 2 0,6 mm ,0 mm 116 (-0,5 mm) 4 1,15 mm 85 (+0,5 mm) 5 3,2 mm 4 NDK 6 6,0 mm 1 NDK 7 3,2 mm 2 Schlitze mit DK Auf keinen Fall ein Werkzeug mit T0 definieren! Werkzeug-Nummern von T1 T999 sind frei wählbar! Beim Bohrdurchmesser immer den Enddurchmesser der fertigen Bohrung angeben! Normale Toleranzen für Bohrungen: durchkontaktierte Bohrungen nicht durchkontaktierte Bohrungen +/1 0,15 mm + / - 0,15 mm Wünschen Sie Bohrungen ohne Durchkontaktierung bzw. nur Plus- oder nur Minus-Toleranzen, bite wie im obigen Beispiel in der Tool-Tabelle angeben. Stehen keine Angaben über DK oder NDK in der Tabelle, werden alle Bohrungen und Schlitze durchkontaktiert! 5

6 Format der Bohrdaten: Wir empfehlen folgende Parameter-Einstellungen: Parameter Wert Bedeutung Integer Digits 3 Zahlen vor dem Komma Decimal Digits (Fraktional) 3 Zahlen nachdem Komma Units Metric Maßeinheit Zero Suppression Leading führende Nullen unterdrücken Format Sieb & Meier 1000 oder 3000 verwendete Steuerung Koordinaten absolut absolute Werte Wir empfehlen dringend, metrische Bohrdaten mit drei (3) Dezimalstellen nach dem Komma auszugeben. Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Gerberdaten in Mill (1/1000 Zoll = 0,0254 mm) vorliegen. Die Bohrungen können sonst durch Rundungsdifferenzen asymetrisch zum Pad- Mittelpunkt liegen. Es können auch alle anderen gängigen Formate von Bohrdaten verarbeitet werden. In diesem Fall fügen Sie bitte eine Information über die verwendeten Parameter bei! Leiterbahnbreiten und Mindestabstände: Leiterbahnbreiten Endkupferstärke 35 µm Endkupferstärek 70 µm min. 0,100 mm min. 0,200 mm Mindestabstände: Leiterbahn / Leiterbahn / Pad Pad / Pad Leiterbahn Endkupfer 35 µm 0,100 mm 0,100 mm 0,100 mm Endkupfer 70 µm 0,150 mm 0,150 mm 0,150 mm 6

7 Abstand zur Leiterplattenkante: Allgemein gefräste Kontur geritzte Kontur min. 0,5 mm min. 0,8 mm Multilayer-Innenlagen Power-Plane negativ Power-Plane positiv Signal-Innenlagen min. 2,00 mm Rand einbringen (mit etwas Überstand nach außen) min. 2,00 mm Rand einbringen normal wie bei Außenlagen Texte: Strichstärke bei Text in Kupferlagen Strichstärke bei Bestückungsdruck min. 0,15 mm (besser 0,20 mm) min. 0,20 mm (besser 0,20 mm) Lötstop-Masken: Verbreitern min. 0,1 mm; max. 0,25 mm im Durchmesser Die optimale Verbreiterung ist je nach Verfahren und Mindestabständen unterschiedlich. Im Zweifelsfall die Gerberdaten für den Lötstop ohne Verbreiterung anliefern, der Hersteller verbreitert nach Bedarf Um die Produktionssicherheit beim Schwall-Löten zu erhöhen, sollten die Vias im Lötstop nicht freigespart werden! 7

8 Sonstige Punkte: Wenn Sie auch die nachfolgenden Punkte beachten, vermeiden Sie Rückfragen und mögliche Fehlerquellen und sparen damit Zeit und Kosten! Beschriftung Jede Filmlage mit einer Beschriftung versehen (kann auch außerhalb der Leiterplatte sein) Nullpunkt Alle Filmlagen und das Bohrprogramm mit dem gleiche Nullpunkt ausgeben! Passer-Marken Für eine genaue Lagendeckung außerhalb der Platine drei (3) Passer-Marken mit Bohrung asymetrisch versetzt anordnen! Spiegeln Bei der Datenausgabe keine Lagen spiegeln Herstellerzeichen / UL-Kennung Platz vorsehen und Lage angeben Schnittkanten, Ausfräsradien usw. nicht in Leiterbildfilmen oder im Bestückdruck, sondern auf einer eigenen Lage oder im Lötstopfilm markieren! 8

9 Fräs- und Bohrpläne: Als Gerber-, PDF- oder HPGL-Files mitliefern! Gefaxte Pläne sind häufig schlecht lesbar. Wird kein Fräsplan erstellt, müssen die Kontur und eventuelle Ausklinkungen oder Ausfräsungen in den Gerberdaten auf einem eigenen Layer oder im Lötstop vorhanden sein! Muster eines Fräs- und Bohrplanes: Koordinaten werden in CAD- und CAM-Systemen als X- und Y-Wert eingegeben! Sind diese Werte im Fräsplan bereits angegeben, sinken der Zeitaufwand und die Fehlermöglichkeiten! 9

10 Dateien und Dateinamen: jede Lage als einzelne Datei ausgeben! (nicht mehrere Lagen in eine Datei) Beispiele für selbsterklärende Dateinamen: Lötpastenfilm Bauteilseite abc123.pab abc123_pab.ger Abziehbarer Lötstoplack Bauteilseite abc123.azb abc123_azb.ger Bestückungsdruck Bauteilseite abc123.bdb abc123_bdb.ger Lötstopmaske Bauteilseite abc123.smb abc123_smb.ger Leiterbild Bauteilseite abc123.lbs abc123_lbs.ger Leiterbild Innenlage 1 abc123.il1 abc123_il1.ger bei Multilayern: Leiterbild Innenlage 8 abc123.il8 abc123_il8.ger Leiterbild Lötseite abc123.lls abc123_lls.ger Lötstopmaske Lötseite abc123.sml abc123_sml.ger Bestückungsdruck Lötseite abc123.bdl abc123_bdl.ger Abziehbarer Lötstoplack Lötseite abc123.azl abc123_azl.ger Lötpastenfilm Lötseite abc123.pal abc123_pal.ger Bohrdaten abc123.drl abc123.drl Bohrinformationen abc123.dri abc123_dri.rep Fräsdaten abc123.frs abc123_frs.drl Falls derartige Dateinamen nicht möglich sind, muß eine Beschreibung der Dateien mitgeliefert werden! Datenkomprimierung: Zur Verringerung des Volumens und wegen der Datensicherheit können Sie die Daten mit einem der üblichen Packprogramme (WinZIP, PKZip, LHA) packen und auch ein Paßwort vergeben! Verschicken Sie kein.exe- oder.com-dateien! Bei immer mehr Servern werden solche Dateien zum Schutz vor Viren automatisch und ohne Nachfrage gelöscht! 10

11 Das Gerber-Format: RS274-D und RS-274-X (extended) Wir empfehlen folgende Paramter-Einstellungen: Parameter Wert Bedeutung Integer Digits 2 Zahlen vor dem Komma Decimal Digits (Fraktional) 4 Zahlen nachdem Komma Units English (Inch) Maßeinheit Zero Suppression Leading führende Nullen unterdrücken Format RS274-D oder RS274-X Variante des Gerberformats Koordinaten absolut absolute Werte Es können auch andere Parameter verarbeitet werden! In diesem Fall fügen Sie bitte beim Format RS274-D eine Information über die verwendeten Einstellungen bei. Beim Format RS274- X sind diese Informationen im Output-File enthalten! Die Blenden-Tabelle: Bei einer Datenausgabe im Format RS274-D ist es zwingend erforderlich, die Informationen über Form und Größe der Blenden beizufügen. Eine Blendentabelle kann wie folgt aussehen: D-Code Width Hgt/ID Shape Qty Position Size X Size Y RND SQR OBLONG ANNUL RECT LINE 1575 Es können D-Codes von D10 D9999 zugewiesen werden! Vermeiden Sie D-Codes mit Size 0 Vermeiden Sie das Vermischen von Einheiten (Inch oder mm) 11

12 Die Besonderheiten des Formats RS274-X Parameter Blenden-Informationen sind in der Datei enthalten sind in der Datei enthalten Rasterpolygon (G36, G37): In diesem Modus werden Flächen nicht mit Linien ausgefüllt. Es werden nur die Eckpunkte des Polygons definiert, das füllen erfolgt automatisch durch den Photo-Plotter. G36 = Beginn von Koordinaten eines Rasterpolygons G37 = Ende von Koordinaten eines Rasterpolygons Vorteil: Geringere Daten-Menge, exaktere Flächen z. b. zwischen Pins bei Power-Planes Aperture-Makros: Sonder-Symbole werden in die Datei als Makro eingefügt (z. B. auch bei Rotation von SMD-Bauteilen anders als 90 ) Circular-Interpolation (I, J): In diesem Modus werden Kreise und Kreisbögen nciht als Segment ausgegeben sondern durch Angabe des Mittelpunktes und zwei Punkten auf dem Umfang definiert. Vorteil: Geringere Daten-Menge, exaktere Kreise und Kreisbögen Achtung: Wenn Sie diesen Modus verwenden, sollten Sie doe Gerberdaten bei Units English mindestens mit vier (4) Dezimalstellen (besser 6 Dezimalstellen) nach dem Komma ausgeben! Es können sonst durch Rundungsdifferenzen größere oder kleinere Kreisbögen entstehen, die möglicherweise bei Planes zu Kurzschlüssen führen! 12

13 Design-Rule-Check Same Net Nicht alle CAD-Systeme erkennen Abstandsfehler im gleichen Netz! Das kann zu Lötbrücken oder auch zu Fehlfunktionen bei High-Speed-Boards führen! Wenn Sie diese Checkmöglichkeit haben, sollten Sie diese auf jeden Fall nutzen. Falls nein, kann dieser Check auch mit Gerber-Daten (z. B. ACT ECAM-II) durchgeführt werden. Wenden Sie sich im Zweifelsfalle an Ihren Hersteller. 13

14 Marker für SMD-Bestückung Bei maschineller SMD-Bestückung sind Marker als Bezugspunkte für den Bestückautomaten erforderlich Marker: Der Marker kann ein rundes Pad mit 2 mm Durchmesser sein (manche Hersteller bevorzugen auch eine andere Form z. B. ein Doppelkreuz) Die Marker müssen frei von Lötstoplack sein. Bei doppelseitiger SMD-Bestückung müssen die Marker auf beiden Seiten angebracht werden. Die Positionen können unterschiedlich sein. Anzahl der Marker: Es sollen möglichst drei (3) Marker in das Layout eingebracht werden. Sollten aus Platzgründen nur zwei (2) Marker möglich sein, sind diese diagonal mit größtmöglichem Abstand zu setzen. Position der Marker: Bei Verwendung von drei (3) Markern dürfen diese nicht auf einer geraden Linie liegen, da sonst keine Korrektur der Scherung und eines Verzugs in X- und Y-Richtung durchgeführt werden kann! 14

15 Leiterplatten-Kontur Die beiden Längsseiten müssen geradlinig sein. Kleine Einfräsungen oder Ausklinkungen nach innen sind zulässig. Bei diesen beiden Längsseiten müssen vom Leiterplattenrand aus mindestens 3 mm frei von SMD- Bauteilen sein. Auch die Marker dürfen nicht in diesem Bereich plaziert werden. Sind diese Punkte auf Grund des Layouts nicht realisierbar, muß bei kleinen Platinen ein Bestücknutzen erstellt werden. Bei großen Platinen wird ein zusätzlicher Steg angebracht, der nach der Bestückung entfernt wird. Bemaßung der Marker Die Koordinaten der Marker sollen auf einer Skizze oder in den Gerberdaten vermerkt sein: 15

16 Für Ihre Notizen: 16