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(Bild: db electronic)

Genauso entscheidend wie der Nutzenrahmen und die Genauigkeit der Außenkontur sind die Leiterplattengröße und Dicke. Zum Beispiel lassen sich Flex- Starrflex-, nicht-rechteckige oder kleine Leiterplatten ohne entsprechenden Nutzen nur schwer weiterverarbeiten.

Möglichkeiten des Leiterplattenfertigers bei der Kontur

Der Leiterplattenfertiger kann in der Regel mindestens zwei Konturbearbeitungen anbieten, die Geritzte oder Gefräste Kontur sowie die Kombination aus beiden.

  • Geritzte Kontur

Die geritzte Kontur eignet sich vor allem für rechteckige Leiterplatten und ist bei Baugruppenfertigern sehr beliebt, da sich die Leiterplatten leicht aus dem Nutzen trennen lassen. Ritzen geht aber in der Regel nur in geraden Linien und die Leiterplatte muss es auch vom Design her zulassen (größere Fertigungstoleranz, keine Bauteile über Leiterplattenkante, größerer Abstand Layout zu Leiterplattenkante).

Ritznutzen

Ritznutzen db electronic

Fräsnutzen

Fräsnutzen db electronic

Fräs-Ritz-Nutzen

Fräs-Ritz-Nutzen db electronic

  • Gefräste Kontur

Die gefräste Kontur wird bei allen nicht-rechteckigen Leiterplatten oder bei Leiterplatten mit höherer Konturgenauigkeit verwendet. Dabei werden die Leiterplatten im Nutzen mittels Stegen gehalten. Diese Stege können zusätzlich bearbeitet sein (z.B. Bruchbohrungen), um später die Leiterplatten einfacher aus dem Nutzen zu trennen. Die gefräste Kontur ist aufwendiger und je nach verwendetem Fräsdurchmesser teurer und zeitaufwendiger.

Bei Fräs-Ritznutzen kommen beide Anwendungen zum Einsatz. Dabei können Seiten mit speziellen Konturen gefräst und gerade Seiten geritzt werden. Darüber hinaus gibt es auch die Möglichkeit, Leiterplatten zu stanzen oder zu lasern. Beides wird beispielsweise bei Flex- und Starrflex-Leiterplatten eingesetzt sowie bei Großserien. Nicht zuletzt hängt die Art des Nutzens von den Möglichkeiten des Baugruppenfertigers ab, diese später zu trennen. Wichtig ist es daher zu wissen, über welche Trennmöglichkeiten der Baugruppenfertiger verfügt und welche er bevorzugt.

Anforderungen an das Leiterplattendesign

Grundsätzlich müssen alle Kupferflächen, Restringe, Pads, Durchkontaktierungen und Leiterbahnen von der Kante zurückgesetzt werden, denn Kupfer direkt an der Leiterplattenkante kann zu Spanbildung, Kurzschlüssen, Beschädigungen oder auch freigelegten, stromführenden Leiterbahnen führen. Zu nah an der Leiterplattenkante platzierte Bauelemente und Durchkontaktierungen können bei der Nutzentrennung durch mechanischen Stress beschädigt werden. Weiter muss beachtet werden, dass keine Stege im Bereich von überstehenden Bauteilen eingebracht werden. Daher sollten kritische Bereiche im Layout gekennzeichnet werden bzw. es klare Vorgaben für die Stegplatzierung geben.

Kupfer an der Leiterplattenkante. db electronic

Kupfer an der Leiterplattenkante. db electronic

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Teilweise freigelegte Leiterbahn an Ritzung. db electronic

Anbindungen für eine galvanische Vergoldung und der Platz für die Zuleitungen müssen bei der Nutzengestaltung ebenso berücksichtigt werden wie die Möglichkeiten des Leiterplattenfertigers bezüglich angefaster Steckerleisten. Bei einer THT-Bestückung sollte die Transportrichtung der Leiterplatte gekennzeichnet werden (z.B. durch einen Pfeil), da sonst Vorkehrungen wie Lotfänger nicht wirksam werden.

Bauteile zu nah am oder über dem Rand

Bauteile zu nah am oder über dem Rand; Fräs- statt Ritznutzen erforderlich. db electronic

Die häufigsten Fehler bei der Nutzengestaltung sind:

  • Nutzen zu groß oder zu klein für das Aufnahmesystem des Baugruppenfertigers
  • Zu breite oder zu schmale Stege (können nicht getrennt werden oder sind zu instabil)
  • Instabiler Nutzen durch Dicke der Leiterplatte, Abmessungen oder Gewicht der Bauteile
  • Fehlende Passermarken und Fangbohrungen im Nutzenrand
  • Falsche Platzierung von Passermarken (werden durch Aufnahmen oder Bauteile verdeckt)
  • Fehlerhafte Angaben im Datenblatt (Toleranzen passen nicht zur Nutzengestaltung)
  • Ungünstige Leiterplattenanordnung (z.B. Fräsnutzen ohne Abstände)
  • Zu geringe Nutzenränder
  • Baugruppenfertiger verfügt nicht über nötige Nutzentrennwerkzeuge

Wer ist zuständig?

Leider wird allzu oft die Aufgabe der Nutzenerstellung dem Leiterplattenfertiger übertragen. Das kann aber nur dann funktionieren, wenn alle benötigten Informationen dafür vorliegen. Hier ist eine enge Kommunikation zwischen Kunde, Leiterplatten- und Baugruppenfertiger zwingend notwendig. Ohne Spezifikationen hat der Leiterplattenfertiger seinen Fertigungsablauf und seine Auslastung im Fokus und ist nicht verantwortlich für Probleme bei der späteren Weiterverarbeitung. Muss ein Nutzen aufgrund von Verarbeitungsproblemen nachträglich geändert werden, kann das unter Umständen Kosten in Höhe eines kompletten Neuanlaufs nach sich ziehen. Das bedeutet konkret:

  • erneute Datenaufbereitung sowie neue Filme Leiterplattenfertiger
  • neuer E-Test-Adapter, bzw. E-Test-Programm
  • neue Programme Baugruppenfertiger
  • neue Schablone(n)

Mindestangaben für die Nutzenerstellung

Um einen Nutzen zu erstellen benötigt der Leiterplattenfertiger mindestens diese Angaben:

Nutzenskizze

Nutzenskizze als Minimalanforderung. db electronic

  • Nutzengröße (Mindest- sowie Maximalgröße)
  • Definition der Nutzenränder (an welchen Seiten und wie breit?)
  • Definition der Passermarken (Anzahl, Art, Größe, Position?)
  • Definition der Fangbohrungen (Anzahl, Größe, Position?)
  • Definition der Schlechtmarken (Anzahl, Art, Größe, Position, wie zu markieren?)
  • Bei vorgegebenem Kundennutzen: darf der Leiterplattenfertiger zusätzlich eigene Passermarken und Fangbohrungen einbringen?

Diese Angaben kann nur der Baugruppenfertiger vorgeben.

Was sind die Kostentreiber bei der Leiterplattenfertigung?

Der Preis der Leiterplatte wird maßgeblich durch folgende Faktoren bestimmt:

  • Fräswege, Anzahl und Art der Stege
  • Fräsdurchmesser, je kleiner desto teurer
  • Fertigungstoleranz
  • Zusätzlicher Materialeinsatz (Breite der Nutzenränder / Abstände der Leiterplatten im Nutzen)
  • Schlechtteile im Nutzen (X-OUT) erlaubt oder nicht?
  • Anzahl der Fertigungszuschnitte (Auslastung der Produktionsnutzen/Sondermaterial)
  • Mix- oder Kombinutzen

Was sind die Kostentreiber bei der Baugruppenfertigung?

Der Preis der Baugruppenfertigung wird maßgeblich durch diese Faktoren bestimmt:

  • Handling – der Baugruppenfertiger möchte die maximale Leiterplattenanzahl bei einer minimalen Anzahl von Nutzen für die kürzeste Durchlaufzeit haben
  • Vereinzeln der Leiterplatten – welchem mechanischen Stress darf die Leiterplatte ausgesetzt werden? Welche Trennmöglichkeiten bestehen?
  • Manuelle Nacharbeit (Beseitigung von Stegresten, manuelles Bauteilhandling)
  • Zusätzliche Hilfssysteme (z.B. Träger für Flex- und dünne Leiterplatten)

Allerdings ist und bleibt der größte Kostentreiber eine mangelhafte Kommunikation!

Über db electronic

Seit 1990 beschäftigt sich db electronic Daniel Böck mit der Herstellung und dem Vertrieb von Leiterplatten für die Elektronikindustrie. Zum Produktportfolio gehören neben ein- und zweiseitigen Leiterplatten in Standard- oder Spezialausführung, Multilayer mit unbegrenzter Lagenzahl mit und ohne Impedanzkontrolle, Flex- und Starrflex-Leiterplatten, Heat-Sink-Leiterplatten (Alu-Kern), sowie Sacklochbohrungen, vergrabene Bohrungen, Fein- und Feinstleiterschaltungen, Spezialbearbeitungen, Cross-Over-Technik.

Dipl.-Ing. Martin Sachs

(Bild: db electronic)
Vertrieb Büro Frankfurt, db electronic Daniel Böck GmbH, Ehringshausen

(pg)

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