Wir haben in letzter Zeit eine Zunahme von Designs mit Schwachstellen beobachten können und möchten dies  der Branche als warnendes Beispiel darstellen.
 
Via-Hole-Design

Stellen Sie sich vor, Sie sind Teil eines Start-up-Unternehmens. Es hat Sie ein Jahr gekostet, ein Produkt von Anfang bis Ende zu entwickeln und Sie haben Prototypen erstellt. Es gab einige Schwierigkeiten auf dem Weg, aber letztendlich ist das Endprodukt perfekt und endlich sind Sie bereit für die Serienproduktion. Sobald Sie mehrere Leiterplatten-Lieferanten für ein Angebot anfragen, stellen Sie fest, dass ein Problem im Design vorliegt, das eine Serienproduktion des Boards nicht zulässt oder zumindest nicht ohne fünffach höhere Kosten als geplant. Weswegen? Weil ein Via-Durchmesser (Durchkontaktierung) 1mil (0,025 mm) kleiner ist als das, was in vielen Leiterplatten-Fabriken effizient erreicht werden kann. Aufgrund der Dichte dieses Designs lässt sich der Via-Durchmesser nicht einfach erhöhen ohne die Mindestabstände in vielen weiteren Bereichen zu verletzen. Sie haben die Wahl: beginnen Sie bei Null mit einem Redesign oder akzeptieren Sie die überhöhten Kosten für die Spezialfertigung? Diese Situation kann für ein Unternehmen jeder Größe, nicht nur für ein Start-up, lähmend sein.

Lassen Sie uns zu dem Beispiel zurückkommen. Es gibt diesen Zwischenbereich, bei dem einige der Multilayer-Designs HDI-Attribute aufweisen ohne so weit zu gehen, Blind-, Buried- oder Microvias einzudesignen. Technisch gesehen ist es noch ein Multilayer, aber es gibt Anforderungen, die über die Machbarkeiten der meisten Multilayer-Fabriken hinausgehen und in vielen Fällen sogar über viele asiatische HDI-Fabriken. Das große Problem ist ein Dichte-Niveau, das einen Enddurchmesser der Vias kleiner 6 mil (0,152 mm) bzw. einen Bohrdurchmesser kleiner 7,87 mil (0,2 mm) erfordert. Dies stellt die untere Grenze für mechanisches Bohren in den meisten asiatischen Leiterplatten-Fabriken dar; alles darunter übersteigt die Möglichkeiten der meisten Fabriken.

NCAB und unsere Partner-Fabriken für Prototypen können mechanisch bis 4 mil (.004“) bohren, was 0,1 mm entspricht. Ein Grund für diese Untergrenze ist, dass die chinesischen Fabriken, einschließlich HMLV, auf die Serienproduktion ausgelegt sind.

Wie dieses Beispiel zeigt, handelt es sich immer um ein vorhandenes Design und fast immer um ein vorhandenes Design mit einer Dichte, deren Via-Pads unsere minimalen Bohrdurchmesser überfordern. Bei Vias (Durchkontaktierungen) geht es nahezu nie um die Aufnahme von Bauteilanschlüssen in der Hülse, sodass der Hülsendurchmesser eigentlich kein kritisches Attribut des Designs ist. Das bedeutet, dass ein Via mit beispielsweise 5 mil , 6 mil oder 7 mil (0,127, 0,152 bzw. 0,178 mm) keinen Einfluss auf die Funktionalität des fertigen Boards hat – es hilft nur, eine höhere Dichte des Designs zu erreichen. Wenn es tatsächlich Teil einer unvermeidlichen Anforderung ist, dann gut, aber in den meisten Fällen ist es absolut nicht notwendig. Der Unterschied zwischen 1 und 2 mil –  wenn kein Platz um die Pads herum vorhanden ist, um einen größeren Endlochdurchmesser, einen größeren Restring und einen größeren Bohrdurchmesser zu erlauben – die Kosten können sich leicht vervierfachen oder noch höher liegen.

Via-Hole-Design
Diese vereinfachte Grafik ist eine Draufsicht, die zeigt, was für Prototypen und Musterlieferungen erreichbar ist. Für eine kosteneffiziente Serienproduktion ist diese Via-Bohrung jedoch zu klein, um sie mit mechanischem Bohren wirtschaftlich herzustellen. Bei einer Korrektur zur Vergrößerung der Via-Bohrung muss auch das Pad entsprechend vergrößert werden und dies wirkt sich dann auch auf den Kupfer-zu-Kupfer-Abstand aus, der bereits bei seinem Minimum von 3 mil (.003“) liegt. Zwangsläufig wäre dann ein komplettes Redesign erforderlich, da dann auch die Leiterbahnen durchgängig angepasst und verschoben werden müssten.

Sprechen Sie mit Ihrem Leiterplattenlieferanten über komplexe Designs

Jedes Mal, wenn Sie ein Layout mit einem Via-Durchmesser von weniger als 6mil (0,152 mm) vorliegen haben, sollten Sie mit Ihrem Leiterplattenlieferanten sprechen, bevor Sie diesen Datensatz abschließen. Denn dies liegt im Bereich der Nicht-Herstellbarkeit in der Serienproduktion zu den niedrigsten Gesamtkosten.

Was unserer Meinung nach hier in einigen Fällen passieren kann, ist, dass der Designer nur die Design-Richtlinien eines bestimmten Leiterplattenherstellers verwendet und möglicherweise nicht erkennt, dass diese Richtlinien die Fertigungslimits des Branchendurchschnitt überschreiten. Wir raten davon ab, insbesondere bei komplexen Anforderungen. Die NCAB Group bietet Design-Richtlinien mit Durchschnittswerten für einen Branchen-Querschnitt vieler verschiedener Leiterplattenfabriken. Die Richtlinien geben auch klar an, wann ein Merkmal allgemein, moderat oder fortgeschritten ist. Mit einem solchen Hilfsmittel sind Sie gut gerüstet und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Board kosteneffizient gefertigt wird. Und was passiert wenn das Board in eine andere Fabrik verlagert werden muss? Auch hier sind Sie in einer sehr guten Position, um ohne Bedenken effektiv eine andere Fabrik für das Board zu finden.

Fazit: Wenn Sie Leiterplatten mit erweiterten Funktionen entwerfen, beziehen Sie bitte Ihren Leiterplattenlieferanten immer so früh wie möglich in den Prozess mit ein, um von Anfang an alles richtig zu machen. Eine einfache und kleine Anpassung im Design kann den Unterschied machen.