- your quality connection

Transkript

1 De 20 största felorsakerna i designfasen av ett mönsterkort - your quality connection

2 Printline A/S har utarbetat en behändig designguide med en beskrivning av de fel och brister som är typiska i mönsterkortkonstruktörers underlag. Implementeringen av DFM ( Design For Manufacturability ) ingår i den kedja som är ett viktigt redskap för en optimering av kortets kvalitet, utvecklingskostnad och inte minst time-to-market tiden. Ett bra CAD-system är grunden till att kunna designa ett bra DFM-mönsterkort, men den avgörande faktorn ligger i konstruktörens kunskap om mönsterkortstillverkarens kapabilitet och produktionstoleranser på materialet, mönstret, uppbyggnaden, ytbehandlingar etc. Den kunskap vi löpande ackumulerar och förnyar på CAM- och produktionssidan vill vi gärna dela med våra kunder. Tag därför våra rutinerade CAM-operatörer till hjälp med att få ditt mönsterkort verifierat redan från start. Problem som upptäcks tidigt i designfasen blir både lättare, snabbare och billigare att åtgärda och de genererar inte så många följdfel. Denna guide visar en samlad översikt av de 20 största felorsakerna i designfasen, och lösningarna på hur du undviker dessa fallgropar. 2

3 Felorsak 1 Brister i mönsterkortsspecifikationen Ingen eller bristfällig mönsterkortsspecifikation, som inte utförligt beskriver alla nödvändiga fysiska data på kortet ( till exempel PCB-storlek, tjocklek, material, uppbyggnad, lagerföljd, koppartjocklek på inner- och ytterlager, ytbehandlingar, panelinformation m.m). Använd vår rekommenderade mönsterkortsspecifikation och fyll noggrant i alla öppna fält. Längst ner på formuläret kan du göra tillägg för speciella noteringar. Du finner vår mönsterkortspecifikation på:

4 Felorsak 2 Gerberfiler sänds i 274D format Dataformat sänds som Gerberfiler av typen 274D, där de separata appertur-listorna måste inläsas manuellt. Detta ger en ökad felrisk under datakonverteringen. Sänd alltid "extended gerberfil" av typen 274x, där apperturerna ligger i filhuvudet. Du kan också med fördel sända din dataöverföring i filformat ODB++, där IPC 356A nätlistor automatiskt medföljer. Mentor Graphics, Orcad Layout, Cadence Allegro med flera understödjer ODB++. Vid tveksamhet tala med din CAD-leverantör. 4

5 Felorsak 3 Bristande anvisning om kontur och spår i gerberdata Gerberfiler saknar konturkant på kortet och /eller placeringen av spår och speciella fräsningar. Sänd en konturritning med måttangivelser på kortet, definition och beskrivning av annan mekanisk bearbetning och spår. Ange till exempel i kontur/borritning spårens bredd/längd, och lägg in antingen PTH eller NPH hål i början och slut. Var uppmärksam på att eventuellt innerlager är anpassat till spåret. 5

6 Felorsak 4 Konflikt mellan mönsterkortsnormer och kunddesign, eller konflikt mellan UL-märkning och mekaniska toleranser I kundens data finns följande specifikation. "Korten skall tillverkas enligt Perfag och/eller IPC-A-600F". En första genomgång av kundens filer visar, att kortdesignen inte helt eller delvis uppfyller Perfag och/eller IPC-A-600F krav. UL-märkning av speciella laminat, och alternativa ytbehandlingar som till exempel OSP är inte möjligt. Mönsterkortstoleranser och kunddesign stämmer inte överens. När det finns stränga krav på produktion enligt en bestämd mönsterkortsnorm eller en speciell teknologiklass från IPC 600-A skall det tydligt framgå hur mönsterkortet får avvika från den definierade mönsterkortsnormen. FR4 laminat, HAL, kemiskt silver och tenn är UL-godkänt. Fråga oss om du är osäker på vilka laminat och ytbehandlingar som är UL-godkända hos Printline. 6

7 Felorsak 5 Felaktig registrering av inner- och ytterlager samt hålbild Inner- och ytterlager samt hålbild är inte rätt registrerat i förhållande till varandra. Använd till exempel siktmärken till att registrera efter. Var uppmärksam på att inte spegelvända ritningen vid output. Kontrollera eventuell output i en "gerberviewer" för filer som finns hos Printline, ( hämta hem en gratis "gerberviewer" från 7

8 Felorsak 6 NPH-hål felaktigt definierade NPH-hålen anges felaktigt i filen som genompläterade. Kontrollera att borrfiler och beskrivning är korrekt definierade. 8

9 Felorsak 7 Aspect ratio innehålls inte på minsta PTH-hålen På till exempel, ett 1,6 mm tjockt kort är minsta färdigt hål 0,2 mm vid en borr-diameter på 0,25 mm, Om borrdiametern, i detta exempel, reduceras ytterligare riskerar man att vid hålrengöring och plätering få avbrott. Följ aspect ratio designregeln när det gäller förhållandet mellan borrdiameter och borrdjup, som i praktiken är 6:1 för mekaniskt genomgående hål och 1:1 för mekaniskt borrade- och laserborrade hål. I speciella fall kan vi alternativt erbjuda pulsplätering, som kan utvidga aspect ratio för mekaniskt genomgående hål upp till 1:1. 9

10 Felorsak 8 För litet avstånd från hålkant ( alla håltyper ) till koppar på innerlager Det är risk för kortslutningar, om avstånden från hålkant till koppar på innerlager är mindre än 0,3 mm på hålet. Vid NPTH-hålen är det risk för ledarbrott vid ett avstånd mindre än 0,25 mm. Konstruera alltid ett minimumavstånd på 0,3 mm från hålkant till koppar på innerlager. I speciella fall kan konstruktören dock reducera det önskade avståndet i mindre omfattning. Fråga oss om möjligheterna, om behovet uppstår. 10

11 Felorsak 9 För liten annular ring. Om annular ring blir mindre än 0,2 mm är det risk för brott på annular ring. Konstruera alltid en minimum annular ring på 0,2 mm vid val av håldiameter och koppartjocklek ( jämför kapabilitet). I speciella fall kan konstruktören dock reducera den önskade annular ringen i mindre omfattning. Vid annular ring mindre än 0,15 mm skall " tear-dropping" användas. 11

12 Felorsak 10 För smala ledarbanor Om ledarna är mindre än 0,1 mm är det stor risk för avbrott. Konstruera alltid minimum ledare på 0,1 mm. I speciella fall kan konstruktören dock reducera den önskade ledaren i mindre omfattning. 12

13 Felorsak 11 För litet isolationsavstånd mellan ledarbanor Om isolationsavståndet är mindre än 0,1 mm är det risk för kortslutningar. Konstruera alltid ett minimum isolationsavstånd på 0.1 mm. I speciella fall kan konstruktören dock reducera det önskade isolationsavståndet i mindre omfattning. 13

14 Felorsak 12 Koppar ligger för nära vid fräsning Kortets koppararea är för nära konturen på inner- och ytterlager med risk för friläggande av koppar vid utfräsning av kortet. Dra tillbaka kopparn minimum 0,3 mm på innerlager och 0,2 mm på ytterlager i förhållande till konturen. I speciella fall kan vi dock reducera det önskade avståndet till konturen. 14

15 Felorsak 13 För liten öppning i lödstopplacken Om öppningen i lödstopplacken är mindre än 3 mil i förhållade till lödön, är det risk för misregistrering av lödstopplacken. Konstruera en öppning i lödstopplacken på minimum 3-4 mil på lödöarna, och använd endast en och samma överstorlek på alla öppningar. Selektiv anpassning av lödstopplacken är mycket tidskrävande i CAM-fasen, eftersom öppningarna varierar. I speciella fall kan konstruktören dock reducera minimum avstånden. 15

16 Felorsak 14 För smal lödstopplack mellan lödöarna Om ytan i lödstopplacken mellan lödöarna är mindre än 3 mil är det risk för att lödstopplacken förlorar vidhäftningen. Konstruera en yta i lödstopplacken på minimum 3-4 mil mellan lödön eller välj en fri öppning utan lödstopplack. 16

17 Felorsak 15 För liten bredd på linjer och text i komponenttrycket Om bredden på linjer/texten i komponenttrycket är mindre än 6 mil, är det risk för att man förlorar komponenttryck på kortet. Konstruera en bredd på komponenttrycket på minimum 6 mil. 17

18 Felorsak 16 Komponenttryck på lödöar Komponenttrycket överlappar lödöarna, och kan senare medföra lödproblem. Klipp bort komponenttrycket där det överlappar lödöarna. 18

19 Felorsak 17 Dålig balansering av kopparn Ojämn kopparfördelning på inner- och ytterlager, samt på topp- och botten kan ge olika etsningsresultat och medföra problem under lödning ( bow and twist ). Välj en balanserad area av koppar på alla lager. 19

20 Felorsak 18 Kontakter Kontakter, som är belagda med hårdguld, har inte en definierad fasning av kontaktkanten. Definiera kontaktfasningen i gerberdata exempelvis i kontur, borritning eller mönsterkortsspecifikation. Obs! Printline kan endast fasa med 45 grader. 20

21 Felorsak 19 Avståndsproblem på kantpläteringar/halvpläteringar För litet avstånd från kopparkant till kopparkant, som ger problem vid utfräsning. Konstruera ett avstånd från kopparkant till kopparkant på minumum 0,8 mm. Generellt önskar vi, att man alltid tar kontakt med Printline vid konstruktion av kantpläteringar/halvpläteringar, då omfattningen av detta har stor betydelse för produktionsmöjligheterna och priset. Manuell efterbearbetning av halvpläteringar är oftast nödvändigt och tidskrävande. 21

22 Felorsak 20 Felaktigt val av ytbehandling i mönsterkortsspecifikationen Om korttjockleken är lika med eller mindre än 0,8 mm, och kunden önskar HAL, eller har små lödöar med pitch-avstånd mindre än 0,8 mm. Båda dessa sätt ger produktionsproblem och risk för kortslutning. Plating details Finished surface plating Definiera i stället en alternativ kemisk ytbehandling som till exempel silver, tenn eller guld, är korttjockleken mindre än 0,8 mm och/eller använder pitch-avstånd mindre än 0,8 mm. Kemiskt tenn/silver Kemiskt nickel/guld

23 Noter 23

24 Kapabilitet PCB formats Max. board size End thickness of pcb Base material Gerber, Extended Gerber, HPGL, DXF, ODB++ (IPC356A netlist) 570 x 420 mm 0.4 mm mm FR4 standard types, FR4 High Frequency from all suppliers FR4 High Temperature from all suppliers High Frequency circuit materials from all suppliers Polyimide Inner layer Number of layers Max. 20 Thickness of innerlayer Min mm Conductor width on 18 µ copper foil Min mm Conductor spacing Min mm Spacing between layers Min mm Annular ring Min 0.20 mm Outerlayer Thickness of laminate + 10% Conductor width on 18 µ copper foil Min mm Conductor spacing Min mm Annular ring Min mm Finished hole size (PTH) + 75 my Finished hole size (NP) + 50 my Copper plating Min. 25 µ Mechanincal laser drill Hole (nominal) Min. 0.2 mm/0.1 mm Aspect ratio mechanical laser drill Max. 6:1/1:1 Positioning + 50 my Edge plating Edges & slides Min mm Solder mask (wet) Huntsmann Probimer Thickness Spacing width Min. 12 my Min. 50 my Component notation Pattern width Min mm Solder pads clearance Min mm Peelable mask Min. areal Ø 2.00 mm Solder pads clearance Min mm Distance mask/solder Min mm Chemical Ag (standard) Lead free H.A.L Min mm 2-50 my 25

25 Hot Air Levelling Tin/lead 63/37 Thickness 2-50 my Gold for connector Nickel Min. 5.0 µ Gold Min. 0.8 µ Chemical nickel/gold Nickel Min. 5.0 µ Gold Min µ Milling track Standard 2.40 mm Min. milling track 0.80 mm Positioning mm V-cut Angle 45 o Thickness (PCB) mm Machines/Equipment Front end Laserplotter Drilling machine Barco U-CAM Barco Silverwriter Pluritec Inspect./test equipment Barco AOI, ATG & Emma flying probe, Viking parallel tester, Inspecta X-ray for layer registration, Topsearch Perfectest, Polar Impedance Control Surface machines Plating processes HAL (Lantronic) nickel/gold is delivered from subcontractor DMS-E (conductive polymere) Horizontal HAL, Copper plating (galvano) Vertical Outerlayer (recommended) Start copper 18 µ 35 µ 70 µ Minimum rim width 4 mil 8 mil 16 mil Minimum annularring 4 mil 8 mil 16 mil Minimum rim distance 4 mil 8 mil 16 mil Innerlayer (recommended) Copper 18 µ 35 µ 70 µ Minimum rim width 4 mil 8 mil 16 mil Minimum annularring 6 mil 10 mil 18 mil Minimum rim distance 4 mil 8 mil 16 mil 26

26 Kontakter Här följer en översikt av de kontaktpersoner, direkt telefonnummer och adress till våra CAM-operatörer, som Du är välkommen att kontakta angående konstruktionsfrågor. Flemming Buhl CAM operatør Tlf: Maja Egertsen CAM operatør Tlf: Jane Heilmann CAM operatør Tlf: Niels Chr. Nielsen CAM operatør Tlf: Dorte Olsen CAM operatør Tlf: Vi vill rikta uppmärksamheten på att denna designguide är tänkt som en hjälp och vägledning till att undvika de viktigaste felen, brister och avvikelser i mönsterkortskonstruktörens underlag. Fråga oss om möjligheterna om du har speciella krav eller ändringar. copyright version1