Know-How

Technologien

Geballtes Know-How im PCB-Layout ist eine der Kernkompetenzen von tecnotron. Schlüssel hierzu ist die langjährige Erfahrung eines schlagkräftigen Teams von Leiterplattendesignern, in dem ein intensiver Wissens- und Erfahrungsaustausch an der Tagesordnung steht.

Ein enger Kontakt mit Leiterplattenherstellern sowie regelmäßige Schulungen und Weiterbildungen erhalten den technologischen Vorsprung.

Somit sind die Layouter bei tecnotron auf alle aktuellen Herausforderungen im Leiterplattendesign bestens vorbereitet, z.B. auf folgenden Gebieten:

  • High Speed, schnelle Digitaltechnik, Hochfrequenztechnik
  • HDI - Feinstleitertechnologie
  • High Power
  • Starrflexible, semiflexible und flexible Leiterplatten

Die störungsfreie Übertragung von Highspeedsignalen über moderne Bussysteme wie zum Beispiel LVDS, Ethernet, PCIe, DDR RAM oder HDMI, erfordern einen genau spezifizierten und mit dem Leiterkartenhersteller abgestimmten Lagenaufbau. Um ein optimales Routingergebnis zu erhalten, konzipieren die Experten bei tecnotron Lagenaufbau und Leiterbahnstrukturen mit leistungsfähiger Software.

Zu unsere Kernkompetenzen im High Speed Design zählen:

  • Designs mit hohen Übertragungsraten bis 12.5 GBit/s
  • Entflechtung impedanzdefinierter Datenbusleitungen (z.B. LVDS, Ethernet, PCIe, DDR3, SATA, HDMI oder USB)
  • Methoden zum Längenabgleich (siehe Beispiele in Abbildung 3 und 4)
  • Konzeption von komplexen Multilayer Lagenaufbauten mit bis zu 20 Lagen
  • Impedanzberechnung mittels „Polar Speedstack“ mit realer Materialdatenbank
  • Optimierung der Impedanzen (Wellenwiderstände) für alle gängigen Leiterbahnstrukturen mittels numerischer Verfahren (Field Solver Polar Si8000m) unter Benutzung verschiedener Beeinflussungsmodelle (Abbildung 1 und 2 zeigt beispielhaft die Auslegung einer impedanzkontrollierten edge coupled offset stripline in einem Multilayer)
  • Abstimmung eines optimalen/kostenoptimierten Aufbaus mit dem Hersteller schon in der Startphase des Designs
  • Verwendung spezieller HF-Materialien (z.B. Panasonic MEGTORN, Isola I-Tera, Isola FR408HR)
  • EMV-gerechte Designs (Elektromagnetische Verträglichkeit)
  • Sicherstellung der Signalintegrität (Minimierung von Signalverzerrung und Cross-Talk)

Für besonders hohe Integrationsdichten finden bei tecnotron folgenden Technologien Verwendung:

  • Feinstleiterstrukturen bis 0.075mm
  • Mikroviatechnologie in allen Varianten (buried, staggered vias, filled & plugged vias)
  • Realisierung komplexer Fanouts z.B. für fine-pitch BGA's unter Verwendung verschiedener Routingtechniken: dogbone Struktur, via-in-pad, stacked bzw. staggered mircrovias, NSMD pads
  • Design nach IPC Designrichtlinien

Bei Anwendungen mit hohen Strömen, hohen Spannungen und hohen Verlustleistungen müssen besondere Vorkehrungen, z.B. bezüglich Stromtragfähigkeit und Thermal-Management getroffen werden. In den letzten Jahren wurden bei tecnotron viele erfolgreiche PCB Designs für Schaltnetzteile, Linearregler und Leistungsmodule realisiert und somit ein breites Wissen in folgenden Themengebieten aufgebaut:

  • Hohe Ströme bis 100A Dauerstrom und 120A Spitzenstrom
  • Verwendung von Sondertechnologien wie:
    • bonding technology, cavities, embedded components, embedded dies
    • Dickkupfer, Inlets
    • Copper-Invar-Copper (CIC), MetalCore- und Heatsinkaufbauten
  • Sicherstellung der Power-Integrität (Berechnung zu Stromtragfähigkeit, DC Drop)
  • Thermal-Management bei hohen Verlustleistungen durch geeignete Wärmeabfuhr (z.B. thermal vias)
  • Sicherstellung der IPC-konformen Lötbarkeit (Bsp. Anbindung an Masseflächen über thermal spokes)
  • Designs mit Ex-Anforderungen (DIN EN 50014 / 50020)
  • Design nach IPC-2152

Die Verwendung von flexiblen Leiterplattenmaterialen erlaubt die optimale Ausnutzung des im Gerät vorhandenen Bauraums, vermeidet komplizierte Kabelverbindungen und macht elegante 3D-Lösungen möglich - Eine neue Dimension von Leiterplatte. Hier lassen die Konstrukteure bei tecnotron ihrer Kreativität freien Lauf. Besonders gefragt sind die Vorteile der Flex-Technologie in der Medizinelektronik sowie der Mess- und Sensortechnik. Alle angefertigten Layouts sind konform mit der aktuellen Designrichtlinie für flexible Leiterplatten, der IPC-2223.

Designprozess

Die bei tecnotron erstellten Designs sind konform zu gängigen Standards für Industrie oder Raumfahrt, z.B. IPC-2221 (Basisrichtlinie Leiterplattendesign), IPC-2222 (starre Leiterplatten), IPC-2223 (flexible Leiterplatten), IPC-2152 (Stromtragfähigkeit), IPC-2226 (HDI) für die Industrie oder ECSS Richtlinien für die Raumfahrt. Darüber hinaus haben Sie die Möglichkeit Ihre spezifischen Design- und Fertigungsanforderungen einfließen zu lassen. Bei Bedarf erhalten Sie kompetente Beratung zu kostenoptimierter Leiterplattentechnologie. Nach der Definition des Lagenaufbaus und der Technologieauswahl zu Beginn des Designprozesses erfolgt unmittelbar die Abstimmung der Materialverfügbarkeit und Fertigbarkeit mit ausgewählten Partnern aus der Leiterplattenfertigung. Dabei hat sich bei tecnotron eine Second-Source-Philosophie etabliert. Auf Wunsch übernimmt tecnotron für Sie das Bibliotheksmanagement, erstellt Datenblätter für Biegebauteile, etc.

Der gesamte Layoutprozess erfolgt in intensiver Abstimmung mit dem Kunden. Regelmäßige Reviews und Telefonkonferenzen sind hier an der Tagesordnung. Auf jeden Fall erhalten Sie aber nach Platzierung und Routing die Daten zu Review und Freigabe.

Bei anspruchsvollen Layouts werden standardmäßig umfangreiche Designvorgaben und Constraints berücksichtigt. Diese werden meist unmittelbar über die Design Rule Einstellungen und Constraints Editoren im PCB-System berücksichtigt und über die DRC-Funktionen (Design Rule Check) schon während des Layoutprozesses geprüft.

Dokumentation nach Kundenwunsch, optimale Nutzenerstellung und die Erzeugung professioneller Fertigungsunterlagen runden den Designprozess ab.

Schnittstellen zu Fertigung, Kunden und Lieferanten

Da das PCB Layout nur eines der vielen Rädchen auf dem Weg zur qualitativ hochwertigen Baugruppe ist, steht bei tecnotron immer der Gesamtprozess im Fokus. So hat sich z.B. die Philosophie des fertigungsoptimierten Designs etabliert.

Die Leiterplattenkonstrukteure beraten Sie hinsichtlich kostenoptimierter Design- und Fertigungstechnologien und berücksichtigen kundenspezifische Fertigungsanforderungen. Hier liegt das Augenmerk vor allem auf folgenden Punkten:

  • Sicherstellen der IPC-konformen Lötbarkeit
  • Professionelle Fertigungsunterlagen im Gerber- oder ODB++ Format
  • Berücksichtigung besonderer Anforderungen des Lötverfahrens, Strukturierung der Pastenmaske (z.B. bow tie Struktur)
  • Nutzenoptimierung der Fertigungspanels
  • Vermeidung von TCE-Probleme bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Leiterplatte und Bauteile
  • Design for Testability & Inspectability
  • Erstellen von Testcoupons, IST (Interconnect Stress Test)
  • Berücksichtigung der geplanten elektrischen Tests
  • Optimierung für automatische optische Inspection (AOI)
  • Röntgenoptimierte BGA-Designs
  • 3D-Bauraumprüfung über .idf, .step .iges Daten der Baugruppe