Ein PCB-Layout kann elektrisch vollständig korrekt sein und trotzdem Schwierigkeiten in der Fertigung verursachen. Gerade bei dicht bestückten Leiterplatten entscheiden kleine geometrische Details darüber, ob sich Komponenten problemlos platzieren, löten, prüfen oder später nacharbeiten lassen.
Zu geringe Abstände zwischen Bauteilen, ungünstige Bauhöhen oder eine kritische Nähe zu Testpunkten fallen dabei häufig erst spät auf. Genau deshalb lohnt es sich, Komponenten bereits während des Design Reviews gezielt aus DFM-Sicht zu untersuchen.
Mit der Component Analysis in PCB-Investigator lassen sich solche Risiken strukturiert prüfen und auffällige Bauteile gezielt identifizieren.
Warum Bauteilabstände mehr sind als eine Layoutfrage
Bei der Platzierung von Komponenten geht es nicht nur darum, ob zwei Bauteile geometrisch nebeneinander passen. Für die spätere Fertigung können unterschiedliche Abstandsarten relevant sein.
PCB-Investigator unterstützt unter anderem Prüfungen wie:
- Abstand von Bauteilkontur zu Bauteilkontur
- Abstand von Pad zu Bauteilkontur
- Abstand von Pad zu Pad
- Abstand von Bauteilkontur zur Board-Kontur
Damit lassen sich verschiedene Fertigungsrisiken gezielter bewerten als mit einer einzigen pauschalen Clearance-Regel. Neuere Versionen der Component Analysis unterscheiden diese Abstandsarten ausdrücklich.
Ein Bauteil kann beispielsweise ausreichend Abstand zu einem benachbarten Gehäuse haben, während dessen Pads sehr dicht an angrenzende Strukturen heranreichen. Für Lötprozess, Inspektion oder Nacharbeit kann genau dieser Unterschied relevant sein.
Unterschiedliche Bauteile brauchen unterschiedliche Regeln
Nicht jedes Package stellt dieselben Anforderungen an die Fertigung.
Ein kleiner Widerstand benötigt andere Freiräume als ein hoher Elektrolytkondensator, ein großer Steckverbinder oder ein komplexes IC-Gehäuse. Deshalb können Komponenten in der Component Analysis beispielsweise nach Package oder Höhe gefiltert werden.
Zusätzlich lässt sich der gewünschte Mindestabstand individuell festlegen. So können Regeln gezielt an die eigenen Fertigungsbedingungen oder internen DFM-Vorgaben angepasst werden.
Das ist besonders hilfreich, wenn bestimmte Komponenten bewusst strengere Abstandsanforderungen erfüllen sollen als der Rest des Designs.
Bauhöhe frühzeitig berücksichtigen
Auch die Höhe eines Bauteils kann eine Rolle spielen.
Hohe Komponenten können beispielsweise den Zugang zu benachbarten Bereichen erschweren oder bei späteren Prozessschritten zu Konflikten führen. Durch eine Filterung nach Bauhöhe lassen sich solche Komponenten gezielt auswählen und separat analysieren.
Dadurch wird aus einer allgemeinen Abstandsprüfung eine deutlich realistischere Bewertung des tatsächlichen Assemblierungsprozesses.
Pins in die Analyse einbeziehen
Bei Bedarf können auch die Pins der Komponenten in die Prüfung einbezogen werden.
Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn nicht nur Gehäusekonturen, sondern die tatsächlichen Anschlussbereiche für die Bewertung relevant sind. Gerade bei feinen Pitch-Abständen oder komplexen Packages kann dadurch genauer beurteilt werden, ob benachbarte Strukturen ausreichend Freiraum besitzen.
Sind Bauteile zu nah an Testpunkten?
Ein besonders praxisnaher Anwendungsfall ist die Prüfung von Abständen zwischen Komponenten und Testpunkten.
Für ICT- oder andere kontaktierende Prüfverfahren muss ausreichend Platz vorhanden sein, damit Testnadeln zuverlässig aufgesetzt werden können. Sind hohe oder große Komponenten zu nah am Testpunkt platziert, kann der mechanische Zugang eingeschränkt werden.
Mit der Component Analysis lassen sich gezielt entsprechende Packages beziehungsweise Testpunkte auswählen und prüfen, welche Komponenten einen definierten Mindestabstand unterschreiten.
Auch bei der automatischen Testplanung spielt der Abstand zu benachbarten Komponenten eine wichtige Rolle: Bei ICT-Systemen werden Nadelpositionen entsprechend definierter Mindestabstände zu Komponenten und anderen Testnadeln erzeugt.
Passt das reale Bauteil überhaupt zum CAD-Package?
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Frage, ob die im CAD hinterlegte Package-Geometrie tatsächlich zum realen Bauteil passt.
Genau dafür bietet PCB-Investigator die Component Placement Analysis. Sie prüft, ob das MPN-Package einer Komponente zum im CAD-Design verwendeten Package passt.
Die dafür benötigten realen Package-Informationen können unter anderem aus der EasyLogix Part Library (EPL) stammen. Die EPL stellt physikalische Modelle und Package-Informationen für eine große Zahl elektronischer Bauteile bereit und ergänzt damit die reinen CAD-Daten um reale Bauteilabmessungen.
Zusätzlich unterstützt der Package Expert dabei, passende Packages für vorhandene Footprints zu finden. Dabei werden unter anderem Pin-Positionen miteinander verglichen, um ein passendes Package mit 2D- und 3D-Informationen zuzuordnen.
So entsteht eine deutlich realistischere Grundlage für die Fertigungsanalyse: Statt ausschließlich mit idealisierten CAD-Konturen zu arbeiten, können reale Package-Daten in die Bewertung einfließen.
Das ist besonders relevant, wenn Footprints über längere Zeit wiederverwendet wurden, Bauteildaten aus unterschiedlichen Quellen stammen oder sich Package-Varianten äußerlich nur geringfügig unterscheiden.
Denn selbst wenn die Abstände zwischen CAD-Konturen formal korrekt aussehen, kann ein tatsächlich größeres oder anders geformtes Package später trotzdem zu Platzierungsproblemen führen.
Wiederholbare DFM-Checks statt manueller Einzelprüfungen
Ein weiterer Vorteil liegt in der Wiederverwendbarkeit der Prüfeinstellungen.
Definierte Werte und Filter können gespeichert und für spätere Analysen erneut verwendet werden. Dadurch lassen sich wiederholbare Prüfprozesse aufbauen, statt Mindestabstände und Filter bei jedem Projekt neu konfigurieren zu müssen.
Gerade wenn verschiedene Designs nach denselben internen Fertigungsregeln beurteilt werden sollen, verbessert das die Konsistenz der Reviews.
Ergebnisse dokumentieren und weitergeben
Die erkannten Auffälligkeiten müssen nicht ausschließlich innerhalb von PCB-Investigator ausgewertet werden.
Ergebnisse der Component Analysis können als Excel- oder Textdatei exportiert und damit beispielsweise an Layout, Fertigung oder Qualitätssicherung weitergegeben werden.
Zusätzlich können Ergebnisse der Component Analysis in den Design Report aufgenommen werden. Damit lassen sich Analyseergebnisse zusammen mit weiteren wichtigen PCB-Parametern in einer gemeinsamen Dokumentation zusammenführen.
Component Analysis als Teil eines DFM-Workflows
Die Component Analysis betrachtet vor allem Risiken rund um Bestückung und Komponentenplatzierung. Sie ergänzt damit andere DFM-Prüfungen in PCB-Investigator.
Während beispielsweise die Bare Board Analysis Leiterbahnbreiten, Kupferabstände, Bohrungen oder Restringe untersucht, konzentriert sich Component Analysis auf die spätere Assembly. Die Kombination beider Analysen ermöglicht dadurch eine umfassendere Beurteilung der Fertigbarkeit eines Designs.
Fazit
Fertigungsprobleme entstehen nicht immer durch offensichtliche Designfehler. Häufig sind es kleine Abstände, unerwartete Bauteilabmessungen oder ungünstige Positionen, die später Bestückung, Löten, Test oder Nacharbeit erschweren.
Mit der Component Analysis in PCB-Investigator lassen sich Komponenten nach Package und Höhe filtern, verschiedene Mindestabstände prüfen, Pins und Testpunkte berücksichtigen und kritische Bereiche gezielt untersuchen.
So können Fertigungsrisiken bereits während des Design Reviews sichtbar gemacht werden – bevor sie erst auf der Bestückungslinie oder in der Qualitätsprüfung auffallen.
