Einfach gesagt bedeutet „Design for manufacturing“ (DfM), dass die Entwicklung von Schaltungen und Baugruppen unter einer zentralen Prämisse steht: Das fertig entwickelte Produkt lässt sich möglichst unkompliziert herstellen. In der Folge kommt es seltener zu Produktionsfehlern und der Produktionsprozess ist denkbar schlank. Allerdings gilt auch bei DfM das bekannte Sprichwort: „Leichter gesagt als getan“.

Mit eigenen Richtlinien systematisch vorgehen

„Ent­wick­lungs-Know-how und Fer­ti­gungs­qua­li­tät hän­gen direkt zusam­men und pro­fi­tie­ren von­ein­an­der.“ 

Es gibt eine Viel­zahl von Details, die Ent­wick­ler beim „Design for manu­fac­tu­ring“ zu beach­ten haben, wenn das Ergeb­nis rundum per­fekt sein soll – und genau die­sen Anspruch hat der Ent­wick­lungs­be­reich von Kraus Hard­ware. Die Spe­zia­lis­ten gehen sys­te­ma­tisch vor. „Um höchste Qua­li­tät zu garan­tie­ren, haben wir eigene Ent­wick­lungs­richt­li­nien“, erklärt Diplom Inge­nieur Mar­tin Wom­ba­cher, der zusam­men mit Wolf­gang Simon und Ben­ja­min Russ die Hard­ware-Ent­wick­lung bei Kraus vor­an­treibt. „Die­ses 20-sei­tige Doku­ment ent­hält zahl­rei­che Punkte, die wir je nach Anwen­dungs­fall zu beach­ten haben. Vie­les davon machen wir aus der Rou­tine her­aus von selbst. Es gibt aber auch Check­lis­ten bei bestimm­ten Pro­zes­sen.“

„Das macht nicht jedes Unter­neh­men so“
Wie umfas­send die Auf­ga­ben­stel­lung „Design for manu­fac­tu­ring“ tat­säch­lich ist, zei­gen wir hier nur bei­spiel­haft anhand von sechs The­men – man könnte diese Reihe sehr lange fort­füh­ren:

1. Lei­ter­platte: Ver­schie­den End­ober­flä­chen ste­hen zur Aus­wahl. Sie ver­hin­dern zum Bei­spiel die Oxi­da­tion des dar­un­ter lie­gen­den Kup­fers und gewähr­leis­ten die Löt­fä­hig­keit und wei­tere Eigen­schaf­ten der Lei­ter­plat­ten.
2. Lei­ter­bah­nen: Hier geht es unter ande­ren um die maxi­mal zuläs­sige Lei­ter­bahn­breite bei mini­ma­lem Lei­ter­bahn­ab­stand (in Abhän­gig­keit zur Kup­fer­di­cke der Layer) und den Abstand der Lei­tun­gen zur nächs­ten Ver­sor­gungs­lage. Durch­kon­tak­tie­run­gen und Brei­ten­än­de­run­gen bei Impe­danz geführ­ten Lei­ter­bah­nen soll­ten mög­lichst ver­mie­den wer­den.
3. Schalt­pläne: Die Richt­li­nien bei Kraus schrei­ben prä­zise vor, wel­che Ele­mente die Schalt­pläne ent­hal­ten sol­len – dar­un­ter ver­schie­dene Mar­ker für die Posi­tio­nie­rung von Eti­ket­ten oder das Befes­ti­gungs­ma­te­rial von Front­blen­den. „Diese Mar­kie­run­gen legt nicht jedes Unter­neh­men aus der Elek­tronik­pro­duk­tion so umfas­send an“, betont Wolf­gang Simon. „Sie sichern aber in viel­fa­cher Weise die Qua­li­tät der fer­ti­gen Bau­gruppe ab.“
4. Rest­ring: Die Größe der Anschluß­pads (Lands) für die jewei­li­gen Durch­kon­tak­tie­rungs­ty­pen (Vias) beein­flusst ent­schei­dend die Löt­bar­keit und Fer­ti­gungs­qua­li­tät eines Lay­outs. Sie soll­ten immer so groß wie mög­lich und so klein wie nötig sein. Dazu muss ein geschlos­se­ner Kup­fer­ring mit einer vor­ge­ge­be­nen mini­ma­len Steg­breite übrig­blei­ben – der Rest­ring.
5. Scha­blo­nen­da­ten: Bei der Erstel­lung der Scha­blo­nen­da­ten sollte eine Reihe von Punk­ten beach­tet wer­den – von For­man­pas­sun­gen und der rich­ti­gen Mate­ri­al­stärke über die Ober­flä­chen­ver­ede­lung und dem gewünsch­ten Pad-Radius bis zur Ver­mei­dung des Tomb­stone-Effek­tes. Die Qua­li­tät die­ser Daten beein­flusst ent­schei­dend, wie effi­zi­ent der spä­tere Pro­duk­ti­ons­pro­zess abläuft.
6. Fidu­cials: Dass es beim DfM nicht zuletzt immer auf extreme Prä­zi­sion ankommt, zeigt das Bei­spiel der Fidu­cials (Kup­fer­flä­chen in Rau­ten- oder run­der Form): „Der Abstand zur Lei­ter­plat­ten­kante sollte 6 Mil­li­me­ter nicht unter­schrei­ten, um ein Abde­cken der Fidu­cials durch Trans­port­klam­mern der Bestü­ckungs­ma­schine zu ver­mei­den“, heißt es hier im Doku­ment von Kraus.

Ent­wick­lungs-Know-how steht jedem Kun­den zur Ver­fü­gung
„Ent­wick­lungs-Know-how und Fer­ti­gungs­qua­li­tät hän­gen direkt zusam­men und pro­fi­tie­ren von­ein­an­der“, fasst Wolf­gang Simon zusam­men. „Denn es ist die Basis für feh­ler­freie und effi­zi­ente Her­stel­lungs­pro­zesse. Es gibt auch Kun­den, die den anschlie­ßen­den Pro­duk­ti­ons­pro­zess selbst aus­füh­ren. Sie pro­fi­tie­ren dann ebenso von unse­rem umfas­sen­den DfM-Ansatz.“

Typi­sches DfM-Bei­spiel: Um die grö­ßere Boh­rung herum befin­den sich klei­nere Durch­kon­tak­tie­run­gen. Sie gewähr­leis­ten einen bes­se­ren Wär­me­trans­port beim Löten per Löt­welle – ansons­ten würde das Lot gefrie­ren und der Lot­durch­stieg an der Durch­kon­tak­tie­rung nicht genü­gen.

Bei­spiel Ether­net-Pla­tine: Bei Kraus Hard­ware wer­den kom­plexe Lay­outs per 3D-Model­lie­rung ent­wi­ckelt.

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