Lotbrücken-Kurzschlüsse verstehen: Backen Sie Ihre Plätzchen und essen Sie sie auch

Plätzchen auf einem Backblech

 

 

Ich liebe es zu backen. Besonders um die Feiertage herum hat es etwas Therapeutisches und Aufregendes, wenn man Plätzchen backt und diese dann zu Partys mitbringt. Was ich besonders mag, ist, den rohen Plätzchenteig zu essen. Das eigentliche Ausrollen oder Löffeln der Plätzchen auf das Backblech, um dann darauf zu warten bis sie fertig gebacken sind, ist dagegen eine Herausforderung in Sachen Zurückhaltung und Langeweile. Wenn ich die Geduld verliere, versuche ich, möglichst viele Plätzchen auf einem Blech unterzubringen. Das Resultat ist natürlich ein einziges, riesiges Plätzchen, das ich dann leider ganz alleine essen muss.

 

Ob Sie sich Vorstellung von viel zu vielen Plätzchen hingeben oder sich einfach nur eine bequemere Möglichkeit wünschen, mit Ihrem beschränkten Platz klarzukommen – das Ziel ist es doch stets, Ihr Backblech so zu belegen, dass sie nicht ein ganzes Tablett voller Plätzchen entsorgen müssen. Wenn Sie schon die Zeit zum Backen aufwenden, sollten Sie sie auch essen können. Dies sollte eigentlich für viele andere Dinge gelten, oder nicht?

 

Leider verwandelt sich mein PCB durchs Überladen nicht einfach in ein Plätzchen. Nein, ungeduldig zu sein und sich nicht an die Platzbeschränkungen zu halten, kann hier wesentlich kostspieliger sein als nur einen Schwung Plätzchen zu vermasseln. Größe und Komplexität sind wichtige Faktoren, die die PCB-Herstellungskosten beeinflussen. Noch wichtiger ist allerdings, dass überladene Designs zu Fehlfunktionen und PCB-Kurzschlüssen führen können. Wenn es Ihnen gelingt, Ihr Design so zu koordinieren, dass es sich im Rahmen der Platzbeschränkungen effektiv umsetzen lässt, können Sie viel Geld und Zeit sparen (und wahrscheinlich auch verdienen), das Sie dann besser mit anderen Dingen verbringen können (zum Beispiel mit dem Essen von mehr Plätzchen).

Elektrische Kurzschlüsse

Das häufigste Problem bei hochdichten Designs sind häufige elektrische Kurzschlüsse. Es ist eine traurige Tatsache (oder eher eine unbequeme Wahrheit?), dass elektrische Kurzschlüsse vorkommen können, egal wie gut Sie Ihr PCB entworfen haben. Lotbrücken sind wahrscheinlich, solange Sie ein hochdichtes Design haben. Allerdings sind High-Density-Designs angesichts der steigenden Anforderungen an PCBs oft unumgänglich.

 

Wenn man die Größe der Pads und die Entfernungen zwischen ihnen reduziert, befindet sich zwangsläufig mehr Lotpaste auf weniger Raum. Diese Paste läuft dann mit größerer Wahrscheinlichkeit über die von der Schablone vorgegebenen Bereiche hinaus und bildet Lotbrücken zu benachbarten Pads. Ebenso wie beim unbeabsichtigten Backen eines riesigen Plätzchens kann man dies nur verhindern, indem man genügend Platz zwischen den Pads lässt, um sie vor Überläufen ihrer Nachbarn zu schützen. Das bedeutet nicht, auf Fehlschlag hin zu entwerfen, sondern eher, Designressourcen in das Verständnis von Kurzschlussrisiken und den richtigen Umgang mit ihnen zu investieren.

 

 

Mann beobachtet qualmenden Ofen.

Ihre PCBs und Bauteile zu überhitzen, ist genauso schlimm wie verbrannte Plätzchen, aber das erneute Anfertigen ist wesentlich kostspieliger.

 

Herstellung

Andere Herstellungsphasen können ebenfalls schwieriger sein, wenn es um hochdichte PCB-Designs geht. Schablonenprobleme erhöhen das Risiko der Lotbrückenbildung besonders bei dichten Gruppierungen kleiner Bauteile. Bei hoher Bauteildichte ist das Risiko für verschmierte Lotpaste oder Fehlausrichtung am höchsten, was in nicht ausreichendem Abständen resultiert. Diese Abstände befähigen Ihr PCB-Design, die Bildung von Lotpastenbrücken zu vermeiden. Ohne diese Zwischenräume sind Lotbrücken ebenso wahrscheinlich wie die daraus resultierenden Kurzschlüsse.

 

Die Genauigkeit der Pick-and-Place-Maschinen schränkt die Dichte, die Sie in Ihrem PCB-Design verwenden können, ebenfalls ein. Wenn die Genauigkeit der Maschine sehr hoch ist, gibt Ihnen dies mehr Flexibilität beim Platzieren Ihrer Bauteile. Bedenken Sie ebenfalls die Werkzeugbestückung der Pick-and-Place-Maschine. Die Einsatzwerkzeuge können über den Rand des Bauteils hinausreichen, was die Platzierung dicht gepackter oder kleiner Bauteile erschwert.

 

Je nachdem, in was für einer Wohnung ich lebe, brauche ich einen Tritthocker, um an das, was ich in den obersten Schränken eingelagert habe, heranzukommen. Dies mag zwar meine Geschwindigkeit beim Plätzchenbacken verringern, hält mich aber letztendlich nicht vom Backen ab. Die Bauteilhöhe wird ebenfalls zum Problem, wenn die Pick-and-Place-Maschine nicht an den Bereich neben einem höheren Bauteil herankommt, wie im Falle von Widerständen neben Steckleisten. Stellen Sie sich vor, Sie verzieren ein Plätzchen und legen riesige Marshmallows darauf, und anschließend müssten sie mit feinem Zuckerguss darauf zeichnen, ohne das Plätzchen zu bewegen. Ich esse das Plätzchen meist schon vor dem Dekorieren, aber mein PCB kann ich  nicht einfach aufessen.

 

Marshmallow-Schneemannplätzchen

Unterschiedlich hohe Bauteile machen Plätzchen so kompliziert wie PCBs

 

Inspektion, Nacharbeiten und Reparaturen

Nach der Herstellung ist es mit den Herausforderungen hochdichter Designs noch keineswegs vorbei. Die Inspektion ist noch anspruchsvoller, weil die Kanten von Bauteilen nicht ohne weiteres zu sehen sind, wenn sie sich in engen Abständen befinden, wie es bei hochdichten Designs der Fall ist. Möglicherweise sind Sie durch das Betrachten von Lötstellen und das Verifizieren von Abstandshöhen geblendet. Wenn Sie verschiedene Höhen haben, könnten die Bauteile gegenseitig die Sicht blockieren.

 

Diese Probleme in einem hochdichten Design zu finden, ist auch nicht das ganze Problem, denn wenn Bauteile so nah beieinander liegen, können Sie auf andere Prozesse treffen, die das Arbeitstempo drosseln oder sogar ihre ganz eigenen Fehler verursachen. Möglicherweise müssen Sie Bauteile entfernen, um an diejenigen Bauteile zu kommen, die Sie reparieren müssen. Doch selbst mit der kleinsten Pinzette und der ruhigsten Hand wird ein erneutes Erhitzen von Teilen der Leiterplatte mit Sicherheit das Lot neu schmelzen lassen und Rückstände verursachen. Außerdem müssen Sie möglicherweise nahe Bauteile vor Wärme schützen, da insgesamt weniger Raum zur Ableitung der Wärme vorhanden ist.

Betriebsbedingte Abstandsvorgaben

Abgesehen von irgendwelchen Szenarien mit Fehlern, Brücken oder Kurzschlüssen werden die Bauteilabstände zunächst von den betrieblichen Vorgaben festgelegt. Es gibt formelle Vorgaben für Bauteilabstände. Die meistzitierte ist IPC-D-279, Abschnitt 3.3.9, aber es gibt auch Herstellerempfehlungen wie diese Tabelle von OCM, oftmals für bestimmte Gehäuse oder Anwendungen. Sobald Sie es mit verschiedenen Bauteilen und Gehäusearten zu tun haben, sind die Spezifikationen oft nicht umfassend genug, um alle notwendigen Richtlinien zu stellen.

 

Die Vorgaben für Bauteilabstände hängen von der Funktion der Leiterplatte, den Betriebsparametern und der Umgebung ab. Bedenken Sie die Isolationsanforderungen  (im Hinblick auf Spannung, Funkstörungen oder EMV) nach, bevor Sie Abstände zu minimieren versuchen. Sie könnten sonst die Lebenszeit des gesamten Produkts verkürzen und eventuell noch Sicherheitsprobleme heraufbeschwören, nur um vorneweg einige Kosten einzusparen. Eventuell haben auch Handhabungs‑ und Sicherheitsanforderungen Einfluss auf die Kantenabstände. Auf den ersten Blick könnte diese Abstände als eine gute Möglichkeit erscheinen, Platz zu sparen, aber das Reduzieren dieser Puffer könnte katastrophale Auswirkungen auf die Lebensdauer Ihrer Leiterplatte haben.

 

Löffel und Schüssel mit verschüttetem Zuckerguss

Verschütteter Zuckerguss ist lecker. Verschüttete Lotpaste ist katastrophal.

 

Über all die anderen Informationen hinaus, die Sie beim Design im Blick behalten müssen, können die Bauteilabstände und das Einkalkulieren von Lotbrücken-Kurzschlüssen als eine unangenehme Aufgabe erscheinen. Vertrauen Sie dem Rat eines Menschen, der oft das Vorheizen des Ofens vergisst: ich verstehe, wie schwierig es ist, mehrere Anweisungen im Kopf zu behalten. Aber wenn Sie hochdichte Designs erstellen, nutzen Sie Altium Designer mit seiner robusten Entwurfsregelprüfung. Sie haben damit die Sicherheit, dass die Sperrflächen und weitere physische Restriktionen für Bauteile alle beachtet werden. Außerdem lassen sich Herstellerregeln importieren, um vor dem Design die Kompatibilität zu prüfen.

 

Dies alles und viele weitere großartige Designwerkzeuge können Ihnen zur Verfügung stehen, um Ihr Leben als Designer einfacher zu machen. Mehr über Lotbrücken-Kurzschlüsse und Bauteilabstände können Sie erfahren, wenn Sie heute mit einem Experten von Altium reden.

 

 

 

 

 

Previous Article
Streifen Sie Ihre Schuhe ab: Tipps für modulares Design zur Obsoleszenz-Verwaltung
Streifen Sie Ihre Schuhe ab: Tipps für modulares Design zur Obsoleszenz-Verwaltung

Vermeiden Sie unzureichende Unterstützung bei Ihren modularen Designs und lernen Sie hier, wie Sie sich Ums...

Next Article
Arbeiten nach Rezept im PCB-Design: Die PCB-Fertigungszeichnung
Arbeiten nach Rezept im PCB-Design: Die PCB-Fertigungszeichnung

Die PCB-Fertigungszeichnung, ein Muster der verschiedenen Elemente, die für eine gute Zeichnung zur Produkt...