Ihre PCB sieht in der CAD-Software perfekt aus. Simulationen bestehen. Komponentenauswahl überprüft. Dann sendet die Fertigung sie rot markiert mit Verstößen zurück, oder schlimmer - Boards fertigen gut, fallen aber während des Tests aus. Diese Probleme verschwenden Wochen und Tausende an Nacharbeit. Professionelles Engineering erkennt Probleme, bevor sie zu teuren Katastrophen werden.
HILPCB Engineering-Services überbrücken die Lücke zwischen elektrischem Design und Fertigungsrealität und optimieren gleichzeitig Leistung, Fertigbarkeit und Kosten.
Warum PCB-Designs ohne Engineering-Review scheitern
Die meisten Designfehler lassen sich auf die gleichen Grundursachen zurückführen. Designer optimieren für Funktionalität, verpassen aber Fertigungseinschränkungen. CAD-Tools kennzeichnen grundlegende Verstöße, können aber kontextspezifische Probleme nicht erkennen. Niemand validiert, dass das Design in der realen Welt tatsächlich funktioniert, bis es zu spät für eine einfache Reparatur ist.
Die häufigen Fehlerpunkte
Die Fertigung lehnt Designs ab wegen Leiterbahnabstandsverletzungen, unzureichenden Landeflächen oder Lötmaskenproblemen, die standardmäßige Designregelprüfungen verpassen. Hochgeschwindigkeitssignale fallen bei Konformitätstests durch, weil Impedanzberechnungen Fertigungstoleranzen ignorierten. Komponenten überhitzen, weil Thermomanagement ein Nachgedanke war. Board-Abmessungen passen nicht in Gehäuse, weil mechanische Koordination nie stattfand.
Engineering-Review während der Designphase erkennt diese Probleme, wenn Reparaturen einfach sind. Nachdem Boards gefertigt sind, kostet Nacharbeit 10-50× mehr als die vorbeugende Problemlösung. Unser Team überprüft Designs innerhalb von 24 Stunden und identifiziert kritische Probleme, die sofortige Aufmerksamkeit benötigen, versus Optimierungen, die Kosten oder Leistung verbessern.
DFM-Analyse, die tatsächlich Fertigungsprobleme verhindert
Das Hinzufügen von "DFM-Check" zu Ihrer Bestellung garantiert keine Fertigbarkeit. Zu verstehen, was Hersteller tatsächlich prüfen - und was sie auslassen - hilft Ihnen, sinnvolle Anforderungen zu spezifizieren, die Produktionsverzögerungen verhindern.
Was Standard-DFM-Prüfungen verpassen
Die meisten automatisierten DFM-Tools verifizieren grundlegende Abstandsregeln und kennzeichnen offensichtliche Verstöße. Sie verpassen kontextspezifische Probleme, die echte Produktionsausfälle verursachen. Ein 6-mil-Leiterbahnabstand könnte automatisierte Prüfungen bestehen, aber aufgrund von Ätzvariationen auf Außenlagen zu Ausbeuteproblemen führen. Landeflächen, die auf dem Bildschirm angemessen aussehen, brechen während des Bohrens, wenn Toleranzstapelung berücksichtigt wird.
Umfassende DFM-Überprüfung beinhaltet
- Leiterbahngeometrieanalyse unter Berücksichtigung schichtspezifischer Fertigungsfähigkeiten (Außenlagen: 6/6 mil, Innenlagen: 4/4 mil Minimum)
- Landeflächenberechnungen einschließlich Bohrtoleranzen, Registrierungsgenauigkeit und Plattierungsdickenvariationen
- Via-Seitenverhältnis-Verifikation zur Verhinderung von Plattierungsfehlern (10:1 Maximum für Durchkontaktierungen, HDI-Microvias für engere Designs)
- Lötmasken-Design-Review sicherstellend, dass keine Splitter unter 4 mil abbrechen während der Verarbeitung
- Panel-Optimierungsanalyse zeigt, wie Board-Abmessungen die Stückkosten beeinflussen
- Materialkompatibilitätsverifikation für besondere Anforderungen wie RF-Designs oder Hochtemperaturanwendungen
Unsere Ingenieure überprüfen gegen tatsächliche PCB-Fertigungsfähigkeiten unserer Einrichtung, nicht generische Lehrbuchregeln. Wir erklären, warum Verstöße wichtig sind, und liefern spezifische Korrekturen, nicht nur "repariere dies" ohne Kontext.
Die Panel-Optimierungsmöglichkeit
Standard-Panels messen 18×24 Zoll. Designs, die leicht über halbe Panel-Größe liegen, verschwenden teuren Platz - eine 13-Zoll-Board-Länge versus 12-Zoll bedeutet halb so viele Boards pro Panel, Verdoppelung der Kosten. Kleine dimensionale Anpassungen ergeben oft dramatische Einsparungen. Wir analysieren Ihre Board-Abmessungen und schlagen Optimierungen vor, die Größenanforderungen mit Fertigungseffizienz abwägen.
Hochgeschwindigkeits-Design-Probleme, die Sie erst beim Testen sehen
Signalintegritätsprobleme zeigen sich erst, wenn Boards Konformitätstests oder Feldversuchen unterzogen werden. Bis dahin erfordert die Reparatur ein komplettes Redesign. Engineering-Analyse während der Designphase identifiziert Probleme durch Simulation, bevor Hardware existiert.
Wann Signalintegritäts-Engineering kritisch wird
Digitale Signale über 100 MHz verhalten sich als Übertragungsleitungen, bei denen PCB-Geometrie Erfolg oder Misserfolg bestimmt. USB 3.0 bei 5 Gbps, HDMI, Ethernet und PCIe erfordern alle Impedanzkontrolle und ordnungsgemäßes Rückleitungspfadmanagement. Macht man es falsch, reflektieren Signale und erzeugen Timing-Verletzungen und Bitfehler.
Die Impedanzkontroll-Realität
Die Spezifikation von "50-Ohm-Leiterbahnen" macht sie nicht zu 50 Ohm. Tatsächliche Impedanz hängt von Leiterbahnbreite, Dielektrikumsdicke, Kupfergewicht und Materialeigenschaften ab - alle Fertigungsschwankungen unterworfen. Designs müssen Toleranzen berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Impedanz innerhalb der Spezifikationsgrenzen bleibt (typischerweise ±10 %).
Wir berechnen die genaue Leiterbahngeometrie basierend auf Ihrem Stackup und berücksichtigen:
- Kupferplattierungsdickenvariation (±0,3 mil typisch)
- Dielektrizitätskonstantentoleranz (±10 % für Standard-FR4)
- Dielektrikumsdickenvariation (±10 % für Prepreg, ±5 % für Core)
- Leiterbahnbreitenätzvariation (±1 mil)
Impedanztests während der PCB-Fertigung verifizieren tatsächliche Werte. Ohne ordnungsgemäße Designberücksichtigung von Toleranzen fallen Testergebnisse oft außerhalb der Spezifikationen.
Differentielle Paar-Routing-Anforderungen
USB, HDMI und andere differenzielle Schnittstellen benötigen konstanten Abstand und enge Längenanpassung. Abstand bestimmt differenzielle Impedanz, während Längenfehlanpassung Schiefe zwischen positiven und negativen Signalen erzeugt. Anforderungen variieren je nach Schnittstelle:
- USB 3.0: 90 Ω ±10 %, <0,5 mm Längenfehlanpassung
- HDMI: 100 Ω ±10 %, <0,25 mm Längenfehlanpassung
- PCIe Gen3: 85 Ω ±10 %, <0,3 mm Längenfehlanpassung
- Ethernet 1000Base-T: 100 Ω ±10 %, <0,5 mm Längenfehlanpassung
Wir liefern Routing-Richtlinien, spezifisch für Ihren Stackup und Signal-Anforderungen, abgestimmt mit der PCB-Design-Implementierung.
Thermomanagement, bevor Komponenten ausfallen
Leistungsdissipation erzeugt Wärme. Ohne ordnungsgemäßes thermisches Design überschreiten Komponenten Temperaturbewertungen und fallen aus - manchmal während anfänglicher Tests, oft nach Wochen im Feld, wenn Garantiekosten multiplizieren.
Thermisches Design beginnt mit Leistungsbudget
Berechnen Sie Leistungsdissipation für jede Komponente, die signifikante Wärme erzeugt. Prozessoren, Leistungshalbleiter, Hochstromleiterbahnen benötigen alle thermische Analyse. Sperrschichttemperatur muss unter maximalen Bewertungen mit angemessener Marge für Zuverlässigkeit bleiben.
Thermische Via-Arrays extrahieren Wärme
In Komponentengehäusen erzeugte Wärme muss irgendwo transferiert werden. Thermische Vias unter thermischen Pads bieten niederohmige Pfade zu internen Kupferebenen oder gegenüberliegenden Kühlkörpern. Via-Anzahl und Platzierung bestimmen thermischen Widerstand.
Für Leistungsbauteile, die 2-5 W dissipieren, spezifizieren wir typischerweise:
- 20-30 thermische Vias, 12 mil Durchmesser
- Direkt unter thermischem Pad in Array-Muster platziert
- Abstand verhindert Lötdrahtziehen während des PCB-Assemblierungs-Reflow
- Verbunden mit großem Kupferbereich für Wärmeverteilung
Schweres Kupfer für Hochstromanwendungen
Standard-1-unzen-Kupfer handhabt ~1 A pro mm Breite, bevor akzeptabler Temperaturanstieg überschritten wird. Netzteile und Motorantriebe benötigen oft 5-20 A, erfordern 2-unzen, 3-unzen oder schwereres Kupfer. Wir berechnen erforderliche Leiterbahnbreiten basierend auf Strompegeln, Umgebungstemperatur und akzeptablem Temperaturanstieg, dann spezifizieren wir geeignete Kupfergewichte.
Engineering-Prozess und Lieferumfang
Engineering-Support beginnt mit Design-Datei-Überprüfung. Wir akzeptieren alle Hauptformate - Altium, Cadence, KiCAD, Eagle oder Gerber-Dateien. Native Design-Dateien ermöglichen gründlichste Analyse, aber wir arbeiten mit dem, was Sie haben.
24-Stunden-Standardüberprüfung beinhaltet
- Vollständige DFM-Analyse mit markierten Zeichnungen, die spezifische Probleme zeigen
- Impedanzverifikation für kontrollierte Impedanzdesigns
- Thermische Bewertung, die potenzielle Problembereiche kennzeichnet
- Kostenoptimierungsempfehlungen
- Klare Erklärungen, warum Probleme wichtig sind und wie sie zu reparieren sind
Komplexe Designs, die detaillierte Signalintegritätssimulation oder thermische Modellierung erfordern, dauern 2-3 Tage. Wir liefern vorläufiges Feedback sofort für zeitkritische Punkte.
Erweiterte Engineering-Services
Über Standard-DFM-Review hinaus bieten wir an:
- Signalintegritätssimulation und -optimierung
- Thermische Modellierung und Kühlkörper-Dimensionierung
- Leistungsverteilungsnetzwerkanalyse
- Layer-Stackup-Design und -Optimierung
- Komponentenauswahl und Verfügbarkeitsüberprüfung
- Design-for-Test-Beratung
Unsere Ingenieure arbeiten als Erweiterung Ihres Teams und bieten spezialisiertes Fachwissen ohne Overhead von Vollzeitpersonal. Vom Prototyp durch Produktion unterstützen wir Ihren Erfolg. Besuchen Sie www.hilpcb.com/de/, um Ihre Engineering-Bedürfnisse zu besprechen.