Der Begriff DFM (Design For Manufacturing) bezieht sich auf den Prozess, durch den ein Produkt mit dem spezifischen Zweck entworfen wird, seine Herstellung zu vereinfachen, um ein besseres Produkt zu geringeren Kosten zu produzieren. Idealerweise sollte DFM bereits in der Anfangsphase des Projekts angewandt werden und das gesamte Produktentwicklungsteam und nicht nur die Hardware-Designer einbeziehen.
Mit dem Fortschreiten des Projekts durch die verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus wird jede Änderung immer wichtiger und kostspieliger (jede Änderung macht sie komplexer und teurer), bis zu dem Punkt, an dem die Umsetzung besonders schwierig werden kann. Auf der anderen Seite ermöglicht die Anwendung von DFM in den frühen Phasen der Leiterplattenentwicklung alle möglichen Modifikationen schnell und zu den geringstmöglichen Kosten durchzuführen, wobei die ursprüngliche Leistung des Produkts erhalten bleibt.
Technologie spielt in vielen Aspekten unseres Lebens eine Schlüsselrolle: Smartphones, angeschlossene Uhren, angeschlossene Geräte, angeschlossene Autos... sie alle nutzen intelligente Technologie und Konnektivität. Diese und viele andere Produkte erfordern immer komplexere gedruckte Schaltungen, die zu den geringsten Kosten, in kürzester Zeit und mit hoher Qualität hergestellt werden müssen.
Da die Leiterplattenherstellung in mehrere Stufen unterteilt ist und um größere Probleme bei der Herstellung (DFM) zu vermeiden, muss im Vorfeld sichergestellt werden, dass eine Leiterplatte nicht von Designproblemen betroffen ist. Während der Entwicklungsphase müssen sich die Konstrukteure mit elektrischen Randbedingungen auseinandersetzen, wie dem Wert der beteiligten Spannungen und Ströme, dem Stromverbrauch und dem Wärmemanagement.
Bei der tatsächlichen Nutzung spielen jedoch andere Faktoren eine Rolle, wie z. B. die Genauigkeit oder Toleranz der Maschinen zur Herstellung von Leiterplatten und die Eigenschaften der verwendeten Materialien. DFM bezeichnet genau den Prozess, mit dem das PCB-Layout organisiert werden kann, um seine Durchführbarkeit zu gewährleisten. Nehmen Sie zum Beispiel einen Restring oder den Kupferpelletbereich, der nach dem Bohren eines Lochs in ihm verbleibt. Die Größe des Rings wird von der Kante des Pads bis zum Rand der Bohrung gemessen und stellt einen grundlegenden Parameter beim Design der Leiterplatte dar, da die darauf abgeschiedene Metallisierung eine elektrische Verbindung auf beiden Seiten ermöglicht.
Bei Mehrschichtplatten müssen die verbleibenden Ringe mit ausreichender Überlappung ausgerichtet werden, um eine Verbindung zwischen verschiedenen Schichten zu ermöglichen. Eine perfekte Ausrichtung gibt es nur in der Theorie: Selbst die modernsten Laserbohrer können nicht 100% genau sein. Das DFM-Verfahren stellt sicher, dass die Breite des Rings eine leichte Fehlausrichtung zwischen den Lagen erlaubt, ohne die elektrische Verbindung zu beeinträchtigen.
PCB-Designer führen oft ein Verfahren durch, das Design Rule Check (DRC) genannt wird. Aber ist es nach der erfolgreichen Durchführung der RDC auch notwendig, DFM durchzuführen? Ja, weil die beiden Verfahren tatsächlich unterschiedlich sind und notwendig sind, um mit der PCB-Produktion zu beginnen. Der RDC ist in der Tat ein automatischer Analyseprozess, der das Projekt mit den von der Gießerei auferlegten Regeln vergleicht. Diese Regeln definieren die minimalen physikalischen Anforderungen an die Leiterplatte, Schichten und Verbindungen, die die Systemleistung beeinflussen können.
Der Zweck des RDC ist es, eventuelle Diskrepanzen oder Fehler aufzudecken. Das DFM hingegen identifiziert alle Aspekte, die während des PCB-Herstellungsprozesses zu Problemen führen können: Wenn der DRC-Prozess einen Fehler feststellt, ist dieser auf jeder Kopie der PCB vorhanden. Die Probleme der DFM hingegen können nur bei bestimmten Einheiten auf der Leiterplatte und selbst nach einer langen Produktionszeit auftreten.
Obwohl die Herstellungsstandards für PCBs von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein können, müssen bestimmte allgemeine DFM-Regeln befolgt werden, bevor ein Herstellungsprozess angewendet wird. Um ein PCB-Design für fertigungsreif zu erklären, müssen bestimmte grundlegende DFM-Prinzipien angewendet werden. Hier ist eine Liste der wichtigsten Richtlinien: