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Galvano-Simulation - unser neues Werkzeug für Entwickler
Post by  olaf on 27 Jan 2012  | Posted under Leiterplatten-Entwicklung Aufrufe:: 6035

Galvano-Simulation - unser neues Werkzeug für Entwickler

Eine Simulation der galvanischen Kupferabscheidung in der Leiterplattenfertigung

Bevor wir eine Leiterplatte produzieren, analysieren wir sorgfältig die erhaltenen Daten. So finden wir alle potentiellen Auswirkungen auf die Produktion, die gegebenenfalls die Qualität und dauerhafte Zuverlässigkeit beeinträchtigen könnten.

Bis jetzt war die Galvanik ein Feld, in dem kaum jemand in der Lage war, genau zu bestimmen, wie sich ein bestimmtes Design verhalten wird. Die Kupferschichtdicke, die auf der Leiterplatte abgeschieden wird, hängt von der Layout-Dichte ab. Ist die Dichte gering, riskieren wir einen zu starken Aufbau; ist die Dichte hoch, riskieren wir einen zu geringen Aufbau. Ein zu starker Kupferaufbau bedeutet das die Löcher der Bohrungen zu klein werden. Ein zu geringer Kupferaufbau bedeutet das die Lochwandungen zu schwach sind, so dass die Durchkontaktierungen bei der Bestückung brechen können und ihre Langzeit-Zuverlässigkeit verlieren.

Das Ziel ist eine gleichmäßige Kupferdichte und ein gleichmäßiger Aufbau über die gesamte Leiterplatte. Bei der Platzierung der Leiterplatten auf unserem Produktionsnutzen berücksichtigen wir dies so weit wie möglich. Wir können zusätzliche Kupfermuster (sog. Ausgleichsflächen) zwischen und um die Leiterplatte herum setzen, um die Dichte auszugleichen. Trotzdem sind wir auf diese Methoden beschränkt, da wir das eigentliche Design der Leiterplatte nicht modifizieren können. Dies kann lediglich der Entwickler.

Historisch gesehen gab es keine Hilfs-Werkzeuge für Entwickler, um die Kupferdichte zu bestimmen. Heute bietet Eurocircuits eine Lösung durch ein farblich gekennzeichnetes Abbild der Leiterplatte, welches die potentiellen Bereiche des Über- und Unteraufbaus von Kupfer zeigt.

Wir nutzen dafür eine spezielle Galvano-Simulations-Software, welche die Platine in kleine Zellen Aufteilt. Die Kupferdichte jeder Zelle wird mit der durchschnittlichen Kupferdichte der gesamten Leiterplatte verglichen und dieser Zelle wird dann eine Farbe zugeordnet. Eine niedrigere Kupferdichte als durchschnittlich, ist auf einer Skala von grün (durchschnittlich), über gelb und orange, bis hin zu rot eingefärbt. Je mehr rot, desto geringer die relative Dichte und um so höher das Risiko eines zu starken Kupferaufbaus in diesem Bereich. Zellen mit einer höheren Kupferdichte sind auf einer Skala von grün bis dunkelblau eingefärbt. Je mehr blau, desto größer das Risiko eines zu geringen Kupferaufbaus.

Galvano-Simulation - geringer Galvano-Index Lagenbild - geringer Galvano-Index

Mit diesen visuellen Daten gewappnet, kann der Entwickler Kupferflächen in Bereichen niedriger Dichte hinzufügen, oder große Kupferflächen reduzieren.

Zusätzlich werden wir einen Galvanoindex angeben, der die Gleichförmigkeit der Kupferdichte auf der Leiterplatte misst. Eine vollkommen gleichförmige Leiterplatte hat einen Index von 1. Das bedeutet, das keine Galvanikprobleme zu erwarten sind. Niedrigere Werte zeigen einen geringere Gleichförmigkeit und sind auf dem visualisierten Bild durch rote und blaue Bereiche hervorgehoben. Fällt der Index auf 0,8 oder weniger, ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich. Im oben gezeigten Beispiel beträgt der Galvanoindex 0,65. Die blaue, zu gering aufgebaute Fläche, ist deutlich zu sehen.

Diese neuen Werkzeuge können eine Hilfe für Entwickler sein. Das Galvanobild wird bei der Platzierung einer neuen Bestellung erstellt. Dieses Galvanobild ist Teil von "PCB Image", einer realistischen Darstellung Ihrer Leiterplatten, die wir Ihnen zusammen mit der Auftragsbestätigung senden. In naher Zukunft wird diese Simulation Teil der Funktion zur Preisanfrage werden. Wir werden eine ganze Reihe von Überprüfungen vornehmen und daraus einen Bericht erstellen. Anhand des ebenfalls erstellten Galvanobildes, kann der Designer sehen, ob er Änderungen zur Verbesserung der Gleichförmigkeit seiner Leiterplatte vornehmen kann.

Nach der Modifikation beträgt der Galvanoindex 0,95. Das Bild zeigt eine gleichförmige Kupferabscheidung.

Galvano-Simulation - guter Galvano-Index Lagenbild - guter Galvano-Index

Natürlich kann es design-bedingte Restriktionen geben, die eine weniger gleichförmige Kupferdichte unvermeidbar machen. Hierfür bereiten wir eine weitere Lösung zur Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit der fertigen Leiterplatte vor. Das Elsyca Intellitool Anodenmatrix-Projekt wird die Gleichförmigkeit des endgültigen Kupferaufbaus noch weiter verbessern.


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