PCB-DFM-Checkliste: Gerber-Daten vor Angebot und Serie

2021 fragte ein globaler Tier-1-Anbieter fuer elektronische Verbindungstechnik ein Hochvolumenprogramm an: 600,000 units per year, Cat6a PCB und Lieferung als CIF Gdańsk (Sea transport). Das Projekt scheiterte nicht an Kupferpreisen oder Fertigungskapazitaet, sondern an fehlenden Gerber- und Fertigungsdaten. Ohne freigegebene technische Dateien konnte kein belastbares Angebot entstehen.

PCB-DFM ist die Pruefung eines Leiterplattendesigns auf Fertigbarkeit, bevor Material bestellt, Werkzeuge programmiert oder Serienpreise zugesagt werden. Gerber-Daten sind Fertigungsdaten, die Kupferlagen, Loetstoppmaske, Bestueckungsdruck und Konturen einer Leiterplatte beschreiben. NC-Drill-Daten sind Bohrdaten, die Durchmesser, Positionen, metallisierte und nicht metallisierte Bohrungen fuer die Leiterplattenfertigung festlegen.

Dieser Leitfaden richtet sich an Entwicklungsingenieure, Einkaeufer und NPI-Teams, die ein Design aus der CAD-Freigabe in ein belastbares PCB-Angebot bringen muessen. Die konkrete Frage lautet: Welche DFM-Daten braucht ein Fertiger, damit ein Angebot, ein Musterlos und eine spaetere Serie auf denselben Annahmen stehen? Passende interne Vertiefungen finden Sie bei unseren Leistungen fuer PCB-Fertigung, PCB Assembly, Prototype PCB und im Artikel zur PCB-Panelization.

Fuer die Standardsprache nutzen wir im Werk unter anderem IPC-A-600 fuer Leiterplatten-Akzeptanz, IPC-6012 fuer starre Leiterplatten und IPC-J-STD-001 fuer Loetprozessanforderungen. Als oeffentlich erreichbare Referenzen eignen sich die Uebersichten zu IPC in der Elektronikfertigung, ISO 9000 Qualitaetsmanagement und der International Electrotechnical Commission. Verbindlich bleiben im Projekt die Kundenspezifikation, Zeichnungsrevision und vereinbarte IPC-Klasse.

“Bei einem Jahresbedarf von 600,000 units per year ist ein fehlendes Gerberpaket kein administratives Detail. Ohne Drill-Tabelle, Stackup und IPC-Klasse kann ich weder Panelnutzen noch Ausschussrisiko oder Loetprozess sauber kalkulieren.”

Hommer Zhao

Gruender & CEO, WellPCB

Warum DFM vor dem Angebot beginnt

Viele Teams behandeln DFM wie eine Pruefung nach der Bestellung. Das ist zu spaet. Ein Fertiger kann zwar eine grobe Preisindikation auf Basis von Lagenzahl, Flaeche und Menge geben, aber diese Zahl sagt wenig ueber Serienrisiken aus. Kritische Parameter wie 75 um Reststeg zwischen Bohrung und Kupfer, 90 um Loetstoppmaskensteg oder 0,20 mm mechanische Konturreserve entscheiden, ob das Board Standardprozess bleibt oder in eine teurere Sonderfreigabe faellt.

Im Cat6a-Fall war die Anfrage kommerziell attraktiv. Die fehlenden Gerber blockierten aber jede technische Plausibilisierung: keine Impedanzgeometrie, keine Bohrmatrix, keine Panelabmessung, keine Kupferverteilung, keine Testcoupon-Vorgabe. Bei 600,000 units per year haette schon 0,03 Euro verdeckter Mehrpreis pro Board 18.000 Euro Jahresabweichung erzeugt. Genau deshalb muss die DFM-Schleife vor der finalen Lieferantenauswahl laufen.

Bohrdaten und Kupferabstaende bestimmen frueh, ob ein PCB-Design im Standardprozess bleibt.

Welche Dateien in ein belastbares PCB-Anfragepaket gehoeren

Ein gutes Anfragepaket hat technische Eindeutigkeit. Fuer die nackte Leiterplatte benoetigen wir Gerberdaten, NC-Drill, Drill-Map, Board-Outline, Stackup, IPC-Klasse, Materialwunsch, Kupferdicke, Finish, Panelvorgabe und elektrische Testanforderung. Fuer PCBA kommen BOM, Pick-and-Place, Bestueckungszeichnung, Polaritaetsmarken, Reflow-Grenzen, Pruefpunkte, Firmwarestand und Verpackungsanforderung dazu.

Besonders haeufig fehlen drei Dinge. Erstens die Bohrtabelle mit metallisierten und nicht metallisierten Bohrungen. Zweitens der kontrollierte Stackup fuer Impedanznetze. Drittens eine Zeichnung, die Toleranzen, Finish, IPC-Klasse und Sonderanforderungen auf derselben Revision sammelt. Ohne diese drei Dateien muss der Fertiger raten. Raten ist in der Serienfertigung kein Prozess, sondern ein spaeter Aenderungsantrag.

DFM-Vergleich: Welche Daten welche Entscheidung ausloesen

Die folgende Tabelle zeigt, welche Eingangsdaten wir vor Angebot oder NPI-Freigabe pruefen. Die Zahlen sind typische Entscheidungsgrenzen aus der Fertigungspraxis; die finale Grenze haengt von Material, Lagenzahl, Kupferdicke und IPC-Klasse ab.

Wie Standards praktisch in die DFM-Pruefung eingehen

Standards ersetzen kein Designreview, aber sie geben eine gemeinsame Sprache. IPC-A-600 hilft bei der Bewertung sichtbarer Leiterplattenmerkmale, etwa Delamination, Leiterbahnfehler oder Lagenregistrierung. IPC-6012 beschreibt Anforderungen an starre Leiterplatten, darunter Klassenlogik, Pruefungen und Zuverlaessigkeitsmerkmale. IPC-J-STD-001 wird relevant, sobald die Leiterplatte bestueckt wird und Loetstellen, Flussmittelrueckstaende oder Rework bewertet werden.

Die wichtigste Entscheidung ist die Klasse. Ein Sensor-Demoboard fuer Laborversuche braucht andere Reserven als ein Industriecontroller mit zehn Jahren Feldbetrieb. Wenn der Einkauf nur "IPC-konform" schreibt, muss der Fertiger nachfragen: Class 2 oder Class 3? Bleifrei nach welchem Profil? Welche optischen Abweichungen sind funktional kritisch? Diese Klaerung gehoert in die Angebotsphase, weil sie Material, Pruefaufwand und Yield beeinflusst.

“Ich akzeptiere keine DFM-Freigabe mit dem Satz 'nach IPC'. Eine 6-Lagen-Leiterplatte mit 0,20 mm Vias braucht konkrete Regeln: IPC-6012-Klasse, Restannularring, Kupferdicke und elektrische Pruefung, sonst diskutiert man spaeter ueber Interpretation.”

Hommer Zhao

Gruender & CEO, WellPCB

Die haeufigsten DFM-Fehler vor dem ersten Muster

Der erste Fehler ist ein CAD-Export ohne Versionskontrolle. Gerber Revision B, BOM Revision C und Pick-and-Place Revision A erzeugen fast zwangslaufig Rueckfragen. Der zweite Fehler ist eine Bohrdatei ohne klare Trennung von PTH und NPTH. Der dritte Fehler ist ein Stackup, der zwar im CAD funktioniert, aber nicht zum Standardmaterial des Lieferanten passt. Dann verschiebt sich Impedanz, Dicke oder Lieferzeit.

Der vierte Fehler betrifft die Baugruppenpruefung. Viele Designs haben Testpunkte, aber keine reale Kontaktierbarkeit im Panel oder Gehaeuse. Fuer ICT, Flying Probe oder FCT muessen Testpads erreichbar, ausreichend gross und elektrisch sinnvoll verteilt sein. Unsere Seite zu Flying Probe Testing zeigt, warum Teststrategie schon beim Layout entschieden wird.

So laeuft ein belastbarer DFM-Prozess ab

Ein pragmatischer Prozess hat fuenf Tore. Tor 1 ist der Datencheck: Sind alle Dateien vorhanden und eindeutig? Tor 2 ist der Regelcheck: Abstand, Bohrung, Maske, Kontur, Kupferbalance und Panel. Tor 3 ist der Prozesscheck: Material, Finish, Impedanz, Lotprofil und Test. Tor 4 ist die kommerzielle Bewertung: Standardprozess, Sonderprozess oder Layoutaenderung. Tor 5 ist die dokumentierte Freigabe durch Engineering und Einkauf.

Diese Reihenfolge verhindert eine typische Falle: Der Einkauf verhandelt den Preis, waehrend Engineering noch Aenderungen macht. Dann vergleicht das Team am Ende Angebote, die technisch nicht dieselbe Leiterplatte beschreiben. Besser ist ein kurzes DFM-Protokoll mit drei Spalten: Befund, Auswirkung, Entscheidung. Schon 20 klare Zeilen sparen bei einem Serienprogramm mehr Zeit als zehn offene E-Mail-Ketten.

“Die beste DFM-Antwort ist nicht die laengste Liste. Sie nennt fuer jeden Punkt eine Entscheidung: Layout aendern, Fertigungsgrenze akzeptieren oder Risiko mit Messpunkt absichern. Ohne Entscheidung bleibt der Befund nur Text.”

Hommer Zhao

Gruender & CEO, WellPCB

FAQ

Welche PCB-Dateien braucht ein Hersteller fuer ein belastbares Angebot?

Mindestens Gerber, NC-Drill, Drill-Map, Board-Outline, Stackup, Material, Kupferdicke, Finish, IPC-Klasse und elektrische Testanforderung. Fuer PCBA kommen BOM, Pick-and-Place, Bestueckungszeichnung und Pruefplan dazu. Bei 4- bis 8-Lagen-Boards spart ein vollstaendiges Paket oft 2 bis 5 Rueckfragerunden.

Wann sollte DFM bei einer neuen Leiterplatte starten?

DFM sollte vor dem finalen Angebot und vor dem Layout-Freeze starten. Bei kontrollierter Impedanz ist der Stackup idealerweise vor dem Routing mit dem Fertiger abgestimmt, weil 50 Ohm oder 100 Ohm differentiell direkt von Materialdicke, Kupfer und Dielektrikum abhaengen.

Welche IPC-Standards sind fuer PCB-DFM relevant?

Fuer nackte Leiterplatten sind IPC-A-600 und IPC-6012 zentrale Referenzen. Fuer bestueckte Baugruppen kommt IPC-J-STD-001 fuer Loetprozesse hinzu, oft zusammen mit IPC-A-610 fuer Akzeptanzkriterien. Die Klasse 2 oder 3 muss vor der Kalkulation eindeutig genannt werden.

Warum reicht ein PDF der Leiterplatte nicht fuer die Fertigung?

Ein PDF zeigt Absicht, aber keine maschinenlesbaren Lagen, Bohrkoordinaten oder Netzlisten. Der Fertiger braucht Gerber und NC-Drill mit realen Koordinaten. Schon eine fehlende NPTH/PTH-Trennung kann bei 0,20 mm Vias oder engen Steckerkonturen falsche Werkzeugdaten erzeugen.

Wie beeinflusst DFM den PCB-Preis?

DFM beeinflusst Panelnutzen, Sonderprozesse, Ausschussreserve, elektrische Pruefung und Lieferzeit. Ein Design mit 75 um Abstand, Class-3-Anforderung und kontrollierter Impedanz kann gegenueber einem Standard-Class-2-Board deutlich mehr Pruef- und Prozessaufwand ausloesen.

Was sollte ein DFM-Bericht fuer den Einkauf enthalten?

Ein brauchbarer Bericht enthaelt Befund, technische Auswirkung, Kosten- oder Terminwirkung und eine klare Entscheidung. Fuer Hochvolumen sollte er Panelannahme, erwartete Yield-Risiken, IPC-Klasse und Testannahme nennen, damit Angebote mit denselben 4 bis 6 Kernparametern verglichen werden.

Vom DFM-Befund zur freigegebenen Bestellung

Der schwache Punkt in vielen Anfragen ist nicht die einzelne Leiterbahn, sondern die fehlende Entscheidungskette. Statt "DFM bestanden" sollte die Freigabe konkret lauten: Gerber Revision C, Stackup 1,60 mm, ENIG, IPC-6012 Class 2, 100-Prozent-E-Test, Panel 4-up, offene Punkte null. Diese Formulierung ist kuerzer und belastbarer als eine allgemeine Qualitaetsaussage.

Wenn Sie ein PCB-Design vor Angebot, Prototyp oder Serienrampe pruefen lassen moechten, senden Sie uns Gerber, Bohrdaten, Stackup und Zielmenge ueber die Kontaktseite. Unser Team bewertet DFM-Risiken, Standards, Teststrategie und Fertigungsannahmen, bevor aus einer Preisidee eine Bestellung wird.