Nutzen-Rechner für Leiterplatten

Was ein Nutzen ist, und warum es ihn gibt

Ein Nutzen ist eine Fertigungsplatte, auf der mehrere gleiche Einzelplatinen nebeneinander liegen, verbunden über einen Rahmen und getrennt durch Ritzlinien oder gefräste Nuten mit Mäusebiss-Stegen. Getrennt wird erst nach der Bestückung.

Was dieses Werkzeug nicht sagt

• Es rechnet keine Kosten. Was ein Lauf kostet, hängt an Ihren Maschinen, Rüstzeiten und Stundensätzen.
• Es optimiert nicht das Rohformat beim Leiterplattenhersteller, sondern den Nutzen, der durch die Bestückungslinie läuft.
• Das Trennen des Nutzens ist nicht bewertet. Ritzen und Fräsen macht der Leiterplattenhersteller, nicht der Bestücker.
• Der Durchhang ist frei aufliegend gerechnet. Mit Stützstiften in der Maschine trägt ein Nutzen mehr, als hier steht.
• Die voreingestellten Nutzenformate stammen aus veröffentlichten Angaben von Leiterplattenherstellern, nicht von einem bestimmten Lieferanten.

Häufige Fragen

Was ist ein Nutzen bei Leiterplatten?

Ein Nutzen ist eine Fertigungsplatte, auf der mehrere gleiche Einzelplatinen nebeneinander liegen, gehalten von einem Rahmen und getrennt durch Ritzlinien oder gefräste Nuten mit Mäusebiss-Stegen. Bestückt und gelötet wird der ganze Nutzen als ein Teil, getrennt wird erst danach. Der Nutzen ist damit die Baugruppe, die die Maschine sieht, während die Einzelplatine das ist, was der Kunde bekommt.

Warum wird eine kleine Leiterplatte überhaupt genutzt?

Weil die Förderstrecke einer Bestückungslinie eine Platine erst ab 50 mm Kantenlänge annimmt. Eine Leiterplatte von 25 x 18 mm passt in keinen Bestückungsautomaten. Ohne Nutzen fällt der Bestückungsschritt aus der Prozesskette heraus, und die verbliebene Kette sieht in der Kalkulation billiger aus, weil der teuerste Schritt darin fehlt. Der Nutzen ist also keine Verpackungsfrage, sondern die Bedingung dafür, dass die Baugruppe maschinell gefertigt werden kann.

Wie groß darf ein Nutzen werden?

So groß, wie es die Durchbiegung zulässt. Der Nutzen liegt auf zwei Transportschienen und hängt unter seinem eigenen Gewicht durch; ab einem gewissen Durchhang trifft die Bestückdüse das Pad nicht mehr und die Schablone dichtet beim Lotpastendruck nicht mehr ab. Hier sind 0,5 mm zugelassen, frei aufliegend gerechnet. In der Praxis bindet diese Grenze fast immer vor dem Maschinenfenster: eine Einzelplatine von 20 x 15 mm bei 1,55 mm Dicke erreicht damit einen Nutzen von rund 250 mm, während die Förderstrecke bis 460 mm annehmen würde.

Ritzung oder Fräsung mit Mäusebiss-Stegen: was trägt mehr?

Das hängt vom Gitter ab, nicht vom Verfahren. Eine Ritznut schneidet das Kupfer durch und lässt rund ein Drittel der Plattendicke stehen, was bei 1,55 mm mit zwei Lagen à 35 µm noch 2,99 Prozent der Biegesteifigkeit ergibt. Eine gefräste Nut wird von Mäusebiss-Stegen überbrückt, die perforiert sind und nur 37,5 Prozent ihrer Nennbreite tragen, dazu kommen die beiden Rahmenschenkel. Bei vielen Reihen ist die Ritzlinie die schwächere Stelle, bei einer einzigen Spalte dreht sich das Verhältnis um.

Wie viel Geld hängt an der Wahl des Nutzens?

Auf der Referenzplatine bsp4, gerechnet mit einem ausgelieferten Maschinenpark: 988 Stück brauchen auf einem Vierfachnutzen 247 Läufe und kosten 705,63 Euro, auf einem 81fach-Nutzen 13 Läufe und 558,30 Euro. Das sind 26,4 Prozent Unterschied auf denselben Auftrag. Der Grund liegt nicht am Material, sondern an den Läufen: Drucken, Ofen, Handling und Prüfung werden je Lauf abgerechnet, nur das Bestücken je Einzelplatine.

Rechnet dieses Werkzeug dasselbe wie PCBoffer?

Physik und Suche sind dieselben: Durchhang, Steifigkeit, Maschinenfenster und die Rangfolge der Nutzen kommen aus demselben Modell wie in PCBoffer. Ein Prüflauf rechnet 720 Fälle aus dem Rechenkern bei jeder Änderung nach, Reihen und Spalten ohne Abweichung, gerechnet mit dem Rahmenmodell der Kalkulation. Dazu kommen handgerechnete Fälle für Drehung, vorgegebenes Nutzenmaß, ein einzelnes Stück und ein Gitter, das genau auf das Nutzenmaß aufgeht. Den Randsteg liest dieser Rechner als den Rahmen, der in der Fertigung stehen bleibt: Bei Fräsung kommt die Nut außen zwischen Einzelplatine und Rahmen dazu, bei Ritzung bleibt das Nutzenmaß gleich. Weil ein größerer Nutzen stärker durchhängt, wählt die Suche bei Fräsung dann das Gitter, das auf diesem Nutzen tatsächlich fahrbar ist. Die zweite Abweichung betrifft die Stückzahl: Eine 1 bedeutet hier ein Stück, und der Rechner sucht den kleinsten zulässigen Nutzen. In PCBoffer bedeutet dieselbe 1 „nicht angegeben", weil eine Schnittstelle sie als Vorgabewert liefert; dort käme der größte zulässige Nutzen heraus. Darüber hinaus rechnet PCBoffer die Kosten: welcher Nutzen die wenigsten Läufe braucht, was ein Lauf im konkreten Werk kostet und welche Zahl in ein Angebot darf.

Gilt die Rechnung auch für den Fertigungsnutzen beim Leiterplattenhersteller?

Nur eingeschränkt, und die Unterscheidung ist wichtig. Ein Bestückungsnutzen läuft durch die Linie, dort gelten Maschinenfenster und Durchhangsgrenze. Ein Fertigungsnutzen, etwa 18 x 24 Zoll, ist das Rohformat des Leiterplattenherstellers und wird nie als Ganzes bestückt, sondern beim Hersteller in Bestückungsnutzen zerteilt. Ein 610 mm langer Fertigungsnutzen aus 1,55 mm FR4 hängt frei aufliegend rund 22 mm durch. Bei einem vorgegebenen Nutzen nennt der Rechner die Zahl der Einzelplatinen und meldet Durchhang und Fenster als Befund, statt den Nutzen abzulehnen.

Was kostet der Rechner, und was passiert mit meinen Eingaben?

Er kostet nichts und verlangt keine Anmeldung. Die Rechnung läuft vollständig in Ihrem Browser, es wird keine Eingabe an einen Server geschickt und nichts gespeichert. Der Grund ist schlicht: dieser Rechner verursacht je Aufruf keine Kosten, während eine Stücklistenanalyse je Lauf echtes Geld an Rechenleistung kostet. Die Eingaben stehen in der Adresszeile, damit ein bestimmtes Ergebnis weitergegeben werden kann.