Tipps zum Verwalten von PCB-Design-Daten für Projekte mit mehreren Platinen

Ein einzelnes Projektstück kann eine Menge Daten erzeugen – stellen Sie sich nur vor, wie viele Daten bei einem PCB-Projekt mit mehreren Leiterplatten entstehen. Jede PCB benötigt einen standardisierten Satz von PCB-Design-Ausgaben, um eine einzelne Leiterplatte herzustellen, wobei jede Ausgabe klar benannt und markiert sein muss. PCB-Hersteller benötigen die Ausgaben jeder einzelnen Leiterplatte, um sie zu produzieren und zusammenzubauen sowie Fehler während des Prozesses zu vermeiden.

PCB-Datenmanagement stellt sicher, dass wir nicht nur die Daten einzelner PCBs, sondern auch die Montageebene-Daten im Blick behalten. Diese Montageebene-Daten werden von einem Produkt-Montageteam oder Ihrem internen Montageteam verwendet, um das Endprodukt zusammenzubauen, einschließlich mechanischer Elemente wie Verkabelung und Gehäuse. In diesem Artikel zeige ich Ihnen, wie all dies aussehen kann, um Ihre Prozesse und Workflows zu informieren.

Getrennte oder kombinierte Datenpakete?

Produkte mit mehreren PCBs haben sowohl produkt- oder montagebezogene Daten als auch Daten für die einzelnen PCBs in der Baugruppe. Wie sollten Ihre Datenpakete für diese Elemente katalogisiert und miteinander verknüpft werden?

Wir haben gesehen, dass Unternehmen dies auf unterschiedliche Weise umsetzen. Ohne ein gutes Multi-Board-PCB-Design-Tool greifen viele Unternehmen auf umfangreiches Kopieren und Einfügen zurück, um sicherzustellen, dass alle PCB- und Montageebene-Daten übereinstimmen und konsistent sind. Mit einer guten Multi-PCB-Designlösung ist es einfach, den Überblick über die einzelnen Leiterplatten innerhalb einer Baugruppe zu behalten, aber die Gesamtbaugruppe benötigt dennoch zusätzliche Informationen, die vom Designteam und dem Maschinenbauingenieur eingegeben werden müssen.

Wir stellen fest, dass die optimale Datenhierarchie ungefähr so aussieht:

Basierend auf dieser Hierarchie können Sie separate Datenpakete für jeden Hauptblock entwickeln oder ein Produktdatenpaket erstellen, das alle Unterbaugruppen enthält. Welche Variante Sie wählen, hängt von den Möglichkeiten Ihrer PCB-Design-Tools und den Empfängern Ihres Datenpakets ab. PCB-Hersteller benötigen beispielsweise nur die Datenpakete für einzelne Leiterplatten, während ein internes Montageteam nur die montagebezogenen Informationen benötigt.

Lassen Sie uns jeden Bereich wie in der Hierarchie gezeigt näher betrachten.

PCB-Ebene Produktionsdaten

Innerhalb eines Multi-Board-Projekts hat jede PCB ihre eigenen standardmäßigen PCB-Design-Ausgaben, die für die Herstellung jeder Leiterplatte erforderlich sind:

• Gerbers, ODB++ oder IPC-2581
• Bestückungsdatei (Pick-and-Place-Datei)
• Stückliste mit Teilenummern
• Bohrdateien
• Fertigungs- und Montagezeichnungen

Jede PCB und PCBA sollte eine eindeutige Teilenummer haben; die PCBA-Teilenummer ist wichtig, um anzugeben, welche Designelemente in die Gesamtbaugruppe passen. Durch die Aufteilung der PCBs in einzelne Projekte wird es einfacher, sie in den Gesamtdaten der Baugruppe zu referenzieren.

Ein abgeschlossenes PCB-Datenpaket für ein Multi-Board-Projekt wird letztlich in einer PDM-Plattform oder idealerweise in einer PLM-Plattform gespeichert. Die PDM/PLM-Plattform verfolgt alle Revisionen und Überprüfungen des Produkts und dient als einzige Referenz für die aktuelle Projektrevision. Es gibt zwei Optionen, um Multi-PCB-Produktdaten in einem PDM/PLM zu platzieren: separate PLM-Einträge für jedes Produktteil erstellen (Option 1) oder einen einzigen PLM-Eintrag für das gesamte Produkt erstellen (Option 2).

Wir sind der Meinung, dass die Nachverfolgung jeder PCB innerhalb eines einzigen Multi-Board-Projekts (Option 2), ähnlich wie in der obigen Hierarchie, aus Sicht des Datenmanagements am sinnvollsten ist. Alle Produktdaten in einem PLM-Eintrag mit produktbezogenen Überprüfungen und Freigaben zu speichern, bietet eine einzige Quelle der Wahrheit für alle Unterbaugruppen des Produkts. Multi-Board-fähige ECAD-Software mit direkter Integration in große PLM-Systeme erleichtert die Umsetzung von Option 2.

Es gibt jedoch Fälle, in denen Option 1 sinnvoller ist. Beispielsweise erstellen einige Unternehmen modulare Produktlinien, die auf unterschiedliche Weise kombiniert werden können, oder sie verwenden einige Designs in mehreren Produkten wieder. In diesen Fällen ist es nicht sinnvoll, PCB1/PCB2 usw. in mehreren Produktinstanzen in einem PLM zu duplizieren. Ein weiterer Fall in größeren Unternehmen ist, wenn verschiedene Geschäftsbereiche die Designs anderer Einheiten in Multi-Board-Projekten verwenden; Option 2 würde ebenfalls die Erstellung von Kopien der Unterbaugruppen-Daten in mehreren PLM-Instanzen erfordern, was mehrere Quellen der Wahrheit erzeugt und den Standard-PLM-Workflow stört.

PCB-Bibliotheken für Multi-Board-Projekte

Jede PCB enthält Bibliotheksteile, die Teil unterschiedlicher Projekte sein können und sogar von verschiedenen Engineering-Teams oder Unternehmen verwaltet werden. Das Bibliotheksmanagement für Multi-Board-Systeme kann aufgrund der Vielzahl verschiedener Beteiligter und Teilnehmer, die die CAD-Daten für alle PCBs und ihre Komponenten erstellen, sehr komplex sein. Wie stellen Sie sicher, dass die Bauteildaten korrekt sind und CAD-Modellstandards über alle PCB-Projekte hinweg eingehalten werden?

Erfolgreiche Unternehmen, die komplexe Produkte herstellen, verfügen oft über eine zentrale Bibliothek für alle Projekte, in der ein dediziertes ECAD-Team Standards durchsetzen kann und die Kontrolle über Änderungen an Symbolen/Fußabdrücken hat. Diese Modelle fließen dann in die PCB-Daten jeder PCB in einer Multi-Board-Baugruppe ein.

Eine Herausforderung, die sich aus fehlender Konsistenz ergibt, entsteht bei der Zusammenarbeit mit externen Partnerunternehmen oder Auftragnehmern. Externe Unternehmen, die Teile eines Multi-Board-Systems entwickeln, haben möglicherweise eigene Bibliotheksstandards und Prozesse, die in das Multi-Board-Baugruppendatenpaket einfließen. Deshalb ist es so wichtig, dass die PCB-Bibliothek eines Teams für externe Beteiligte über eine Cloud-Plattform zugänglich ist.

Daten auf Montageebene

Die meisten Produkte, die mehrere PCBs verwenden, haben zusätzliche Komponenten, die in den Stücklisten einzelner PCBs nicht erscheinen. Diese zusätzlichen Komponenten sind jedoch für den Aufbau der Gesamtbaugruppe erforderlich und müssen daher irgendwo in den produktbezogenen Daten aufgeführt sein. Diese Informationen müssen gespeichert und mit den einzelnen PCBs im Multi-Board-System verknüpft werden.

Wenn Sie kein Multi-Board-Projekt für Ihr Produkt definieren, können Sie ein Montageprojekt in Ihrem CAD-Tool erstellen und jede Komponente in den PCBA als Zeile in der Stückliste angeben. Sie können auch Verbindungen zwischen PCBs in einem Schaltplan definieren, indem Sie die individuelle PCBA-Teilenummer, Referenzkennzeichnung und die jeweilige Teilenummer für Verkabelungen verwenden. Teilenummern für kundenspezifische Kabelbäume sollten ebenfalls in diesen Dokumenten enthalten sein.

Beachten Sie, wie die produktbezogene Stückliste jede PCBA-Teilenummer angibt, die in die Produktbaugruppe aufgenommen wird. Es gibt auch Teilenummern für Kabelbäume, Standardkabel, Gehäuseteile, Dichtungen und sogar Crimpkontakte für Leiterplattenverbinder. Jedes dieser Elemente wird in den meisten Schaltplänen reflektiert, die die elektrischen Verbindungen in der Multi-Board-Baugruppe zeigen.

Multi-Board-Montagezeichnungen

Multi-Board-Designs müssen letztlich in ein physisches Produkt integriert werden. Um sicherzustellen, dass dies korrekt geschieht, wird eine Montagezeichnung für das gesamte Produkt benötigt, und für die PCBs im Multi-Board-System sind individuelle Montagezeichnungen erforderlich. Die Montagezeichnung für jede PCB sollte dem üblichen Format entsprechen, einschließlich Montagehinweisen und einer 3D-Ansicht oder Darstellung der Montageschicht direkt in der Zeichnung.

Montageschicht-Darstellungen für Multi-Board-Systeme sollten die Anordnung aller PCBs im System zeigen, einschließlich der 3D-Modelle, die den Bauteilen jeder PCB zugewiesen sind. Die Zeichnung dient als Grundlage für die Montage des gesamten Systems durch ein Team, nachdem die einzelnen PCBs montiert und für die Produktmontage geliefert wurden.

Eine weitere wichtige Funktion einer Multi-Board-Montagezeichnung besteht darin, Montageanweisungen für die verschiedenen Leiterplatten bereitzustellen. Die Zeichnung und ihre Anweisungen werden an Techniker übergeben, die den PCB-Stapel zusammenbauen und in das Produktgehäuse einsetzen.

1. Die Anweisungen sollten die Reihenfolge angeben, in der die Leiterplatten in den miteinander verbundenen Stapel montiert werden
2. Mechanische Teile oder Befestigungen sollten als Teil der Montageanweisungen detailliert werden
3. Gehäuse oder Verpackung (falls im Produkt enthalten) sollten ebenfalls in der Produktmontagezeichnung aufgeführt werden
4. Handhabungsanweisungen (ESD-sichere Handhabung, Vermeidung chemischer Exposition, Entsorgung usw.) müssen in den Anweisungen angegeben werden

Die Montageanweisungen sollten sich auf die Teilenummern in der produktbezogenen Stückliste beziehen, einschließlich der PCBA-Teilenummern, sodass keine Verwechslungen entstehen, welche Teile in jedem Montageschritt verwendet werden. Montageanweisungen können auch grafisch in mechanischen Modellierungsprogrammen erstellt werden; dies erfordert die Übertragung des elektrischen Designs in MCAD-Software, um realistische Darstellungen der grafischen Montageschritte zu erstellen.

Verfolgung und Freigabe von Multi-Board-Montagedatenpaketen

Sobald es an der Zeit ist, eine Multi-Board-Baugruppe zu produzieren, müssen die einzelnen Datenpakete aus dem PLM-Repository abgerufen und an die Hersteller übergeben werden. Es ist üblich, jede PCB in unterschiedlichen Fertigungsstätten herstellen zu lassen, da jede PCB unterschiedliche Fähigkeiten und Lieferzeiten erfordert. Dies ermöglicht PCB-Käufern, Lieferzeiten und Kosten zu kontrollieren.

Datenpakete für Multi-PCB-Produkte sollten ähnlich wie andere Designs behandelt werden: mit Fokus auf Datensicherheit und kontrollierte Weitergabe nur an ausgewählte Parteien. Beschaffungs- und Engineering-Manager müssen kontrollieren können, wer welche Teile des Multi-PCB-Datenpakets erhält.

Elektrisches Design:

• Trennung der Daten zwischen Fertigung und Montage
• Fertigung und Montage sollten keine Schaltpläne erhalten
• Fertigung und Montage sollten keine 3D-Modelle der gesamten Baugruppe erhalten
• Versenden Sie keine produktbezogenen Pakete an jeden Lieferanten; senden Sie nur einzelne PCB-Datenpakete

Mechanik/Kabelbaum-Design:

• Mechanische Fertigung benötigt keine elektrischen Daten
• Beschaffungsmanager müssen möglicherweise mechanische Elemente von der produktbezogenen Stückliste trennen
• Hersteller von Kabelbäumen benötigen nur Schnittstelleninformationen, keine Schaltpläne

Sobald jeder Teil des Multi-Board-Designs produziert wurde, kann er in die Montage übergeben werden, um das Endprodukt herzustellen. Mit jeder neuen Revision kann das gesamte Paket zurück in die Designsoftware gebracht werden, um elektrische und mechanische Updates durchzuführen. Nur Altium Develop vereint diese Disziplinen über Altium Designer und die mechanische Integration im MCAD CoDesigner.

Um mehr über Multi-Board-Design und Montage zu erfahren, lesen Sie die Dokumentation zur Erstellung physischer Baugruppen in Altium. Diese Tools ermöglichen die Erstellung von 3D-Modellen für PCB-Baugruppen, die dann für die Gehäusekonstruktion mit den MCAD-Collaboration-Funktionen in Altium Develop übergeben werden können. Dies ermöglicht mechanischen Ingenieuren, eine Entwurfsbaugruppe Ihres Leiterplattenarrays in branchenüblicher MCAD-Software wie SolidWorks zu sehen, und das Produktgehäuse kann auf der 3D-Anordnung der PCBs basieren.

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