Perfekte Platinen jedes Mal (mit kostenlosen PCB-Vorlagen)

Altium Concord Pro™ als eigenständiges Produkt und Markenname wurde eingestellt, und die Funktionen sind jetzt als Teil unserer Altium Enterprise-Lösungen verfügbar. Erfahren Sie mehr hier.

Erinnerungen verblassen, aber eine gute Dokumentation ist für immer

In einem vorherigen Artikel haben wir uns angesehen, wie man perfekte Layout-Vorlagen für Ihre Schaltpläne erstellt. Insbesondere, wie man den Titelblock gestaltet und die Komponenten stylt.

Meine Besessenheit, hübsche Schaltkreise zu erstellen, erreicht oft einen ungesunden Grad. Ich finde mich oft um 21 Uhr auf dem Heimweg wieder, überarbeitet, weil ich fünf Stunden lang besessen von der Formatierung meiner Schaltpläne war, und verlasse das Büro mit Augenringen, größer als der Vollmond über meinem Kopf.

Das Erstellen klarer, prägnanter und lesbarer Schaltpläne ist unerlässlich, wenn Sie möchten, dass die Schaltkreise, an denen Sie arbeiten, auch lange nachdem jeder vergessen hat, wie sie funktionieren, nützlich bleiben. Lesbare Schaltpläne sind auch für eine effiziente Zusammenarbeit notwendig. Keines der wunderbaren Features von Altium Concord Pro® kann Sie vor einem schlecht gezeichneten Schaltkreis retten.

Produktionszeichnungen sind jedoch eine ganz andere Angelegenheit.

Während ausgebildete Konstruktionsingenieure in der Regel Schaltpläne lesen, könnten Ihre Produktionszeichnungen potenziell von Technikern und Arbeitern mit minimaler Ausbildung gelesen werden.

Vor einigen Jahren eingeführt, hat Draftsman®, eingebettet in Altium Designer®, meinen Arbeitsablauf radikal zum Besseren verändert.

Bevor Draftsman auf den Markt kam, war es oft notwendig, eine handgezeichnete Designvorlage zusammen mit Ihrem PCB-Projekt zu inkludieren und alle Bohrtabellen, Notizen und Dokumentationen auf separaten Layern einzubetten.

Die resultierenden Dokumente waren schwer zu drucken, unpraktisch zu öffnen, da sie immer noch Gerber Viewer benötigten, und umständlich zu bearbeiten.

Der schlimmste Teil des Lebens vor Draftsman? Wann immer jemand eine Dokumentation benötigte, musste der PCB-Ingenieur sie von Grund auf neu erstellen, manuell gegen die PCB abgleichen, in eine Datei drucken (PDF) und mit externer Software annotieren.

Es war alles ein bisschen so, als würde man versuchen, Nägel mit einem Schaufel einzuschlagen.

Schreckliche Dokumentation, nicht mehr!

Ihre Draftsman-Dokumente sollten klar und standardisiert sein. Hier ist, wie Sie das erreichen können.

Zeichne mich wie eines deiner französischen Boards, Jack

Also, welche Art von Dokumenten sollten Sie mit Draftsman erstellen? Zunächst werfen wir einen Blick darauf, was wir damit zeichnen können.

Hier sind die Objekte, die derzeit von Draftsman unterstützt werden:

• Grafische Objekte
  • Unterkategorie von Zweitem
  • Weitere Unterkategorie
  • Linie
  • Rechteck
  • Kreis
  • Bogen (mittig oder 3-Punkt)
  • Region
  • Text
  • Grafik
• Ansichten
  • Bestückungsansicht der Platine
  • Fertigungsansicht der Platine
  • Schnittansicht der Platine
  • Detailansicht der Platine
  • Komponentenansicht
  • Bohrzeichnungsansicht
  • Isometrische Ansicht der Platine
  • Regionsansicht der Platine
  • Realistische Ansicht der Platine
• Tabellen
  • Allgemeine Tabelle
  • Bohrtabelle
  • Übertragungsleitungstabelle
  • Stückliste
  • Legende des Lagenstapels
• Dimension
  • Linear
  • Radial
  • Diametral
  • Winklig
  • Ordinaten
  • Maßstab
• Anmerkungen:
  • Hinweis
  • Oberflächenbeschaffenheit
  • Bezugsmerkmal
  • Form- und Lagetoleranzrahmen
  • Mittelpunktmarkierung
  • Notiz

Wie Sie sehen können, bietet Draftsman zahlreiche Funktionen, um jedes PCB-Projekt zu dokumentieren. Die meisten davon sind unterteilt in Fertigungsausgaben der nackten PCB-Platinen, Montageausgaben, allgemeine Anmerkungen, Tabellen und grafische Objekte.

Im Laufe der Jahre habe ich festgestellt, dass der beste Ansatz für die PCB-Dokumentation aus drei verschiedenen Dokumenten besteht. Die ersten beiden sind obligatorisch, aber das letzte ist optional:

• PCB_Herstellung
• PCB_Montage
• PCB_Mechanik

Mechanische Dokumentation ist oft eine Notwendigkeit, wenn Sie mit Maschinenbauingenieuren zusammenarbeiten müssen. Sie können die Größe und Position von Löchern detailliert beschreiben, wie viel sich die Platine unter Belastung biegen darf und die Maßtoleranzen von sperrigen Komponenten wie Leistungsinduktoren oder Elektrolytkondensatoren.

Die MCAD-Kollaborationsfunktionen von Concord Pro hosted können den Bedarf von Elektronikingenieuren, mechanische Dokumentationen zu zeichnen, erheblich reduzieren.

Fertigungszeichnungen

Eine Wahrheitstabelle ohne Boolesche Algebra

Angenommen, Sie fangen in der Elektronik an oder beschäftigen sich mit Designs, die relativ einfach zu fertigen sind. In diesem Fall benötigen Sie wahrscheinlich nicht viel mehr als die Gerbers und eine BOM, um Ihre Platine korrekt herstellen zu lassen.

Standardmäßig bieten die meisten Hersteller in geringen Stückzahlen Ihnen einen Standardprozess mit 8 Mil Auflösung, 8 Mil Abstand, 0,3mm Löchern, einer Standardplattendicke von 1,6mm mit 32 Mikrometern Kupfer, einer TG (Glasübergangstemperatur) zwischen 130 und 140 Grad Celsius, grüner Lötmaske mit weißem Siebdruck und einem HASL (Hot Air Solder Levelling) Finish an.

Jedoch sind diese Spezifikationen keine Lösung, die für alle passt, und in vielen Fällen könnten Ihre Bedürfnisse darüber hinausgehen. Berücksichtigen Sie Folgendes:

• Industrielle Platinen erfordern oft PCBs mit einer hohen Glasübergangstemperatur, um übermäßiges Biegen über den Temperaturbereich zu vermeiden.
• Hochdichte Designs benötigen eine dimensionale Genauigkeit, die über das hinausgeht, was die Standardproduktionslinien bieten, und Merkmale wie blinde Vias.
• Dickes Kupfer (über 32 Mikrometer) könnte für Designs mit hohem Strom erforderlich sein.
• Kontrollierte Impedanz kann für Hochgeschwindigkeitsdesigns erforderlich sein.
• Hochzuverlässige Platinen implizieren oft die Notwendigkeit eines hochwertigen Substrats von Marken wie Rogers, Omega oder 3M.
• Sie möchten vielleicht die Kupferbeschichtungsdicke in Ihren Vias spezifizieren, um deren parasitären Widerstand zu reduzieren.
• Sie haben besondere mechanische Anforderungen wie Z-Achsen-Fräsen, versenkte oder durchgehende Bohrungen.
• Sie möchten zusätzliche Optionen wie Kantenmetallisierung, Pressfit-Löcher, Via-in-Pad, durchkontaktierte Löcher oder Kohlenstoffmaske.

Bei jedem Projekt füge ich eine praktische Tabelle in meine Draftsman PCB Fertigungsdokumente hinzu. Mein EMS überprüft sie, und mehr als einmal haben sie Fehler in meinem Bestellprozess gefunden. Letzten Monat vergaß ich anzugeben, dass meine Platinen mit bleifreiem HASL statt mit bleihaltigem Lötzinn fertiggestellt werden sollten.

Wenn mein EMS den Fehler nicht durch Überprüfung meines Draftsman-Dokuments entdeckt hätte, hätte ich wahrscheinlich ein Produkt erhalten, das nicht RoHS-konform ist, und mein Kunde hätte die Charge abgelehnt, was zu erheblichen Verlusten geführt hätte.

Nicht alles, was glänzt, ist Kupfer

Designs mit hoher Geschwindigkeit und hohem Strombedarf erfordern besondere Sorgfalt bei der Auswahl des Lagenstapels. Zwei der häufigsten Anfängerfehler bei Hochgeschwindigkeitsdesigns sind das Nicht-Aktualisieren des Lagenstapels in Altium und die Fertigung der PCB mit einem anderen Lagenstapel als entworfen. In meinem Fall sieht der Lagenstapel für das Angebot "Ich bin zu pleite, um für hochzuverlässige Platinen zu bezahlen" von meinem bevorzugten EMS-Haus so aus:

Und hier ist es, eingefügt in den Layer Stack Manager von Altium Designer, unter dem PCB Editor.

Und schließlich, in unserem Draftsman Zeichnungseditor:

Der Stapel im Draftsman-Dokument wird automatisch von Ihrem PCB-Projekt synchronisiert, was es Ihrem EMS-Dienstleister ermöglicht, Fehler für Sie zu erkennen.

Ein Satz Anweisungen sagt mehr als tausend Worte

Im Laufe der Jahre habe ich einen konsistenten Satz von Fertigungsanweisungen angepasst und verfeinert. Geld ist immer knapp, und so werden die meisten meiner Elektronik in Shenzhen hergestellt. Es gibt eine Reihe von Problemen, auf die Sie wahrscheinlich stoßen werden, wenn Sie mit asiatischen Herstellern arbeiten. Dies resultiert in der Regel aus Unterschieden in den kulturellen Geschäftspraktiken, Erwartungen und Sprachbarrieren.

Eines der häufigsten Probleme sind widersprüchliche Spezifikationen zwischen verschiedenen Dokumenten, wie Gerbers, E-Mails, Druck in Datei (PDF) und anderen Arten von Dokumentationen. In diesem Fall ist es grundlegend, eine einzige Quelle der Wahrheit zu haben.

Die folgenden Richtlinien, die den Fertigungsspezifikationen hinzugefügt wurden, haben mir geholfen, im Laufe der Jahre unzählige Probleme zu vermeiden:

• „Alle in der Titelzeile angegebenen Spezifikationen beziehen sich auf die dort angegebene Revision.“
• „Der Lieferant darf das Design oder den genehmigten Stack-up ohne schriftliche Genehmigung nicht ändern.“
  • Einige Hersteller werden das tun, was billiger ist, und annehmen, dass Sie das möchten, aber billiger ist selten besser. Eine Änderung der Spezifikationen kann die Leistung und Zuverlässigkeit Ihres Produkts verändern.
• „Alle Materialien müssen RoHS-konform sein, und das Endprodukt muss für die Verwendung in RoHS-Montagen akzeptabel sein.“
  • Ihr EMS wird für die Beschaffung der meisten Komponenten sowie für die Herstellung und Montage der PCB verantwortlich sein. Daher sind sie in einer hervorragenden Position, um sicherzustellen, dass das Produkt RoHS-konform ist.
• „Kupferfolie: Für Details zur Cu-Dicke siehe Legende des Schichtenaufbaus. Alle Cu-Dicken sind fertig und beinhalten die Basisfolie plus Cu-Beschichtung auf beschichteten Schichten.“
  • Die Bedeutung einer einzigen Quelle der Wahrheit ist ein wiederkehrendes Thema in diesem Artikel. Die im Schichtenaufbau angegebene Kupferdicke kann mit dem, was während des Bestellvorgangs ausgewählt wurde, in Konflikt stehen. Der Schichtenaufbau sollte als genaue Antwort angesehen werden.
• "Elektrischer Test: Alle gedruckten Schaltungen müssen zu 100% auf Unterbrechungen/Kurzschlüsse mittels der bereitgestellten Netzliste geprüft werden. Abgelehnte gedruckte Platinen müssen deutlich mit nicht leitender, permanenter Tinte markiert werden."
  • Zu niemandes Überraschung können sich die roten „Abgelehnt“-Aufkleber, die einige Hersteller verwenden, ablösen oder auf mysteriöse Weise verschwinden, meist wenn die Feiertage näher rücken.
• „Markierungen: Herstellermarkierungen und Datum/Los-Codes sollen auf der Platine im reservierten Bereich, wie im Gerber-Layer ‚pcbm_notes‘ durch den Text ‚place markings here‘ angegeben, platziert werden.“
• „Markierungen: Die Seite, auf die die Markierungen gesetzt werden, liegt im Ermessen des Lieferanten, sofern nicht anders auf dem Layer ‚pcbm_notes‘ vermerkt.“
• „Der Lieferant soll den Layer ‚pcbm_notes‘ prüfen, bevor um Klärungen gebeten wird.“
  • Ich füge meine Notizen immer auf drei separaten Layern hinzu: einem für die PCB-Herstellung, einem für die PCB-Montage und einem für meine persönlichen Notizen. Mit dieser einfachen Notiz spare ich ungefähr zwei E-Mails bei jeder Bestellung. Bei unterschiedlichen Zeitzonen bedeuten zwei E-Mails oft, dass man die PCB zwei Tage später als üblich erhält.
• „Herstellung von abgedeckten/verstopften Vias wie im Gerber-File spezifiziert.“
  • Die meisten Hersteller werden dies bereits tun, aber es ist nie eine schlechte Idee, übermäßig spezifisch zu sein.

Ich platziere immer diese Notizen auf der ersten Seite der Fertigungsdokumentation:

Montagezeichnungen

Die Verwendung von Draftsman für die Herstellung von Leiterplatten ist gut und schön, aber Montagezeichnungen sind der Bereich, in dem die Software wirklich glänzt.

Benutzer von Altium Designer haben im Laufe der Jahre zahlreiche Skripte erstellt, um einige der mühsamsten Aufgaben zu automatisieren, aber keines kommt den Funktionen und der Benutzerfreundlichkeit von Draftsman als Zeichnungseditor nahe.

Ähnlich wie bei den Fertigungszeichnungen, mag ich es, auf der ersten Seite einen klaren Satz von Anweisungen zu geben:

• "Alle referenzierten Spezifikationen sind in der neuesten Revision, sofern nicht anders angegeben."
• "Der Lieferant darf das Design nicht ohne schriftliche Genehmigung ändern."
• "Beziehen Sie sich auf die Excel-Stückliste für aktuelle Komponenteninformationen."
• "Die Stückliste in diesem Dokument dient lediglich als HILFE für Montageoperationen und enthält möglicherweise nicht die aktuellsten Daten oder alle genehmigten Komponentenalternativen."

Mensch, Harry, was ist die Anode?

Ich habe eine Herausforderung für dich. Wähle eine Platine, die du entworfen hast, vorzugsweise eine, die bereits für die Produktion freigegeben wurde. Öffne sowohl die Montagezeichnung als auch die Gerber-Dateien mit deinem bevorzugten Gerber-Viewer.

Jetzt sag mir die Orientierung aller Dioden.

Nicht so einfach, oder? In einigen Fällen ist die Orientierung klar, aber in vielen muss man fast raten.

Nahezu alle großen Unternehmen im Elektroniksektor haben interne Richtlinien, die dokumentieren, wie Dioden dargestellt werden sollen. Kleinere Unternehmen und Freiberufler überlassen es jedoch oft der Gewohnheit und dem Zufall.

Ich musste dieses Problem für Unternehmen mit einem Umsatz von mehreren Milliarden Dollar lösen.

Hier ist meine Sichtweise dazu.

Zeichner können Pin eins mit einem Punkt in den Montagezeichnungen markieren, wie im folgenden Bild:

Intuitiv sollte der Punkt dort gesetzt werden, wo das "spitze Ende" (Kathode) ist. Ich habe mehrere Kollegen und Freunde, die sich nicht mit Elektronik auskennen, danach gefragt, und fast alle gaben dieselbe Antwort: Punkt gleich spitze Ende.

IPC-7351B, der Hauptstandard, der sich mit SMD-Footprints befasst, scheint dieser Schlussfolgerung zuzustimmen.

Ingenieure, die hauptsächlich Schaltpläne zeichnen, haben eine andere Perspektive auf das Problem. Es ist üblich zu fühlen, dass Pin eins an der Anode und Pin zwei an der Kathode sein sollte, um den Stromfluss nachzuahmen, wenn die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist.

Damit die Zeichnungen in Draftsman korrekt angezeigt werden, muss die Kathode Pin 1 im Footprint sein. Ein Missverhältnis zwischen Schaltplan und Footprint-Pinbelegungen ist sicherlich eine Quelle für Probleme, daher sollte auch im Schaltplan Pin 1 an der Kathode sein.

Zusätzlich ist es normalerweise notwendig, die Orientierung der Diode auf der Silkscreen-Schicht anzugeben. Selbst wenn sie zu klein zum Herstellen ist, kann Ihr EMS-Dienstleister sie erkennen, wenn er die Gerbers betrachtet und heranzoomt.

In meinem Fall zeichne ich meine Footprints meist ähnlich wie Mark Harris für seine wunderbare Celestial Library, mit einem Diodensymbol unter dem Bauteilkörper und einer Umrandung mit dickerer Linie auf der Kathodenseite.

Ich habe festgestellt, dass dieser Ansatz bei Platinen aller Formen und Größen Wunder wirkt, obwohl man die Umrandung bei hochdichten Designs und kleineren Gehäusegrößen weglassen möchte.

Mark zeichnet seine Dioden jedoch mit Pin 1 am Anoden. Sein Ansatz macht die Schaltpläne intuitiver auf Kosten der Fertigungsdokumente.

Um sicherzustellen, dass keine Verwirrung entsteht, sollte die Orientierung der Diode immer in den Montagezeichnungen vermerkt werden, wo sie leicht querverwiesen werden kann.

Klagen zu verlieren ist etwas für Verlierer

Bei den meisten NDA-Vereinbarungen werden nur die Dokumente als vertraulich betrachtet, die ausdrücklich als solche gekennzeichnet sind. Seien Sie nicht der Narr, dessen Klage wegen Vertragsbruchs abgewiesen wird, bevor sie überhaupt beginnt!

Es ist eine gute Idee, "vertraulich" in einem professionell aussehenden Titelblock zu inkludieren:

Altium Designer bietet Ihnen standardmäßige ANSI- und ISO-Vorlagen, aber diese wurden mit mechanischen Zeichnungen im Sinn erstellt. Viele der Notizen und Felder spiegeln nicht die Bedürfnisse der Elektronikindustrie wider; zum Beispiel macht "Grate entfernen und alle scharfen Kanten brechen" für uns keinen Sinn!

Wenn Sie Concord Pro vor Ort nutzen, haben Sie auch standardmäßig Zugang zu mehr PCB-zentrierten Projektbeispielen.

Huaqiangbei wird es nicht für mich tun.

Ihre Montagedokumentation ist auch der perfekte Ort, um Anweisungen für den Einkauf zu inkludieren. In meinem Fall möchte ich, dass meine Lieferanten aus Shenzhen meine Komponenten zuerst von LCSC kaufen, also füge ich immer eine kleine Notiz auf der BOM-Seite hinzu.

Holen Sie sich Ihre kostenlosen (attraktiven) Draftsman Designvorlagen

Ich habe fünf A3-Vorlagen für Sie erstellt:

1. Eine generische Blattvorlage, die nur einen Titelblock enthält
2. Eine Montageblattvorlage, die das Diodenorientierungsdiagramm enthält
3. Eine Vorlage für PCB-Herstellungsdokumente
4. Eine Vorlage für PCB-Montagedokumente
5. Eine Vorlage für PCB-Mechanikdokumente

Sie können sie im Github-Repository AltiumTemplates herunterladen.

Bitte beachten Sie, dass sie kein Revisionsfeld enthalten, da ich stattdessen Git-Hashes verwende.

Layoutvorlagen mit Ihrer Organisation teilen

Wie gut Ihre Designvorlage auch sein mag, sie wird wenig nützen, wenn Ihr Unternehmen sie nicht konsequent übernimmt.

Mit Concord Pro können Sie Ihre Draftsman-Vorlagen teilen und deren Revisionen verwalten.

Die Verwendung der verwalteten Projektvorlagenfunktion ist unglaublich einfach. Altium Concord Pro kommt mit einer Reihe von branchenüblichen ANSI- und ISO-Vorlagen. Sie können jedoch eigene hinzufügen, indem Sie sie aus dem Windows Explorer per Drag-and-Drop hinzufügen oder ein neues Element erstellen (Rechtsklick, neues Element) und dann die Vorlage hochladen (Rechtsklick, hochladen).

Denken Sie nur daran, Ihr Draftsman-Dokument als Blattvorlage oder Dokumentvorlage zu speichern, nicht als standardmäßiges Draftsman-Dokument.

Sobald Sie dies getan haben, werden Ihre Draftsman-Vorlagen organisationsweit verfügbar sein, wenn Sie ein neues Dokument erstellen.

Weiterführende Lektüre

Altiums Dokumentation bietet ein wunderbares Einführungstutorial zum IPC-Standard, etwas, für das man normalerweise viel Geld bezahlen müsste, um Zugang zu erhalten, getarnt als Draftsman-Tutorial. Sie können es hier finden.

Mark Harris hat einen Artikel über das Bemaßen von Draftsman-Dokumenten und einen über Projektvorlagen geschrieben, den Sie sich ansehen sollten.

Sie sollten auch die offizielle Draftsman-Dokumentation und die erweiterte Draftsman-verwaltete Designvorlagen-Dokumentation überprüfen.

Schlussfolgerungen

Hemden bügeln kann mühsam sein, bis man einen ordentlichen Hochdruck-Dampfgenerator bekommt.

Ähnlich wie das nimmt Draftsman alle sich wiederholenden, augentrocknenden Aufgaben der PCB-Herstellungsdokumentation aus der Gleichung heraus und lässt Sie nur mit den unterhaltsamen Teilen zurück. Sie zu drucken und den süßen Geruch von Tintenstrahl am Morgen zu riechen, das ist es, was mich antreibt.

Concord Pro ermöglicht es Ihnen, Draftsman-Vorlagen mit Ihrer gesamten Organisation zu verwalten und zu teilen, und stellt sicher, dass alle Ingenieure auf dem gleichen Stand sind - Wortspiel beabsichtigt. Verbesserungen in der Dokumentation können leicht auf alle verwalteten Projekte angewendet werden, um sicherzustellen, dass Sie im Laufe der Jahre auf Ihren Erfahrungen aufbauen.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Altium Ihnen bei Ihrem nächsten PCB-Design helfen kann? Sprechen Sie mit einem Experten bei Altium.