E-Book: Navegando por la Fabricación de PCB: Parte 2

Descifrando las Notas de Fabricación de PCBs

Un buen amigo mío tiene un chiste sobre planificar un nuevo diseño de PCB para la fabricación: a menudo pregunta "¿has llamado a tu fabricante hoy?" para enfatizar que deberías interactuar con tu socio de fabricación múltiples veces en el proceso de diseño. Esto es algo que los diseñadores a menudo olvidan, y puede llevar a grandes dolores de cabeza antes de la fabricación a gran escala. De hecho, tu placa debería pasar por múltiples rondas de análisis DFM para asegurar la fabricabilidad, tanto en términos de fabricación como de ensamblaje.

Entonces, ¿cuándo deberías comenzar a someter tu diseño al análisis DFM? Otra pregunta importante podría ser: ¿cuál es la mejor manera de acelerar el proceso de análisis DFM? Hay mucho que verificar en cualquier placa, e inspeccionar completamente los diseños para la fabricabilidad puede ser un proceso que consume tiempo, especialmente en diseños complejos. Aquí está lo que puedes esperar en el análisis DFM y cómo hacer que tu diseño pase por el proceso rápidamente.

¿Qué Implica el Análisis DFM para PCBs?

En términos generales, el análisis DFM se aplica a cualquier cosa que necesite ser fabricada a gran escala. Los productos manufacturados deben ser diseñados para ajustarse al proceso utilizado para la producción en volumen, por lo que es necesario inspeccionar un diseño para asegurar que nada en él creará bajo rendimiento, defectos o una vida útil reducida. Hoy en día, tu fabricante de PCB y el ensamblador de PCB podrían estar en lados opuestos del globo, y es crítico asegurar que todos tengan acceso a un único almacén controlado de información del proyecto para realizar el análisis DFM.

El análisis DFM para PCBs implica verificar si el diseño se ajustará a los procesos de fabricación y ensamblaje de tu fabricante. Cualquier diseñador experimentado debería saber que la lista de posibles elecciones de diseño que pueden comprometer la calidad es larga. Sé que todavía no he memorizado cada posible problema de manufacturabilidad que podría esconderse en un diseño, por lo que a menudo confío en mi fabricante para inspeccionar mis placas cuando estoy a punto de realizar un lote de fabricación.

Inspecciona Tu Diseño Frecuentemente

Esto plantea un punto importante: ¿cuándo deberías realizar algunos chequeos de DFM en tu diseño? Si estás trabajando en placas más sencillas, probablemente sea suficiente confiar en que tu fabricante realice un último chequeo de DFM antes de la producción; realizar repetidas revisiones profundas de DFM simplemente consume demasiado tiempo cuando tu fabricante puede realizar esto rápidamente. Para algo más avanzado, como placas de señal mixta de alto conteo de capas con tolerancias ajustadas y múltiples estándares de señalización, son necesarias múltiples corridas de análisis de DFM para identificar problemas de calidad potenciales tempranamente.

La mejor manera de prevenir cambios de diseño innecesarios antes de la fabricación es realizar análisis de DFM en varios momentos diferentes:

Cuando se seleccionan componentes: Esto se relaciona principalmente con los tamaños de componentes pasivos, particularmente 0201 y 01005. Si debes usar estos componentes pequeños, solo asegúrate de que tu fabricante pueda manejarlos.

Durante la planificación del diseño: En este punto, todavía estamos determinando algunos aspectos básicos de la placa como el posible conteo de capas, rango de anchuras de pistas, tamaños de vías, si necesitaremos pasar a HDI, qué laminados de PCB usar y qué Nivel de Producibilidad IPC será aplicable al diseño.

Después de colocar los componentes: Una vez que hayas colocado los componentes, considera el proceso de ensamblaje, particularmente en lo que respecta al soldado en placas SMD de doble cara. También piensa en cómo cualquier componente conectado a tierra se soldará a su plano de referencia y si necesitan alivios térmicos.

Mientras planeas el apilado: Te sorprendería saber cuántos apilados necesitan ser modificados antes de que un diseño pueda ser enviado a fabricación. Esto es tan simple como pedirle a tu fabricante una tabla de apilado verificada.

Después de generar los Gerbers: Algunos defectos son más fáciles de ver en tus archivos Gerber, por lo que es mejor revisar tus Gerbers en busca de cosas como perforaciones superpuestas y relaciones de aspecto de vías.

En colaboración con el equipo de MCAD: En algunos casos, la colocación de conectores soldables u otros elementos mecánicos puede crear holguras excesivamente ajustadas.

Hay algunos de estos puntos que vale la pena elaborar, ya que pueden no ser discutidos a menudo en otros artículos.

Claros entre Componentes

Algunos puntos que aplican a los conectores también aplicarán a cualquier otro componente, pero hay otro punto sobre las holguras que vale la pena revisar. Asegúrate de haber previsto la expansión durante el ensamblaje, especialmente en conectores con una cubierta o base de plástico. Si dos componentes están demasiado cerca y se expanden durante el soldado, ambos pueden levantarse de la placa durante el ensamblaje.

Revisar las holguras en el análisis DFM nos habría ayudado a anticipar el levantamiento de componentes durante una reciente producción.

Examinando las Huellas

Obviamente, debes esforzarte por asegurarte de que tus huellas estén verificadas. Esto se puede hacer manualmente, o solo utilizando componentes verificados directamente de los fabricantes cuando estén disponibles. Sin embargo, una vez que una huella entra en el diseño, necesitarás revisar las aperturas de la máscara de soldadura, la holgura con respecto a las vías, la holgura con otros componentes, las proporciones de aspecto de las vías y más. Si no estás utilizando software con las características adecuadas de verificación de reglas, podrías dejar un pad térmico flotando, o podrías colocar un punto de perforación demasiado cerca de un filete de soldadura. Puedes mirar el diseño de la PCB directamente, pero está perfectamente bien generar Gerbers preliminares y comparar tus capas (ver abajo).

Puedes identificar componentes que necesitan aperturas de máscara de soldadura y gotas de lágrima desde archivos Gerber intermedios.

Revisión de Apilamiento

Puede sonar simplista, pero aprobarás esto con colores brillantes si simplemente le pides a tu fabricante un apilamiento con tu cantidad de capas y disposición de capas deseada. Ya han realizado el análisis DFM necesario para asegurar que ciertos apilamientos de capas pasen por su proceso. Te proporcionarán el ancho de traza, el espaciado de trazas (para pares diferenciales) y el grosor de capa que necesitarás usar con tus materiales laminados deseados. En algunos casos, podrías sorprenderte al descubrir que tu material laminado deseado no está disponible y necesitarás usar un equivalente cercano.

Si contactas a tu fabricante temprano, te enviarán una tabla de apilamiento calificada.

Para apilamientos de 4 capas, probablemente recibirás el apilamiento estándar de 8mil/40mil/8mil S/P/P/S que da un grosor total de 62 mil. Los apilamientos más complejos pueden requerir una tabla personalizada, especialmente cuando tienes una placa que necesita enrutamiento controlado por impedancia. Si obtienes la información del apilamiento temprano, no correrás el riesgo de aplicar el trazo y espaciado incorrectos necesarios para la impedancia controlada, todo ya estará verificado.

Análisis DFM Antes de la Fabricación

Una vez que hayas terminado tu placa y la hayas enviado para su fabricación, tu fabricante debería realizar su propio análisis DFM utilizando tus archivos Gerber finales. Nota que escribo "debería" aquí porque no todos los fabricantes lo harán; con algunos fabricantes, subes tus Gerbers y ellos producirán la placa exactamente como aparece en tus archivos de fabricación sin cuestionar. Para algunos fabricantes, necesitarás solicitar explícitamente este nivel de servicio, ya que diferentes niveles de servicio solo estarán disponibles como un complemento.

Una vez que recibas tu análisis DFM de tu fabricante, verás muchos resultados en las siguientes dos áreas: verificaciones de holguras contra las capacidades del proceso y verificaciones contra requisitos específicos de la industria.

Verificación de Tamaños de Características Contra Capacidades del Proceso

Cuando entregues tus archivos de diseño a tu fabricante y ellos realicen su análisis DFM, probablemente verás muchos resultados sobre verificaciones de holgura. El fabricante ya debería verificar las áreas mencionadas anteriormente, pero también necesitarán comparar los tamaños de tus características y holguras contra sus capacidades de proceso. Incluso si pasaste por este proceso con Gerbers preliminares como parte de la cotización, es mejor simplemente realizar esto de nuevo ya que podrías haber pasado por alto algo.

Un ejemplo de informe de análisis DFM de uno de mis fabricantes ITAR preferidos se muestra a continuación. En esta tabla, podemos ver dónde están los espacios, los tamaños de anillos anulares y las separaciones entre los agujeros pasantes y el cobre. Desde la fila inferior, se puede ver que mi configuración de separación entre traza y cobre es demasiado baja, y las almohadillas en algunos footprints tienen tamaños de anillo anular pequeños.

Informe de análisis DFM de ejemplo que muestra las separaciones en comparación con las capacidades del proceso.

En este ejemplo, tenemos múltiples errores a lo largo de un footprint particular, que resulta ser un paquete TO-92. En este caso, el tamaño del agujero en la biblioteca integrada era demasiado grande, lo que obligó a que el anillo anular alrededor del borde fuera demasiado pequeño para mantener las separaciones. Después de redimensionar el agujero, pudimos hacer espacio para un anillo anular de Clase 2 mientras aún dejábamos suficiente separación para prevenir el puenteo.

Para un diseño grande y complejo con miles de redes, ¿cómo verifica su fabricante cada característica posible en su diseño de PCB? Hay aplicaciones que ayudan a automatizar este proceso y compilarán un informe con cualquier violación del proceso. Algunos fabricantes tienen sus propias aplicaciones que usarán internamente, mientras que otros le darán acceso a un programa descargable que puede usar para verificar su diseño antes de la fabricación.

Revisión de Cumplimiento de Clases IPC

Otro ámbito de los requisitos de diseño que puede requerir más experiencia es la revisión del cumplimiento con las Clases IPC. Un punto importante a indicar durante el proceso de cotización es qué nivel de cualificación IPC estás buscando, si es que buscas alguno. Esto implica verificar la presencia de lágrimas, tamaños de anillos anulares, diámetros de taladro y pad versus el peso del cobre, capacidad para platear vías y agujeros, y requisitos de espesor dieléctrico, solo para nombrar algunos de los principales requisitos de fiabilidad. El diseño físico se comparará con las capacidades del fabricante para asegurar que el diseño resultante pueda cumplir con los requisitos de cualificación y rendimiento definidos en las normas IPC, y se necesitarán hacer cambios antes de la fabricación.

Cómo Enviar los Datos de tu Diseño a tu Fabricante Rápidamente

¿Cuál es la forma más rápida de poner los archivos en manos de tu fabricante y cómo puedes asegurarte de que entiendan completamente tu intención de diseño? Necesitarás el mejor conjunto de herramientas de colaboración en la nube que puedas encontrar. En estos días, con todo siendo realizado digitalmente, los diseñadores de PCB necesitan herramientas que les ayuden a colaborar en proyectos complejos y compartirlos con sus socios de fabricación. Con la plataforma Altium 365, es fácil compartir rápidamente todo, desde lanzamientos completos de proyectos hasta archivos de diseño individuales con tu fabricante, otros miembros del equipo y clientes.

Altium 365 también ayuda a optimizar el análisis DFM con un conjunto completo de características de documentación, incluyendo:

• Herramientas de alojamiento y gestión de componentes y bibliotecas
• Un sistema de control de versiones integrado basado en Gi
• Integración con herramientas de base de datos internas o aplicaciones de control de versiones externas
• Características de acceso y gestión de usuarios

Dentro de Altium 365, hay una manera extremadamente conveniente de enviar tu placa a tu fabricante con la función Enviar al Fabricante. Una vez que un proyecto se libera en tu Espacio de Trabajo de Altium 365, puedes entrar en la liberación de tu proyecto y hacer clic en el botón “Enviar al Fabricante” en la parte superior de la pantalla, como se muestra a continuación. Tu fabricante entonces puede abrir el proyecto en Altium Designer, o pueden descargar los archivos de la liberación y pasar tus archivos de fabricación a través de una aplicación de análisis DFM.

Una vez que un proyecto se libera en tu Espacio de Trabajo de Altium Designer, puedes dar acceso a tu fabricante.

Una vez que su diseño está con su fabricante, ellos pueden comentar sobre puntos específicos del diseño, lo cual ayudará a asegurar que no haya confusión al leer un informe de análisis DFM. Estos comentarios pueden luego visualizarse en línea en Altium 365 a través de su navegador, o en el diseño de la PCB cuando abra su proyecto en Altium Designer. Ningún otro servicio basado en la nube le ayuda a pasar por múltiples rondas de análisis DFM como Altium 365.

La manera más rápida de llevar su diseño a través de múltiples rondas de análisis DFM mientras se rastrean los cambios en los proyectos a lo largo del proceso es utilizar la plataforma Altium 365^™. Tendrá todas las herramientas que necesita para compartir, almacenar y gestionar todos sus datos de diseño de PCB en una plataforma segura en la nube. Altium 365 es la única plataforma de colaboración en la nube específicamente para diseño y fabricación de PCB, y todas las características en Altium 365 se integran con las herramientas de diseño de clase mundial en Altium Designer^®.

¿Son aún necesarias las colocaciones de marcas fiduciales en las PCBs con las capacidades de fabricación modernas?

Hace unos 10 años, dejé de ver películas de terror. En mi juventud realmente disfrutaba asustándome de lo lindo, pero cuando comencé mi carrera en ingeniería, me interesé más por los géneros de acción y ciencia ficción. Esto probablemente se deba a que estaba obteniendo mi justa cuota de historias de terror en el trabajo cuando simples errores resultaban en pesadillas catastróficas post-producción.

Cuando comencé mi carrera en diseño electrónico, los componentes through-hole eran extremadamente populares y los componentes montados en superficie eran una vista rara. Cuando los paquetes de microcontroladores (MCU) Quad Flat Package (QFP) se volvieron populares, no tuve más opción que migrar del antiguo footprint de chip portador con plomo plástico (PLCC). Esto se debe a que PLCC requiere un zócalo adicional mientras que QFP puede montarse directamente en el PCB. Por lo que pude decir, solo era cuestión de tiempo antes de que los fabricantes de chips dejaran de producir MCU en paquetes PLCC a favor de QFP o paquetes similares.

Cuando mis proveedores de ensamblaje de PCB me enviaron un correo electrónico indicando que no podían ensamblar mecánicamente el MCU en las 200 tarjetas de producción que ordené, comenzó mi pesadilla. Estar acostumbrado a los zócalos PLCC, que son componentes de montaje superficial, no me hizo pensar en proporcionar marcadores fiduciales en el PCB. La colocación de marcadores fiduciales es clave y no hacerlo significó que todos los MCUs con empaquetado QFP y pines muy pequeños tuvieran que ser ensamblados manualmente.

Esto resultó en un mayor porcentaje de tarjetas rechazadas y un sinfín de horas gastadas en corregir fallos de un soldado manual imperfecto. Desde entonces, me aseguro siempre de usar un marcador fiducial en mis diseños, incluso si mis proveedores me dicen que han actualizado sus máquinas para trabajar sin los marcadores. Además, aprender sobre la colocación de marcadores fiduciales fue una enorme curva de aprendizaje en mi carrera. ¡Nunca volveré a cometer el error de omitir esos marcadores!

¿Son necesarios los Marcadores Fiduciales con la Tecnología de Fabricación Moderna?

Siempre he diseñado mis placas de circuito impreso con marcadores fiduciales globales y locales. Sin embargo, cuando me encontré con un artículo que explicaba la posibilidad de omitir los fiduciales locales, me intrigó. Tenía sentido eliminar marcadores fiduciales en PCBs más pequeñas para maximizar el espacio para las pistas de señal.

Como resultado de los avances en la tecnología de fabricación, se pueden omitir los marcadores fiduciales locales bajo ciertas condiciones. En placas más pequeñas, las máquinas de ensamblaje modernas pueden colocar componentes SMT utilizando solo puntos fiduciales globales. Los marcadores fiduciales también pueden omitirse para componentes que tienen un paso mayor. Por ejemplo, los componentes de montaje superficial con pasos de 1.0 mm y superiores pueden ser colocados con precisión por las máquinas más recientes.

Dicho esto, es importante discutir el alcance de las capacidades de la máquina de su fabricante antes de eliminar los marcadores fiduciales locales en su diseño. He aprendido por las malas que no todos los fabricantes están equipados con máquinas que cuentan con la tecnología más avanzada. Por otro lado, nunca se deben omitir los marcadores fiduciales globales de sus diseños. Incluso si está trabajando con algunas de las capacidades de fabricación más avanzadas.

Mejores prácticas para el uso de marcadores fiduciales en el diseño de PCB

Si desea obtener lo mejor del ensamblaje por máquina, necesita colocar correctamente sus marcadores fiduciales. Hay algunas pautas importantes en cuanto a la colocación de fiduciales en su diseño.

1. El marcador fiducial se realiza colocando una capa de cobre no perforada en forma circular. El marcador fiducial debe estar libre de máscara de soldadura.
2. El tamaño óptimo de un marcador fiducial debe estar entre 1 y 3 mm. Se debe mantener un área de despeje similar al diámetro del marcador.

3. Para los fiduciales globales, se colocan 3 marcadores en el borde de las placas para obtener la mejor precisión. En casos donde el espacio es insuficiente, se requiere al menos 1 marcador fiducial global.

4. El marcador fiducial debe mantener una distancia de 0.3 pulgadas al borde de la placa, excluyendo el área de despeje del marcador fiducial.

5. Para los locales, la colocación del fiducial es de al menos dos marcadores fiduciales diagonalmente en el borde exterior del componente montado en superficie.

6. Cuando la placa es más grande, cualquier desalineación angular durante la fabricación será menor. Esto se debe a que una pequeña desviación angular será más fácil de detectar cuando la distancia entre los fiduciales es mayor.

Una nota sobre el tamaño del fiducial de PCB

El tamaño de los fiduciales de PCB generalmente es de 1 a 3 mm, pero el tamaño correcto que necesitas depende de las máquinas de ensamblaje que utiliza tu fabricante. Algunos fabricantes recomiendan agregar 3 fiduciales en las esquinas de la placa, ya que esto proporciona 2 mediciones de alineación angular y permite que la máquina de colocación y recogida infiera la orientación correcta. Algunos fabricantes indicarán un tamaño específico, que también depende del equipo de ensamblaje utilizado por tu fabricante. En general, el diámetro de la apertura de la máscara de soldadura debe ser el doble del diámetro del cobre desnudo para el fiducial, aunque algunos fabricantes prefieren que la apertura de la máscara de soldadura sea triple del diámetro del fiducial. Además, el tamaño del fiducial de PCB en la misma placa (tanto global como local) debe ser consistente y no debe variar en más de ~25 micrones.

Si estás ensamblando una placa de 2 capas, los fiduciales de las capas superior e inferior deben situarse uno encima del otro. Esto puede ser sorprendente; uno pensaría que la disposición de los fiduciales debería ser imágenes espejo una de la otra, pero nunca he visto que un fabricante indique esto en sus directrices. El tamaño del fiducial de PCB de las capas superior e inferior debe ser el mismo, incluyendo la apertura de la máscara de soldadura.

 

Los fiduciales locales suelen ser tan pequeños como 1 mm con una apertura de máscara de soldadura de 2 mm, aunque presta atención a la regla D-3D mostrada en la imagen anterior ya que tu fabricante puede preferir esta apertura de máscara de soldadura más grande para el tamaño de tu fiducial de PCB. El tamaño del fiducial local en el PCB generalmente no es mucho mayor que 1 mm para permitir el enrutamiento de trazas y dejar espacio para otros componentes. Para componentes pequeños, como una resistencia 0201 o un BGA del tamaño de un chip, la máquina de ensamblaje será lo suficientemente precisa como para que un fiducial local no sea necesario, y la máquina sabrá exactamente dónde deben situarse tus componentes.

No hay ningún inconveniente en verificar si el tamaño de tu fiducial de PCB y la apertura de la máscara de soldadura son correctos antes de enviar tu diseño a tu fabricante. Los fiduciales se clasifican como mecánicos en tu placa y no están conectados a nada, por lo que es un asunto simple modificar la huella para un fiducial personalizado y colocar un nuevo fiducial si es necesario. Algunos fabricantes modificarán el tamaño de tu fiducial de PCB por ti si no están dimensionados correctamente.

Puede diseñar y colocar fácilmente sus marcadores fiduciales, almohadillas, polígonos y cualquier otra característica de cobre para su PCB cuando utiliza las características de diseño y disposición de PCB de clase mundial en Altium Designer^®. Los usuarios pueden aprovechar una plataforma de diseño integrada única con características de diseño de circuitos y disposición de PCB para crear placas de circuito fabricables. Cuando haya terminado su diseño, y su diseño, y quiera enviar los archivos a su fabricante, la plataforma Altium 365^™ facilita la colaboración y el compartir su proyecto.

Descifrando las Notas de Fabricación de PCB

Enviar una placa para su fabricación es un momento emocionante y de nerviosismo. Muchas noches en vela han resultado de una primera corrida de fabricación, ¡y es importante asegurarse de que todo esté revisado, re-revisado y pueda pasar una inspección de DFM! Si necesita llevar un diseño a la fabricación, uno de los documentos importantes que puede crear es un dibujo de fabricación. Dentro de este dibujo, necesitará incluir notas de fabricación de PCB que le indiquen a su fabricante cómo construir su placa.

¿Por qué simplemente no entregar tus archivos de diseño al fabricante y dejar que ellos lo resuelvan? Hay varias razones para esto, pero significa que la responsabilidad recae sobre ti como diseñador para producir los archivos de fabricación y la documentación para tu PCB. Además, si alguien te envía un dibujo de un diseño, deberías al menos ser capaz de leer el dibujo y entender lo que dice. Si nunca has necesitado colocar información en un dibujo de fabricación o preparar notas de fabricación, en realidad es bastante simple si tienes las herramientas de diseño adecuadas. Veremos cómo puedes hacer esto dentro de tu diseño de PCB y cómo esto te ayudará a generar rápidamente datos para tu fabricante.

¿Qué son las Notas de Fabricación de PCB?

Un dibujo de fabricación de PCB es utilizado por un fabricante para asegurarse de que todos en el taller entiendan los requisitos de un diseño dado y cómo debe ser fabricado ese diseño. Dentro de un dibujo de fabricación se encuentran las notas de fabricación de PCB. Estas notas generalmente son plantilladas por diferentes casas de diseño o fabricación ya que no existe un estándar estricto que indique qué debería o no debería incluirse en las notas de fabricación de PCB. Tus notas no están literalmente diciéndole a tu fabricante cómo construir un PCB, están ahí para decirle al fabricante los requisitos en la placa base final para que la construcción general pueda ser exitosa.

Esto significa que, cuando estás preparándote para enviar un diseño para su fabricación, no necesitas reescribir manualmente todas las notas de fabricación: puedes copiar tu plantilla en tu diseño de PCB, insertar algunos de los puntos importantes que son específicos del diseño, y enviar eso a tu fabricante para su revisión. Solo como un ejemplo de lo que verás en las notas de fabricación de PCB, echa un vistazo al ejemplo a continuación.

Ejemplo de notas de fabricación de PCB que usamos en nuestros proyectos.

Si quieres abrir una copia basada en texto de las notas anteriores y adaptarlas a tus proyectos, puedes obtenerlas desde este enlace. Tus notas pueden ser puestas en un formato que sea más corto o conveniente para tus proyectos. Si eres un diseñador individual y trabajas en muchos proyectos, colocar estas notas en el diseño del PCB o en un dibujo de fabricación puede ayudarte a llevar un registro de los requisitos del proyecto. Si trabajas en una organización más grande, probablemente tengas requisitos específicos de tu empleador. Si estos requisitos no están especificados, entonces dependerá de ti como diseñador el idearlos.

Las notas de fabricación de PCB no están estrictamente estandarizadas en términos de contenido y formato. Sin embargo, hay información básica que encontrarás en cualquier conjunto profesional de notas de fabricación de PCB, y parte de esta información es autoexplicativa. Algo como el grosor de la placa o las tolerancias son (o deberían ser) bastante obvias. Otros aspectos de las notas de fabricación merecen cierta explicación. No entraré en cada punto del ejemplo anterior, pero sí quiero destacar algunos de estos ya que son críticos para asegurar que tu placa sea fabricada correctamente.

Nota 1: Nivel de Clase IPC

Esta nota especifica el nivel de rendimiento de la placa cuando se despliega en el campo de acuerdo con el estándar IPC-6012. Este es un estándar de fiabilidad, y su fabricante lo utilizará para determinar el nivel de inspección que necesitan realizar para asegurar la fiabilidad. Las tres clases son:

Clase 1: Reservada para productos desechables destinados a usos de una sola vez o pocas veces

Clase 2: Destinada para productos con una vida útil prolongada que serán colocados en servicio continuo

Clase 3: Destinada para los productos de mayor fiabilidad donde la vida humana puede estar en riesgo en caso de que el producto falle. Este es un requisito estándar para equipos militares, médicos y aeroespaciales.

Normalmente, si no especifica esto, el nivel de inspección predeterminado será la Clase 2, o posiblemente la Clase 1 si está trabajando con un fabricante de presupuesto. Algunos diseños o fabricantes solo pueden conformarse con los niveles de inspección IPC-A-600; discutiré estas diferencias en un blog próximo.

Nota 4-6: Características de la Superficie

Todas las características superficiales deben especificarse, incluyendo la máscara de soldadura, la serigrafía y el chapado. Si no especificas esto, generalmente terminarás con un acabado superficial de estaño-plomo o plata, así que asegúrate de especificar algo más confiable como ENIG si lo necesitas. Para la fuente y tamaño de la serigrafía, no necesitas incluirlo aquí, eso se mostrará en tus Gerbers.

La serigrafía, la máscara de soldadura y el chapado deben especificarse en tus notas de fabricación.

Nota 15: Requisitos de Pruebas

El ejemplo anterior muestra un requisito de planitud para la placa, pero lo que realmente está haciendo es listar un requisito de prueba. Nota que la Parte B de la Nota 15 lista:

• EST DE ACUERDO CON LA REVISIÓN ACTUAL DE IPC-TM-650 2.4.22

El IPC-TM-650 2.4.22 es un método de prueba específico al cual debe conformarse la placa desnuda. Este es un requisito estándar para asegurar que los componentes no estén inclinados durante la soldadura y el ensamblaje.

Otros requisitos de prueba podrían estar listados en esta sección. Tales requisitos podrían incluir pruebas de caída o delaminación, pruebas de vibración (normalmente utilizadas en el PCBA), pruebas de oxidación, pruebas de ciclos de temperatura, o cualquier otra prueba que considere importante en su aplicación final. Si una norma IPC u otra norma de la industria lista la metodología requerida para la prueba, entonces esa norma debe ser listada junto con la especificación que la placa necesita cumplir. Esto es común en placas de mil-aero que tienen requisitos específicos de seguridad o fiabilidad más allá de los especificados en las normas IPC. Si este es un proyecto de hobby o una corrida de prototipo única, típicamente no necesita especificar nada más allá de la planitud, que es un requisito de rendimiento estándar entre los fabricantes.

Esta imagen muestra un dispositivo de prueba siendo utilizado para pruebas de vibración en una placa terminada.

Nota 16: Material de PCB

He examinado la importancia de sus materiales y cómo especificar materiales en una entrada de blog anterior. Esta sección debe especificar los requisitos más importantes de su material. La clasificación de inflamabilidad en el ejemplo anterior es la norma NEMA que se utiliza para definir qué es un sustrato FR4. La otra nota (parte B en el ejemplo) es el valor de la temperatura de transición vítrea (Tg). Cuanto mayor sea la temperatura operativa esperada de su placa, mayor será el valor de Tg requerido para el sustrato, lo que asegura que el PCBA pueda resistir el ciclo térmico. En esta sección, no debe especificar los requisitos de la constante dieléctrica; eso se cubre en la sección de impedancia.

Nota 17: Tolerancia de Registro

El nivel de registro en su placa se refiere al desalineamiento horizontal entre capas en el PCB. Cuando se prensa el PCB, habrá variaciones menores en la alineación lateral de las capas, generalmente menos de un par de mils. Nunca puede reducir este número a 0 mils, pero los fabricantes generalmente se acercan lo suficiente para que no tenga que preocuparse demasiado por el desregistro al perforar y platear vías. Un bajo desalineamiento asegura que cualquier pad colocado en vías pasantes se alinee y haga una conexión fuerte con el barril de la vía.

En los diseños de Clase 3 de IPC, probablemente necesitarás añadir una lágrima para asegurar una conexión fuerte con el vía en caso de que haya algún desajuste y ruptura. Asegúrate de que tus herramientas de enrutamiento de PCB puedan aplicar lágrimas si estás diseñando a este nivel de fiabilidad.

Nota 19: Impedancia

La impedancia puede ser complicada ya que se relaciona estrechamente con los requisitos del material de PCB. La razón por la que queremos especificar Tg y la inflamabilidad en la Nota 16 es que estos valores pueden aplicarse a una gama de diferentes materiales. Sin embargo, no todos esos materiales aplicables te darán exactamente la impedancia correcta, por lo que la impedancia que especifiques solo puede ser posible con unos pocos materiales específicos que pueden encajar en tu apilamiento.

Hay algunas maneras en las que puedes establecer tus requisitos de impedancia en tu diseño:

Especificar ancho y espaciado: Puedes especificar los valores de impedancia que necesitas para trazas individuales o pares diferenciales en diferentes capas, así como el ancho requerido, como he hecho en el ejemplo. Ten en cuenta que no todos los fabricantes pueden o querrán seleccionar materiales para cumplir estos objetivos para ti; algunos fabricantes simplemente no mantienen suficientes materiales en stock para mezclar y combinar laminados para alcanzar tus metas, y tendrás que buscar en otro lugar o pagar extra.

Utiliza el apilado de tu fabricante: La mejor opción es simplemente llamar a tu fabricante, obtener su apilado estándar para el número de capas que tienes y usar sus valores de ancho de traza/espaciado de pares para tu placa para asegurar una impedancia controlada. De esta manera, sabrás que pueden fabricar tu placa tal como la has diseñado. No estás obligado a hacer esto, pero cuando pasas a un mayor número de capas, la magnitud de cualquier rediseño requerido para cumplir con los requisitos de impedancia será mayor, así que es mejor pedir esta información antes de comenzar el diseño.

Si tienes múltiples requisitos que necesitas especificar en diferentes capas, puedes crear una tabla de impedancia que incluya información de ancho y plano de referencia en cada capa en tu dibujo de fabricación de PCB. Entonces podrías incluir el texto "CONSULTAR LA TABLA DE IMPEDANCIA PARA LOS REQUISITOS DE ANCHO Y TOLERANCIA" (o escribir algo similar).

Ejemplo de tabla de impedancia. [Fuente: PCB Universe]

Dónde Deberías Poner Tus Notas de Fabricación de PCB

Las notas deben colocarse en el dibujo de fabricación, como en un archivo DWG/DXF o en un archivo PDF. El dibujo de fabricación de la placa, la tabla de perforación, la tabla de impedancia y el dibujo de apilamiento pueden estar todos en la misma página, y ciertamente puedes colocar las notas en esta página si hay espacio. Es común colocar el dibujo de perforación, el dibujo de apilamiento, la tabla de perforación y las notas en una página, y luego colocar las capas Gerber en una página diferente.

La otra opción que es popular es ponerlas directamente en el diseño del PCB, lo que significa que básicamente conviertes tu diseño de PCB en un gran dibujo de fabricación de PCB. Usa un objeto String en tu diseño de PCB y simplemente pega las notas de fabricación directamente. Se pueden colocar en una capa mecánica y exportar como parte de tus Gerbers (puedes colocarlo en la capa de Dibujo de Perforación). Esto permite que cualquiera que tenga tu archivo de proyecto vea las notas de fabricación directamente al lado del diseño.

Llama a Tu Fabricante Temprano para Asegurar el Éxito

La mejor ruta que puedes seguir al construir una nueva placa es contactar al fabricante temprano y averiguar qué necesita estar en tus notas de fabricación de PCB. Si puedes obtener estos datos temprano, puedes incluirlos en tus notas de fabricación de PCB con tu dibujo de fabricación. Este documento será el repositorio central para los datos de diseño de tu proyecto, por lo que es bueno mantener notas de fabricación detalladas para el diseño en caso de que planees producirlo nuevamente en el futuro. Mantener documentación también es bueno para diseñadores individuales que quieren hacer la transición a trabajar en organizaciones más grandes, donde la documentación es mucho más crítica y necesita ser muy detallada.

Antes de preparar tus notas de fabricación de PCB, necesitarás crear tu diseño de PCB con software de alta calidad y fácil de usar como CircuitMaker. Los usuarios pueden crear fácilmente nuevos proyectos y hacer una transición suave a la fabricación. Todos los usuarios de CircuitMaker también tienen acceso a un espacio de trabajo personal en la plataforma Altium 365, donde pueden subir y almacenar datos de diseño en la nube, y ver fácilmente proyectos a través de un navegador web en una plataforma segura.