Variantes de diseño de PCB: gestión de múltiples versiones de PCBA

A menudo, un proyecto de PCB necesita una combinación de instalaciones de componentes, números de parte y configuraciones de pasta, incluso con el mismo diseño de layout y esquemático. Las variantes de proyectos de PCB se crean para controlar estos ajustes durante el desarrollo y la producción. Después, el equipo de diseño asume la responsabilidad de llevar un control de lo que incluye cada variante y por qué se creó esa variante, así como del propósito de la variante de ensamblaje.

En desarrollo, el requisito más común es el control de la configuración DNI en el ensamblaje de la PCB, lo cual debe quedar anotado en los esquemáticos y en la BOM. En el enfoque clásico de variantes, esto implica crear múltiples paquetes de ensamblaje y anotar manualmente las salidas para que cada variante pueda fabricarse y ensamblarse. Históricamente, este ha sido un proceso que consume mucho tiempo y que produce una gran cantidad de conjuntos de archivos, cada uno de los cuales requiere su propio seguimiento y documentación.

En este artículo, vea cómo puede gestionar fácilmente las variantes dentro de su software ECAD y eliminar la enorme cantidad de archivos para cada proyecto.

¿Qué cambia en cada variante de PCB?

Las variantes de PCB son muy útiles para hacer seguimiento de pequeñas diferencias en el layout y los esquemáticos de un solo proyecto. Una vez que el diseño esquemático está definido y el layout de la PCB está completo, el diseñador modifica varios aspectos del diseño para crear una variante.

• Estado de instalación del componente (Instalado o No instalado)
• Números de parte alternativos asignados a nivel de componente
• Valores de parámetros del componente, como resistencia o capacitancia
• Footprints alternativos para componentes específicos
• Configuraciones de máscara de pasta de soldadura por configuración de ensamblaje
• Población de jumpers y resistencias de cero ohmios para el control de configuración de hardware

Una vez especificada la variante, se generan salidas de diseño de PCB únicas para cada variante. Las variantes individuales pueden utilizarse para trabajos separados de fabricación y ensamblaje según sea necesario.

Casos de uso comunes de las variantes

Los casos más comunes en los que los diseños de PCB con variantes se utilizan ampliamente son en el prototipado temprano y en la producción en volumen. La producción de baja cadencia, como una corrida de producción inicial, no depende de las variantes con tanta frecuencia como los otros dos casos.

Variantes para prototipado

Durante el prototipado, las variantes de diseño de PCB brindan a los ingenieros una forma estructurada de probar múltiples configuraciones a partir de una sola fabricación de placa. Los pines de configuración en los circuitos integrados suelen ser un objetivo típico: en lugar de cortar pistas o improvisar resistencias, un diseñador crea variantes separadas con resistencias pull-up o pull-down específicas marcadas como DNI, lo que permite realizar pruebas de configuración por ensayo y error de manera organizada y repetible.

En el prototipado, el uso de designaciones DNI afecta principalmente la información en la BOM, donde ciertas líneas se etiquetan como "Instalado" o "No instalado" para indicar qué partes son DNI. Esta es la forma más sencilla de configurar una BOM para que las instrucciones de ensamblaje se reflejen con precisión y sean fáciles de leer.

Los componentes Instalados/No instalados pueden verse visualmente en el esquemático e incluirse en la BOM de la variante de PCB.

Variantes de producción

En la producción en volumen, las variantes de diseño de PCB se utilizan más comúnmente para gestionar números de parte alternativos y footprints alternativos, más que configuraciones DNI. Cuando un componente preferido deja de estar disponible o un reemplazo calificado tiene un patrón de pads ligeramente diferente, definir una variante de producción permite al equipo de ingeniería formalizar la sustitución dentro de la base de datos de diseño en lugar de emitir documentación informal de desviación. Esta práctica mantiene trazables las configuraciones alternativas y garantiza que cada lote de producción esté vinculado a una variante específica y documentada con su propio paquete de salidas.

Este uso de las variantes permite cierta agilidad durante la producción para abordar interrupciones en la cadena de suministro y problemas de control de calidad. A menudo ocurre que durante la producción una pieza en particular puede quedarse sin stock o que un footprint necesita modificarse (por ejemplo, de LMC a MMC en pasivos SMD) para eliminar un defecto de ensamblaje. Cambiar a una nueva variante permite implementar los cambios rápidamente y sin modificaciones importantes en los archivos de diseño.

En este caso, será necesario generar un paquete de salidas de diseño de PCB completamente único para la base de datos de diseño de cada variante. Esto se debe a que los datos de fabricación también suelen modificarse al definir la variante, como en el caso de cambios de footprint. Es posible que también deban modificarse otras piezas de documentación, como las notas de fabricación y ensamblaje en los planos maestros.

El mejor software de diseño de PCB para gestionar variantes

La gestión de variantes es una función relativamente nueva que se ha implementado por completo en Altium Designer, la plataforma de software de diseño de PCB más popular y con mayores capacidades de la industria. Los usuarios pueden crear y editar variantes de diseño en cualquier etapa del ciclo de vida del producto y, al aprovechar la herramienta de generación de salidas basada en plantillas en archivos OutJob, pueden generar instantáneamente paquetes completos de archivos de fabricación para una variante de diseño de PCB.

Configuración de variantes en Altium Designer

La configuración de variantes en Altium Designer se gestiona mediante el cuadro de diálogo Variant Management y solo requiere unos pocos pasos para configurarse correctamente. El proceso sigue una secuencia consistente independientemente de si la variante está destinada al prototipado o a la producción.

• Abra el proyecto y navegue a Project > Variants para acceder al cuadro de diálogo Variant Management.
• Cree una nueva variante y asígnele un nombre único y descriptivo que refleje su propósito o estado de configuración.
• Seleccione componentes individuales y asigne el estado de instalación (Instalado o No instalado), números de parte alternativos o footprints alternativos a nivel de componente.
• Verifique que el esquemático y la BOM reflejen los parámetros correctos de la variante antes de generar las salidas.
• Utilice un archivo OutJob para generar un paquete de salidas completo y específico de la variante, incluyendo Gerbers, dibujos de ensamblaje y la BOM en una sola operación.

Este flujo de trabajo mantiene todas las definiciones de variantes dentro del archivo del proyecto en lugar de estar dispersas en hojas de cálculo externas o estructuras de carpetas, lo que reduce significativamente la carga documental asociada con la gestión de múltiples configuraciones de placas a lo largo del ciclo de desarrollo del producto.

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