Placas Perfectas en Cada Ocasión (Con Plantillas PCB Gratuitas)

Altium Concord Pro™ como producto y marca independiente ha sido descontinuado y sus capacidades ahora están disponibles como parte de nuestras soluciones empresariales de Altium. Aprende más aquí.

Los recuerdos se desvanecen, pero una buena documentación es para siempre

En un artículo anterior, examinamos cómo crear plantillas de diseño perfectas para tus esquemáticos. En particular, cómo elaborar el bloque de título y cómo estilizar los componentes.

Mi obsesión por crear circuitos bonitos a menudo alcanza un grado poco saludable. A menudo me encuentro volviendo a casa a las 9 pm habiéndome sobreexigido porque me obsesioné con el formato de mis esquemáticos durante cinco horas, saliendo de la oficina con bolsas bajo mis ojos más grandes que la luna llena sobre mi cabeza.

Crear esquemáticos claros, concisos y legibles es imperativo si quieres que los circuitos en los que trabajas sean útiles mucho después de que todos hayan olvidado cómo funcionan. Los esquemáticos legibles también son necesarios para una colaboración eficiente. Ninguna de las maravillosas características de Altium Concord Pro® puede salvarte de un circuito mal dibujado.

Los dibujos de producción, sin embargo, son otro asunto completamente distinto.

Mientras que los ingenieros de diseño capacitados suelen leer esquemáticos, sus dibujos de producción podrían ser leídos potencialmente por técnicos y trabajadores con formación mínima.

Introducido hace unos años, Draftsman®, integrado dentro de Altium Designer®, ha cambiado radicalmente mi flujo de trabajo para mejor.

Antes de la llegada de Draftsman, a menudo era necesario incluir una plantilla de diseño hecha a mano con tu proyecto de PCB e incrustar todas las tablas de perforación, notas y documentación en capas separadas.

Los documentos resultantes eran difíciles de imprimir, poco prácticos de abrir ya que aún requerían visores de Gerber, y engorrosos de editar.

¿La peor parte de la vida antes de Draftsman? Siempre que alguien requería alguna documentación, el ingeniero de PCB tenía que crearla desde cero, verificarla manualmente contra el PCB, imprimir en archivo (PDF) y anotarla con software externo.

Era un poco como intentar clavar clavos con una pala.

¡Documentación terrible, nunca más!

Tus documentos de Draftsman deben ser claros y estandarizados. Aquí te mostramos cómo puedes lograrlo.

Dibújame como a una de tus tablas francesas, Jack

Entonces, ¿qué tipo de documentos deberías crear con Draftsman? Para comenzar, veamos qué podemos dibujar con él.

Aquí están los objetos que actualmente son compatibles con Draftsman:

• Objetos gráficos
  • Sub de Segundo
  • Otro Sub
  • Línea
  • Rectángulo
  • Círculo
  • Arco (por centro o de 3 puntos)
  • Región
  • Texto
  • Gráfico
• Vistas
  • Vista de Ensamblaje de la Placa
  • Vista de Fabricación de la Placa
  • Vista de Sección de la Placa
  • Vista Detallada de la Placa
  • Vista de Componente
  • Vista del Dibujo de Taladro
  • Vista Isométrica de la Placa
  • Vista de Región de la Placa
  • Vista Realista de la Placa
• Tablas
  • Tabla Genérica
  • Tabla de Taladro
  • Tabla de Línea de Transmisión
  • Lista de Materiales
  • Leyenda del Apilado de Capas
• Dimensión
  • Lineal
  • Radial
  • Diametral
  • Angular
  • Ordinal
  • Escala
• Anotaciones:
  • Llamada
  • Acabado Superficial
  • Característica de Referencia
  • Marco de Control de Características
  • Marca de Centro
  • Nota

Como puedes ver, Draftsman tiene abundantes características para documentar cualquier proyecto de PCB. La mayoría de ellas se dividen entre salidas de fabricación de las placas de PCB desnudas, salidas de ensamblaje, anotaciones genéricas, tablas y objetos gráficos.

A lo largo de los años, he descubierto que el mejor enfoque para la documentación de PCBs consiste en tres documentos diferentes. Los primeros dos son obligatorios, pero el último es opcional:

• PCB_Fabrication
• PCB_Assembly
• PCB_Mechanical

La documentación mecánica a menudo es una necesidad si tienes que interactuar con ingenieros mecánicos. Puedes detallar el tamaño y la posición de los agujeros, cuánto se permite que la placa se flexione bajo estrés y las tolerancias dimensionales de componentes voluminosos como inductores de potencia o capacitores electrolíticos.

Las características de colaboración MCAD de Concord Pro alojado pueden reducir considerablemente la necesidad de que los ingenieros electrónicos dibujen documentación mecánica.

Dibujos de Fabricación

Una Tabla de Verdad Sin Álgebra Booleana

Supongamos que estás comenzando en electrónica o tratas con diseños que son relativamente simples de fabricar. En ese caso, probablemente no necesites mucho más que los Gerbers y un BOM para que tu placa se fabrique correctamente.

Por defecto, la mayoría de los fabricantes de bajo volumen te ofrecerán un proceso estándar con una resolución de 8 mils, un espaciado de 8 mils, agujeros de 0.3mm, un grosor de placa estándar de 1.6mm con cobre de 32 micrómetros, una TG (Temperatura de Transición Vítrea) de entre 130 y 140 grados Celsius, máscara de soldadura verde con serigrafía blanca y un acabado HASL (Nivelación de Soldadura por Aire Caliente).

Sin embargo, estas especificaciones no son una solución única para todos, y en muchos casos, tus necesidades pueden superarlas. Considera lo siguiente:

• Las placas industriales a menudo requieren PCBs con una alta temperatura de transición vítrea para evitar flexiones excesivas a lo largo del rango de temperatura.
• Los diseños de alta densidad requieren precisión dimensional por encima de lo que ofrecen las líneas de producción estándar y características como vías ciegas.
• El cobre grueso (por encima de 32 micrómetros) puede ser necesario para diseños de alta corriente.
• La impedancia controlada puede ser necesaria para diseños de alta velocidad.
• Las placas de alta fiabilidad a menudo implican la necesidad de un sustrato de alta calidad de marcas como Rogers, Omega o 3M.
• Puede que quieras especificar el grosor del chapado de cobre dentro de tus vías para reducir su resistencia parásita.
• Tienes requisitos mecánicos particulares como fresado en el eje Z, agujeros avellanados o con contrafuerte.
• Deseas opciones adicionales como chapado de bordes, agujeros de ajuste a presión, via-en-pad, agujeros castellados, o máscara de carbono.

Con cada proyecto, incluyo una tabla útil en mis documentos de fabricación de PCB de Draftsman. Mi EMS la verifica, y más de una vez, encontraron errores en mi proceso de pedido. El mes pasado, olvidé especificar que mis placas debían terminarse con HASL sin plomo en lugar de HASL con soldadura con plomo.

Si mi EMS no hubiera detectado el error al revisar mi documento de Draftsman, probablemente habría terminado con un producto no conforme a RoHS, y mi cliente habría rechazado el lote, lo que habría llevado a pérdidas considerables.

No Todo lo que Brilla es Cobre

Los diseños de alta velocidad y alta corriente requieren un cuidado particular en la elección del apilado de capas. Dos de los errores más comunes de los principiantes en diseños de alta velocidad son no actualizar el apilado de capas dentro de Altium correctamente y fabricar el PCB con un apilado de capas diferente al diseñado. En mi caso, aquí está el apilado de capas para la oferta "Estoy demasiado arruinado para pagar por placas de alta fiabilidad" de mi casa EMS favorita:

Y aquí está, insertado en el Gestor de Capas de Altium Designer, bajo el Editor de PCB.

Y finalmente, en nuestro editor de dibujos Draftsman:

La pila en el documento de Draftsman se sincroniza automáticamente desde su proyecto de PCB, permitiendo que su casa de EMS detecte cualquier error por usted.

Un Conjunto de Instrucciones Dice Más que Mil Palabras

A lo largo de los años, he ajustado y refinado un conjunto consistente de instrucciones de fabricación. El dinero siempre es escaso, y por eso la mayoría de mis electrónicos se fabrican en Shenzhen. Hay un conjunto común de problemas que probablemente encontrará al trabajar con fabricantes asiáticos. Esto generalmente se debe a una diferencia en las prácticas comerciales culturales, expectativas y barreras idiomáticas.

Uno de los problemas más comunes es las especificaciones contradictorias entre diferentes documentos, como los Gerbers, correos electrónicos, impresión en archivo (PDF) y otros tipos de documentación. En este caso, es fundamental tener una única fuente de verdad.

Las siguientes pautas, añadidas a las especificaciones de fabricación, me han ayudado a evitar innumerables problemas a lo largo de los años:

• "Todas las especificaciones referenciadas son de la revisión especificada en el bloque de título."
• "El proveedor no deberá modificar el diseño o el apilado aprobado sin permiso por escrito."
  • Algunos fabricantes harán lo que sea más barato y asumirán que eso es lo que quieres, pero lo más barato rara vez es mejor. Un cambio en las especificaciones puede alterar el rendimiento y la fiabilidad de tu producto.
• "Todos los materiales deberán ser compatibles con RoHS, y el producto final deberá ser aceptable para su uso en ensamblajes RoHS."
  • Tu EMS será responsable de obtener la mayoría de los componentes y de fabricar y ensamblar el PCB. Como tal, están en una posición privilegiada para asegurarse de que el producto cumpla con RoHS.
• "Lámina de cobre: consultar la leyenda del apilado de capas para detalles sobre el grosor del Cu. Todos los grosores de Cu son finales e incluyen la lámina base más el chapado de Cu en las capas chapadas."
  • La importancia de una única fuente de verdad es un tema recurrente en este artículo. El grosor del cobre indicado en el apilado de capas puede entrar en conflicto con lo que se ha seleccionado durante el procedimiento de pedido. Se debe asumir que el apilado de capas es una respuesta precisa.
• "Prueba eléctrica: todos los circuitos impresos deberán ser probados eléctricamente al 100% en busca de cortocircuitos/abiertos utilizando la lista de conexiones proporcionada. Las placas impresas rechazadas deben ser claramente marcadas con tinta permanente no conductiva."
  • Para sorpresa de nadie, las etiquetas rojas de "rechazado" utilizadas por algunos fabricantes pueden despegarse o desaparecer misteriosamente, sobre todo a medida que se acercan las vacaciones.
• "Marcas: la marca del proveedor y los códigos de fecha/lote deberán ubicarse en la placa en el área reservada según se especifica en la capa Gerber 'pcbm_notes' por el texto 'colocar marcas aquí'."
• "Marcas: el lado en el cual colocar las marcas queda a discreción del proveedor a menos que se indique lo contrario en la capa 'pcbm_notes'."
• "El proveedor deberá revisar la capa pcbm_notes antes de solicitar aclaraciones."
  • Siempre agrego mis notas en tres capas separadas: una para la fabricación de PCB, una para el ensamblaje de PCB y otra para mis notas personales. Con esta simple nota, ahorro aproximadamente dos correos electrónicos en cada pedido. Con diferentes zonas horarias, dos correos electrónicos a menudo significan obtener el PCB dos días más tarde de lo usual.
• "Fabricar vías tapadas/obturadas según se especifica en el archivo Gerber."
  • La mayoría de los fabricantes ya hacen esto, pero nunca está de más ser excesivamente específico.

Siempre coloco estas notas en la primera página de la documentación de fabricación:

Dibujos de Ensamblaje

Usar Draftsman para la fabricación de placas desnudas está bien, pero los dibujos de ensamblaje son donde el software realmente brilla.

Los usuarios de Altium Designer han creado numerosos scripts a lo largo de los años para automatizar algunas de las tareas más tediosas, pero ninguno de ellos se acerca a igualar las características de Draftsman y la facilidad de uso como editor de dibujos.

Similar a los dibujos de fabricación, me gusta proporcionar un conjunto claro de instrucciones en la primera página:

• "Todas las especificaciones referenciadas son de la última revisión a menos que se indique lo contrario."
• "El proveedor no modificará el diseño sin permiso escrito."
• "Consultar el BOM de Excel para obtener información actualizada de los componentes."
• "El BOM en este documento es puramente una AYUDA para las operaciones de ensamblaje y puede no tener los datos más actualizados o todas las alternativas de componentes aprobadas."

Caray, Harry, ¿Cuál es el Ánodo?

Tengo un desafío para ti. Elige una placa que hayas diseñado, preferiblemente una que ya haya sido aprobada para producción. Abre tanto el dibujo de ensamblaje como los Gerbers usando tu visor de Gerber favorito.

Ahora, dime la orientación de todos los diodos.

No tan fácil, ¿verdad? En algunos casos, la orientación es clara, pero en muchos, casi tendrás que adivinar.

Prácticamente todas las grandes empresas del sector electrónico tienen directrices internas que documentan cómo deben representarse los diodos. Sin embargo, las pequeñas empresas y los freelancers a menudo lo dejan al azar y a la costumbre.

He tenido que resolver este problema para empresas multimillonarias.

Esta es mi opinión al respecto.

El dibujante puede marcar el pin uno con un punto en los dibujos de ensamblaje, como en la siguiente imagen:

Intuitivamente, el punto debería ir donde está el "extremo puntiagudo" (cátodo). He preguntado a varios colegas y amigos que no conocen de electrónica sobre esto, y casi todos dieron la misma respuesta: punto igual a extremo puntiagudo.

IPC-7351B, el principal estándar que trata sobre huellas SMD, parece estar de acuerdo con esta conclusión.

Los ingenieros que principalmente dibujan esquemáticos tienen una perspectiva diferente sobre el asunto. Es común sentir que el pin uno debería estar en el ánodo y el pin dos en el cátodo para imitar el flujo de corriente cuando el diodo está polarizado directamente.

Para que los dibujos se muestren correctamente en Draftsman, el cátodo debe ser el pin 1 en el footprint. Tener esquemáticos y footprints de pines que no coinciden seguramente será una fuente de problemas, por lo que se sigue que el esquemático también debería tener el pin 1 en el cátodo.

Además, generalmente es necesario indicar la orientación del diodo en la capa de silkscreen. Incluso si es demasiado pequeño para fabricar, su casa EMS podrá leerlo cuando vean los Gerbers y hagan zoom.

En mi caso, mayormente dibujo mis footprints de manera similar a como lo hace Mark Harris para su maravillosa Biblioteca Celestial, con un símbolo de diodo debajo del cuerpo del componente y un contorno con una línea más gruesa en el lado del cátodo.

He encontrado que este enfoque funciona de maravilla en placas de todas las formas y tamaños, aunque podrías querer omitir el contorno para diseños de alta densidad y tamaños de caja más pequeños.

Mark, sin embargo, dibuja sus diodos con el pin 1 en el Ánodo. Su enfoque hace que los esquemáticos sean más intuitivos a expensas de los documentos de fabricación.

Para asegurar que no haya confusión, la orientación del diodo siempre debe ser anotada en los dibujos de ensamblaje donde pueda ser fácilmente referenciada.

Perder Demandas es para Perdedores

En la mayoría de los acuerdos de confidencialidad (NDA), los únicos documentos considerados confidenciales son aquellos marcados explícitamente como tales. ¡No seas el tonto cuya demanda por incumplimiento de contrato sea desestimada antes de que siquiera comience!

Es una buena idea incluir "confidencial" en un bloque de título de aspecto profesional:

Altium Designer te ofrece plantillas estándar ANSI e ISO, pero estas han sido creadas teniendo en mente los dibujos mecánicos. Muchas de las notas y campos no reflejan las necesidades de la industria electrónica; por ejemplo, "Desbarbar y romper todos los bordes afilados" ¡no tiene mucho sentido para nosotros!

Si usas Concord Pro en las instalaciones, también tendrás acceso por defecto a más ejemplos de proyectos centrados en PCB.

Huaqiangbei No es para Mí.

Tu documentación de ensamblaje también es el lugar perfecto para incluir instrucciones para la compra. En mi caso, quiero que mis proveedores de Shenzhen compren mis componentes de LCSC primero, así que siempre agrego una pequeña nota en la página del BOM.

Obtén Tus Plantillas de Diseño de Draftsman Gratuitas (y Atractivas)

He creado cinco plantillas A3 para ti:

1. Una plantilla de hoja genérica, que contiene solo un bloque de título
2. Una plantilla de hoja de ensamblaje que incluye el diagrama de orientación del diodo
3. Una plantilla de documento de fabricación de PCB
4. Una plantilla de documento de ensamblaje de PCB
5. Una plantilla de documento mecánico de PCB

Puedes descargarlas en el repositorio de Github AltiumTemplates.

Ten en cuenta que no incluyen un campo de revisión ya que uso hashes de Git en su lugar.

Compartiendo Plantillas de Diseño con Tu Organización

No importa cuán buena sea tu plantilla de diseño, será de poco uso si tu empresa no es consistente en su adopción.

Usando Concord Pro, puedes compartir tus Plantillas de Draftsman y gestionar sus revisiones.

Usar la función de plantilla de proyecto gestionado es increíblemente fácil. Altium Concord Pro viene con una serie de plantillas estándar de la industria ANSI e ISO. Sin embargo, puedes agregar las tuyas arrastrando y soltando desde el Explorador de Windows o creando un nuevo elemento (clic derecho, nuevo elemento) y luego subiendo la plantilla (clic derecho, subir).

Solo recuerda guardar tu documento de Draftsman como una plantilla de hoja o plantilla de documento, no como un documento estándar de Draftsman.

Una vez que lo hayas hecho, tus Plantillas de Draftsman estarán disponibles para toda la Organización al crear un nuevo documento.

Lecturas Adicionales

La documentación de Altium ofrece un maravilloso tutorial introductorio al estándar IPC, algo por lo que normalmente tendrías que pagar una buena cantidad para acceder, disfrazado de un tutorial de Draftsman. Puedes encontrarlo aquí.

Mark Harris ha escrito un artículo sobre la dimensionamiento de documentos de Draftsman y otro sobre plantillas de proyectos que podrías querer revisar.

También deberías echar un vistazo a la documentación oficial de Draftsman y a la ampliada documentación de plantillas de diseño gestionadas por Draftsman.

Conclusiones

Planchar camisas puede ser tedioso hasta que consigues un generador de vapor de alta presión adecuado.

Un poco como eso, Draftsman elimina todas las tareas repetitivas y que secan los ojos de la documentación de fabricación de PCBs de la ecuación, dejándote solo con las partes divertidas. Imprimirlas y oler el dulce aroma de la tinta por la mañana es lo que me mantiene en marcha.

Concord Pro te permite gestionar y compartir Plantillas de Draftsman con toda tu organización, asegurando que todos los ingenieros estén en la misma página - juego de palabras intencionado. Las mejoras en la documentación pueden aplicarse fácilmente a todos los proyectos gestionados, asegurando que construyas sobre tu experiencia a lo largo de los años.

¿Te gustaría saber más sobre cómo Altium puede ayudarte con tu próximo diseño de PCB? Habla con un experto en Altium.