E-Book: Navigare nella Produzione di PCB: Parte 2

Decodifica delle Note di Fabbricazione delle PCB

Un mio caro amico ha uno scherzo riguardo la pianificazione di un nuovo design di PCB per la produzione: spesso chiede "hai chiamato oggi il tuo fabbricante?" per sottolineare che dovresti coinvolgere il tuo partner di produzione più volte nel processo di progettazione. Questo è qualcosa che i progettisti spesso dimenticano, e può portare a grossi problemi in vista della produzione su larga scala. Il fatto è che la tua scheda dovrebbe passare attraverso più round di analisi DFM per garantire la fabbricabilità, sia in termini di fabbricazione che di assemblaggio.

Quindi, quando dovresti iniziare a sottoporre il tuo design all'analisi DFM? Un'altra domanda importante potrebbe essere: qual è il modo migliore per accelerare il processo di analisi DFM? C'è molto da controllare in qualsiasi scheda, e ispezionare completamente i design per la fabbricabilità può essere dispendioso in termini di tempo, specialmente in layout complessi. Ecco cosa aspettarsi dall'analisi DFM e come far passare rapidamente il tuo design attraverso il processo.

Cosa Comprende l'Analisi DFM per le PCB?

In generale, l'analisi DFM si applica a tutto ciò che deve essere prodotto in serie. I prodotti fabbricati devono essere progettati per adattarsi al processo utilizzato per la produzione di massa, quindi è necessario ispezionare un progetto per assicurarsi che nulla nel design possa creare bassa resa, difetti o bassa durata. Oggi, il tuo fabbricante di PCB e l'assemblatore di PCB potrebbero trovarsi ai lati opposti del globo, ed è fondamentale garantire che tutti abbiano accesso a un unico archivio controllato di informazioni sul progetto per eseguire l'analisi DFM.

L'analisi DFM per i PCB implica il controllo se il design si conformerà ai processi del tuo produttore per la fabbricazione e l'assemblaggio. Qualsiasi progettista esperto dovrebbe sapere che l'elenco delle possibili scelte di design che possono compromettere la qualità è lungo. So che non ho ancora memorizzato ogni possibile problema di fabbricabilità che potrebbe nascondersi in un design, quindi spesso mi affido al mio fabbricante per ispezionare le mie schede quando sto per avviare una produzione.

Ispeziona Spesso il Tuo Design

Questo solleva un punto importante: quando dovresti eseguire alcuni controlli DFM sul tuo progetto? Se stai realizzando schede più semplici, probabilmente è sufficiente affidarsi al tuo fabbricante per eseguire un ultimo controllo DFM prima della produzione; ripetuti approfondimenti DFM occupano solo troppo tempo quando il tuo fabbricante può eseguirli rapidamente. Per qualcosa di più avanzato, come schede a segnale misto con un alto numero di strati, tolleranze strette e multipli standard di segnalazione, sono necessarie più analisi DFM per individuare potenziali problemi di qualità in anticipo.

Il modo migliore per prevenire cambiamenti di progetto non necessari prima della fabbricazione è eseguire l'analisi DFM in diversi momenti:

Quando si selezionano i componenti: Questo riguarda principalmente le dimensioni dei componenti passivi, in particolare 0201 e 01005. Se devi usare questi piccoli componenti, assicurati semplicemente che il tuo produttore possa gestirli.

Durante la pianificazione dello spazio: A questo punto, stiamo ancora determinando alcuni aspetti di base della scheda come il possibile numero di strati, l'intervallo delle larghezze delle tracce, le dimensioni dei via, se dovremo passare a HDI, quali laminati PCB utilizzare e quale Livello di Producibilità IPC sarà applicabile al progetto.

Dopo il posizionamento dei componenti: Una volta posizionati i componenti, considera il processo di assemblaggio, in particolare per quanto riguarda la saldatura su schede SMD double-sided. Pensa anche a come i componenti collegati a terra si salderanno al loro piano di riferimento e se necessitano di alleggerimenti termici.

Mentre si pianifica lo stackup: Ti sorprenderesti di quante configurazioni di stackup debbano essere modificate prima che un design possa essere mandato in fabbricazione. Questo passaggio è semplice come chiedere al tuo fabbricante una tabella di stackup verificata.

Dopo aver generato i Gerber: Alcuni difetti sono più facili da vedere nei tuoi file Gerber, quindi è meglio esaminare i Gerber alla ricerca di cose come sovrapposizioni di forature e rapporti di aspetto delle vie.

In collaborazione con il team MCAD: In alcuni casi, il posizionamento di connettori saldabili o altri elementi meccanici può creare spaziature eccessivamente strette.

Ci sono alcuni di questi punti che meritano di essere approfonditi poiché potrebbero non essere spesso discussi in altri articoli.

Distanze tra i componenti

Alcuni punti che si applicano ai connettori valgono anche per qualsiasi altro componente, ma c'è un altro aspetto riguardante le distanze di sicurezza che vale la pena controllare. Assicurati di aver previsto l'espansione durante l'assemblaggio, specialmente sui connettori con una guaina o base in plastica. Se due componenti sono troppo vicini e si espandono durante la saldatura, entrambi possono staccarsi dalla scheda durante l'assemblaggio.

Controllare le distanze di sicurezza nell'analisi DFM ci avrebbe aiutato a prevedere il distacco dei componenti durante una recente produzione.

Esaminando le Impronte

Ovviamente, dovresti impegnarti per assicurarti che le tue impronte siano verificate. Questo può essere fatto manualmente, o utilizzando solo componenti verificati direttamente dai produttori quando sono disponibili. Tuttavia, una volta che un'impronta è inserita nel layout, dovrai controllare le aperture della maschera di saldatura, la distanza dalle vie, la distanza dagli altri componenti, i rapporti di aspetto delle vie e altro ancora. Se non utilizzi un software con le giuste funzionalità di controllo delle regole, potresti lasciare un pad termico flottante, o potresti posizionare un foro di trapano troppo vicino a un filo di saldatura. Puoi guardare direttamente il layout del PCB, ma è perfettamente accettabile generare preliminarmente i Gerber e confrontare i tuoi strati (vedi sotto).

Puoi individuare i componenti che necessitano di aperture nella maschera di saldatura e di teardrops dai file Gerber intermedi.

Verifica dello Stackup

Potrebbe sembrare semplicistico, ma supererai questa fase a pieni voti semplicemente chiedendo al tuo fabbricante uno stackup con il numero di strati e l'arrangiamento desiderato. Hanno già eseguito l'analisi DFM necessaria per garantire che specifici stack di strati possano passare attraverso il loro processo. Ti forniranno la larghezza della traccia, lo spazio tra le tracce (per coppie differenziali) e lo spessore dello strato che dovrai usare con i tuoi materiali laminati desiderati. In alcuni casi, potresti scoprire con sorpresa che il materiale laminato desiderato non è disponibile e dovrai utilizzare un equivalente vicino.

Se contatti il tuo fabbricante in anticipo, ti invieranno una tabella di stackup qualificata.

Per gli stackup a 4 strati, probabilmente riceverai lo stackup standard 8mil/40mil/8mil S/P/P/S che dà uno spessore totale di 62 mil. Stackup più complessi possono richiedere una tabella personalizzata, specialmente quando hai una scheda che necessita di routing controllato per l'impedenza. Se ottieni le informazioni sullo stackup in anticipo, non correrai il rischio di applicare la traccia e lo spazio sbagliati necessari per l'impedenza controllata, tutto sarà già verificato.

Analisi DFM Prima della Fabbricazione

Una volta che hai terminato la tua scheda e l'hai inviata per la fabbricazione, il tuo produttore dovrebbe eseguire la propria analisi DFM utilizzando i tuoi file Gerber finalizzati. Nota che scrivo "dovrebbe" qui perché non tutti i produttori lo faranno; con alcuni produttori, carichi i tuoi Gerber e loro produrranno la scheda esattamente come appare nei tuoi file di fabbricazione senza domande. Per alcuni produttori, dovrai richiedere esplicitamente questo livello di servizio poiché diversi livelli di servizio saranno disponibili solo come un'opzione aggiuntiva.

Una volta che ricevi la tua analisi DFM dal tuo produttore, vedrai molti risultati nelle seguenti due aree: controlli delle distanze rispetto alle capacità di processo e controlli rispetto a specifici requisiti del settore.

Verifica delle Dimensioni delle Caratteristiche Rispetto alle Capacità di Processo

Quando inserisci i tuoi file di progettazione presso il tuo fabbricante e loro eseguono la loro analisi DFM, probabilmente vedrai molti risultati riguardanti i controlli delle distanze. Il fabbricante dovrebbe già controllare le aree elencate sopra, ma dovrà anche confrontare le dimensioni delle tue caratteristiche e le distanze con le loro capacità di processo. Anche se hai già attraversato questo processo con i Gerber preliminari come parte della quotazione, è meglio eseguire nuovamente questo controllo poiché potresti aver perso qualcosa.

Un esempio di rapporto di analisi DFM da uno dei miei fabbricatori ITAR preferiti è mostrato di seguito. In questa tabella, possiamo vedere dove ci sono spaziature, dimensioni degli anelli anulari e distanze tra fori metallizzati e rame. Dall'ultima riga, si può vedere che la mia impostazione di distanza traccia-rame è troppo bassa, e i pad su alcune impronte hanno dimensioni degli anelli anulari piccole.

Esempio di rapporto di analisi DFM che mostra le distanze rispetto alle capacità di processo.

In questo esempio, abbiamo più errori lungo una particolare impronta, che si trova essere un pacchetto TO-92. In questo caso, la dimensione del foro nella libreria integrata era troppo grande, il che ha costretto l'anello anulare intorno al bordo ad essere troppo piccolo per mantenere le distanze. Dopo aver ridimensionato il foro, siamo stati in grado di fare spazio per un anello anulare di Classe 2 lasciando ancora abbondante distanza per prevenire il ponticellamento.

Per un design grande e complesso con migliaia di reti, come fa il tuo fabbricante a controllare ogni possibile caratteristica nel tuo layout PCB? Esistono applicazioni che aiutano ad automatizzare questo processo e compileranno un rapporto con qualsiasi violazione del processo. Alcuni produttori hanno le loro applicazioni che useranno internamente, mentre altri ti daranno accesso a un programma scaricabile che puoi usare per controllare il tuo design prima della fabbricazione.

Revisione della Conformità alla Classe IPC

Un altro ambito dei requisiti di progettazione che può richiedere maggiore esperienza è la revisione della conformità alle Classi IPC. Un punto importante da indicare durante il processo di quotazione è il livello di qualificazione IPC che si sta cercando, se presente. Questo comporta il controllo di lacrime, dimensioni degli anelli annulari, diametri di foratura e pad rispetto al peso del rame, capacità di placcare vie e fori, e requisiti di spessore dielettrico, solo per citarne alcuni dei principali requisiti di affidabilità. Il layout fisico verrà confrontato con le capacità del fabbricante per assicurare che il progetto risultante possa soddisfare i requisiti di qualificazione e prestazione definiti negli standard IPC, e saranno necessarie modifiche prima della fabbricazione.

Come Inviare Rapidamente i Dati di Progettazione al Tuo Fabbricante

Qual è il modo più veloce per mettere i file nelle mani del tuo produttore e come puoi assicurarti che comprendano pienamente le intenzioni del tuo design? Avrai bisogno del miglior set di strumenti di collaborazione cloud che puoi trovare. Oggi giorno, con tutto che viene fatto digitalmente, i progettisti di PCB hanno bisogno di strumenti che li aiutino a collaborare su progetti complessi e a condividerli con i loro partner di produzione. Con la piattaforma Altium 365, è facile condividere rapidamente tutto, dalle intere release di progetto ai singoli file di design, con il tuo produttore, altri membri del team e clienti.

Altium 365 aiuta anche a semplificare l'analisi DFM con un set completo di funzionalità di documentazione, che includono:

• Strumenti per l'hosting e la gestione di componenti e librerie
• Un sistema di controllo versione integrato basato su Gi
• Integrazione con strumenti di database interni o applicazioni di controllo versione esterne
• Funzionalità di accesso e gestione degli utenti

All'interno di Altium 365, c'è un modo estremamente conveniente per inviare la tua scheda al tuo fabbricante con la funzionalità Invia al Produttore. Una volta che un progetto è stato rilasciato nel tuo Workspace Altium 365, puoi entrare nella release del tuo progetto e cliccare sul pulsante "Invia al Produttore" in alto allo schermo, come mostrato di seguito. Il tuo produttore può quindi aprire il progetto in Altium Designer, oppure può scaricare i file della release e sottoporre i tuoi file di fabbricazione a un'applicazione di analisi DFM.

Una volta che un progetto è stato rilasciato nel tuo Workspace Altium Designer, puoi dare accesso al tuo produttore.

Una volta che il tuo progetto è dal tuo fabbricante, questi può commentare punti specifici del design, il che aiuterà a garantire che non ci sia confusione quando si legge un rapporto di analisi DFM. Questi commenti possono poi essere visualizzati online su Altium 365 tramite il tuo browser, o nel layout PCB quando apri il tuo progetto in Altium Designer. Nessun altro servizio basato su cloud ti aiuta a passare attraverso più round di analisi DFM come Altium 365.

Il modo più veloce per far passare il tuo design attraverso più round di analisi DFM monitorando i cambiamenti ai progetti durante il processo è utilizzare la piattaforma Altium 365^™. Avrai tutti gli strumenti di cui hai bisogno per condividere, memorizzare e gestire tutti i dati del tuo design PCB in una piattaforma cloud sicura. Altium 365 è l'unica piattaforma di collaborazione cloud specificamente per il design e la fabbricazione di PCB, e tutte le funzionalità in Altium 365 si integrano con gli strumenti di design di classe mondiale in Altium Designer^®.

Le posizioni dei marcatori fiduciali sui PCB sono ancora necessarie con le capacità di produzione moderne?

Circa 10 anni fa, ho smesso di guardare film horror. Nei miei anni più giovani mi divertivo davvero ad essere spaventato a morte, ma quando ho iniziato la mia carriera di ingegnere sono diventato più interessato ai generi azione e fantascienza. Questo probabilmente perché al lavoro mi trovavo di fronte a vere e proprie storie dell'orrore quando semplici errori si trasformavano in incubi post-produzione catastrofici.

Quando ho iniziato la mia carriera nella progettazione elettronica, i componenti through-hole erano estremamente popolari e quelli montati in superficie erano una rarità. Quando i pacchetti (Quad Flat Package) QFP dei microcontrollori (MCU) sono diventati popolari, non ho avuto altra scelta se non quella di passare dal vecchio footprint del plastic leaded chip carrier (PLCC). Questo perché il PLCC richiede un socket aggiuntivo mentre il QFP può essere montato direttamente sul PCB. Per quanto ne sapevo, era solo questione di tempo prima che i produttori di chip smettessero di produrre MCU in pacchetti PLCC a favore di QFP o pacchetti simili.

Quando i miei fornitori di assemblaggio PCB mi hanno inviato un'email comunicandomi che non erano in grado di assemblare meccanicamente l'MCU sui 200 pannelli di produzione che avevo ordinato, è iniziato il mio incubo. Essendo abituato ai socket PLCC, che sono componenti through hole, non mi è venuto in mente di fornire marcatori fiduciali sul PCB. La posizione dei marcatori fiduciali è fondamentale e il mancato posizionamento ha significato che tutti gli MCU confezionati in QFP con pitch minuscoli dovevano essere assemblati manualmente.

Questo ha comportato una percentuale più alta di schede rifiutate e innumerevoli ore spese a correggere difetti dovuti alla saldatura manuale imperfetta. Da allora, mi sono imposto di utilizzare sempre un marcatore fiduciale nei miei progetti, anche se i miei fornitori mi dicono che hanno aggiornato le loro macchine per lavorare senza i marcatori. Inoltre, imparare sulla posizione dei marcatori fiduciali è stata una grande curva di apprendimento nella mia carriera! Non commetterò mai più l'errore di tralasciare quei marcatori!

Sono necessari i marcatori fiduciali con la moderna tecnologia di produzione?

Ho sempre progettato i miei circuiti stampati con marcatori fiduciali globali e locali. Tuttavia, quando mi sono imbattuto in un articolo che spiegava la possibilità di omettere i fiduciali locali, sono rimasto incuriosito. Aveva senso rimuovere i marcatori fiduciali su PCB più piccoli per massimizzare lo spazio per le tracce di segnale.

In seguito ai progressi nella tecnologia di produzione, i marcatori fiduciali locali possono essere omessi in determinate condizioni. Su schede di dimensioni ridotte, le moderne macchine di assemblaggio possono posizionare componenti SMT utilizzando solo punti fiduciali globali. I marcatori fiduciali possono anche essere omessi per componenti che hanno un passo maggiore. Ad esempio, componenti montati in superficie con passi di 1,0 mm e superiori possono essere posizionati con precisione dalle macchine più recenti.

Tuttavia, è importante discutere l'entità delle capacità della macchina del proprio produttore prima di rimuovere i marcatori fiduciali locali dal proprio progetto. Ho imparato a mie spese che non tutti i produttori sono dotati di macchine alimentate dalla tecnologia più recente. D'altra parte, i marcatori fiduciali globali non dovrebbero mai essere omessi dai vostri progetti. Anche se si lavora con alcune delle capacità di produzione più avanzate.

Pratiche migliori per l'uso dei marcatori fiduciali nel design delle PCB

Se si vuole ottenere il massimo dall'assemblaggio meccanico, è necessario posizionare correttamente i marcatori fiduciali. Ci sono alcune importanti linee guida riguardo al posizionamento dei fiduciali nel vostro design.

1. Il marcatore fiduciale è realizzato posizionando uno strato di rame non forato in forma circolare. Il marcatore fiduciale deve essere libero da maschera di saldatura.
2. La dimensione ottimale di un marcatore fiduciale dovrebbe essere compresa tra 1 e 3 mm. È necessario mantenere un'area di sgombero simile al diametro del marcatore.

3. Per i fiduciali globali, si posizionano 3 marcatori sul bordo delle schede per ottenere la migliore accuratezza. Nei casi in cui lo spazio è insufficiente, è richiesto almeno 1 marcatore fiduciale globale.

4. Il marcatore fiduciale deve mantenere una distanza di 0,3 pollici dal bordo della scheda, esclusa l'area di sgombero del marcatore fiduciale.

5. Per i fiduciali locali, il posizionamento prevede almeno due marcatori fiduciali diagonalmente sul bordo esterno del componente montato in superficie.

6. Quando la scheda è più grande, qualsiasi disallineamento angolare durante la fabbricazione sarà minore. Questo perché una piccola deviazione angolare sarà più facile da rilevare quando la distanza tra i fiduciali è maggiore.

Una Nota sulla Dimensione dei Fiduciali PCB

La dimensione dei fiduciali PCB è generalmente di 1 a 3 mm, ma la dimensione corretta di cui hai bisogno dipende dalle macchine di assemblaggio utilizzate dal tuo produttore. Alcuni produttori raccomandano di aggiungere 3 fiduciali agli angoli della scheda poiché ciò fornisce 2 misurazioni dell'allineamento angolare e permette alla macchina pick-and-place di inferire l'orientamento corretto. Alcuni produttori indicheranno una dimensione specifica, che dipende anche dall'attrezzatura di assemblaggio utilizzata dal tuo produttore. In generale, il diametro dell'apertura della maschera di saldatura dovrebbe essere il doppio del diametro del rame nudo per il fiduciale, anche se alcuni produttori preferiscono che l'apertura della maschera di saldatura sia il triplo del diametro del fiduciale. Inoltre, la dimensione del fiduciale PCB sulla stessa scheda (sia globale che locale) dovrebbe essere consistente e non dovrebbe variare di più di ~25 micron.

Se stai assemblando una scheda a 2 strati, i fiduciali dei strati superiore e inferiore dovrebbero sovrapporsi. Questo può sorprendere; si potrebbe pensare che la disposizione dei fiduciali dovrebbe essere l'immagine speculare l'uno dell'altro, ma non ho mai visto un produttore affermare ciò nelle loro linee guida. La dimensione dei fiduciali PCB del strato superiore e inferiore dovrebbe essere la stessa, inclusa l'apertura della maschera di saldatura.

 

I fiduciali locali tendono ad essere piccoli fino a 1 mm con un'apertura della maschera di saldatura di 2 mm, sebbene sia importante prestare attenzione alla regola D-3D mostrata nell'immagine sopra poiché il tuo produttore potrebbe preferire questa apertura della maschera di saldatura più grande per la dimensione del fiduciale del tuo PCB. La dimensione del fiduciale locale del PCB di solito non è molto più grande di 1 mm per consentire il routing delle tracce e lasciare spazio per altri componenti. Per componenti piccoli, come una resistenza 0201 o un BGA delle dimensioni di un chip, la macchina di assemblaggio sarà abbastanza precisa da non rendere necessario un fiduciale locale, e la macchina saprà esattamente dove devono essere posizionati i tuoi componenti.

Non c'è alcun danno nel verificare se la dimensione del tuo fiduciale PCB e l'apertura della maschera di saldatura sono corrette prima di inviare il tuo progetto al tuo produttore. I fiduciali sono classificati come meccanici nella tua scheda e non sono connessi a nulla, quindi è semplice modificare l'impronta per un fiduciale personalizzato e posizionare un nuovo fiduciale se necessario. Alcuni produttori modificheranno la dimensione del tuo fiduciale PCB per te se non sono dimensionati correttamente.

Puoi facilmente progettare e posizionare i tuoi marcatori fiduciali, pad, poligoni e qualsiasi altra caratteristica in rame per il tuo PCB quando utilizzi le funzionalità di progettazione e layout di PCB di classe mondiale in Altium Designer^®. Gli utenti possono sfruttare una piattaforma di progettazione integrata unica con funzionalità di progettazione di circuiti e layout di PCB per creare schede di circuito fabbricabili. Quando hai terminato il tuo progetto, e vuoi rilasciare i file al tuo produttore, la piattaforma Altium 365^™ rende facile collaborare e condividere il tuo progetto.

Decodifica delle Note di Fabbricazione del PCB

Spedire una scheda per la fabbricazione è un momento emozionante e stressante. Molte notti insonni sono state il risultato di una prima produzione, ed è importante assicurarsi che tutto sia revisionato, rirevisionato e possa superare un'ispezione DFM! Se devi mandare un progetto in fabbricazione, uno dei documenti importanti che puoi creare è un disegno di fabbricazione. All'interno di questo disegno, dovrai includere note di fabbricazione del PCB che dicono al tuo fabbricante come costruire la tua scheda.

Perché non affidare semplicemente i tuoi file di progettazione al tuo fabbricante e lasciare che se la cavino da soli? Ci sono diverse ragioni per questo, ma significa che la responsabilità ritorna a te come progettista per produrre file e documentazione di produzione per il tuo PCB. Inoltre, se qualcuno ti invia un disegno per un progetto, dovresti almeno essere in grado di leggere il disegno e capire cosa sta dicendo. Se non hai mai avuto la necessità di inserire informazioni in un disegno di fabbricazione o preparare note di fabbricazione, è in realtà abbastanza semplice se hai gli strumenti di progettazione giusti. Vedremo come puoi fare ciò all'interno del layout del tuo PCB e come ciò ti aiuterà a generare rapidamente dati per il tuo fabbricante.

Cosa sono le Note di Fabbricazione dei PCB?

Un disegno di fabbricazione PCB è utilizzato da un produttore per assicurarsi che tutti sul pavimento della fabbrica comprendano i requisiti di un determinato progetto e come tale progetto debba essere fabbricato. All'interno di un disegno di fabbricazione sono presenti le note di fabbricazione PCB. Queste note sono generalmente standardizzate da diverse case di progettazione o fabbricazione poiché non esiste uno standard rigoroso che indichi cosa dovrebbe o non dovrebbe essere incluso nelle note di fabbricazione PCB. Le tue note non stanno letteralmente dicendo al tuo fabbricante come costruire un PCB, sono lì per dire al fabbricante i requisiti nella scheda nuda finale affinché la costruzione complessiva possa avere successo.

Questo significa che, quando ti prepari a inviare un progetto per la produzione, non hai bisogno di riscrivere manualmente tutte le note di fabbricazione: puoi copiare il tuo modello nel layout del PCB, inserire alcuni dei punti importanti specifici del progetto, e inviarlo al tuo fabbricante per la revisione. Solo per dare un esempio di ciò che vedrai nelle note di fabbricazione PCB, guarda l'esempio qui sotto.

Esempio di note di fabbricazione PCB che utilizziamo nei nostri progetti.

Se vuoi aprire una copia basata su testo delle note sopra e adattarle ai tuoi progetti, puoi ottenerle da questo link. Le tue note possono essere messe in un formato che è più breve o più conveniente per i tuoi progetti. Se sei un progettista individuale e lavori su molti progetti, posizionare queste note nel layout del PCB o in un disegno di fabbricazione può aiutarti a tenere traccia dei requisiti del progetto. Se lavori in un'organizzazione più grande, probabilmente hai requisiti specifici da parte del tuo datore di lavoro. Se questi requisiti non sono specificati, allora spetterà a te come progettista elaborarli.

Le note di fabbricazione del PCB non sono rigorosamente standardizzate in termini di contenuto e formato. Tuttavia, ci sono alcune informazioni di base che troverai in qualsiasi insieme professionale di note di fabbricazione del PCB, e alcune di queste informazioni sono autoesplicative. Qualcosa come lo spessore della scheda o le tolleranze sono (o dovrebbero essere) piuttosto ovvie. Altri aspetti delle note di fabbricazione meritano una spiegazione. Non entrerò in ogni punto dell'esempio sopra, ma voglio evidenziare alcuni di questi poiché sono critici per garantire che la tua scheda sia fabbricata correttamente.

Nota 1: Livello di Classe IPC

Questa nota specifica il livello di prestazione della scheda quando viene dispiegata sul campo secondo lo standard IPC-6012. Si tratta di uno standard di affidabilità, e il tuo fabbricante lo utilizzerà per determinare il livello di ispezione che deve eseguire per garantire l'affidabilità. Le tre classi sono:

Classe 1: Riservata ai prodotti monouso destinati ad un uso singolo o poche volte

Classe 2: Destinata ai prodotti con una lunga durata di vita che saranno messi in servizio continuativo

Classe 3: Destinata ai prodotti di massima affidabilità dove la vita umana potrebbe essere a rischio in caso di fallimento del prodotto. Questo è un requisito standard per attrezzature militari, mediche e aerospaziali.

Tipicamente, se non specifichi questo, il livello di ispezione predefinito sarà la Classe 2, o possibilmente Classe 1 se stai optando per un fabbricante economico. Alcuni progetti o fabbricanti possono conformarsi solo ai livelli di ispezione IPC-A-600; discuterò queste differenze in un blog imminente.

Nota 4-6: Caratteristiche Superficiali

Tutte le caratteristiche superficiali devono essere specificate, incluse la maschera di saldatura, la serigrafia e la placcatura. Se non le specificate, di solito finirete con una finitura superficiale in stagno-piombo o argento, quindi assicuratevi di specificare qualcosa di più affidabile come l'ENIG se ne avete bisogno. Per quanto riguarda il font e la dimensione della serigrafia, non è necessario includerli qui, verranno mostrati nei vostri Gerber.

La serigrafia, la maschera di saldatura e la placcatura devono essere specificate nelle vostre note di fabbricazione.

Nota 15: Requisiti di Test

L'esempio sopra mostra un requisito di piattezza per la scheda, ma ciò che sta realmente facendo è elencare un requisito di test. Notare che la Parte B della Nota 15 elenca:

• TEST IN CONFORMITÀ CON LA REVISIONE CORRENTE DI IPC-TM-650 2.4.22

L'IPC-TM-650 2.4.22 è un metodo di test specifico a cui deve conformarsi la scheda nuda. Questo è un requisito standard per garantire che i componenti non siano inclinati durante la saldatura e l'assemblaggio.

Altre esigenze di test potrebbero essere elencate in questa sezione. Tali requisiti potrebbero includere test di caduta o delaminazione, test di vibrazione (normalmente utilizzati nel PCBA), test di ossidazione, test di cicli termici, o qualsiasi altro test che ritieni importante nella tua applicazione finale. Se uno standard IPC o altro standard industriale elenca la metodologia richiesta per il test, allora tale standard dovrebbe essere elencato insieme alla specifica che la scheda deve soddisfare. Questo è comune nelle schede mil-aero che hanno specifici requisiti di sicurezza o affidabilità oltre a quelli specificati negli standard IPC. Se si tratta di un progetto hobbistico o di una produzione prototipale una tantum, tipicamente non è necessario specificare nulla oltre alla piattezza, che è un requisito standard di prestazione tra i fabbricanti.

Questa immagine mostra un dispositivo di test utilizzato per il test di vibrazione in una scheda finita.

Nota 16: Materiale PCB

Ho esaminato l'importanza dei tuoi materiali e come specificare i materiali in un post del blog precedente. Questa sezione dovrebbe specificare i requisiti più importanti del tuo materiale. La classificazione di infiammabilità nell'esempio sopra è la classificazione standard NEMA che viene utilizzata per definire cos'è un substrato FR4. L'altra nota (parte B nell'esempio) è il valore della temperatura di transizione vetrosa (Tg). Più alta è la temperatura operativa prevista per la tua scheda, più alto deve essere il valore Tg richiesto per il substrato, ciò assicura che l'assemblaggio PCBA possa resistere al ciclismo termico. In questa sezione, non dovresti specificare i requisiti della costante dielettrica; ciò viene coperto nella sezione dell'impedenza.

Nota 17: Tolleranza di Registrazione

Il livello di registrazione nella tua scheda si riferisce al disallineamento orizzontale tra gli strati nel PCB. Quando il PCB viene pressato, ci saranno piccole variazioni nell'allineamento laterale degli strati, solitamente meno di un paio di mils. Non potrai mai ottenere questo numero a 0 mils, ma i fabbricanti generalmente si avvicinano abbastanza da non doverti preoccupare troppo del disallineamento quando si trapano e si metallizzano le vie. Un basso disallineamento assicura che qualsiasi pad posizionato su vie passanti si allinei e crei una connessione solida con il barilotto della via.

Nelle progettazioni di Classe 3 IPC, probabilmente sarà necessario aggiungere una lacrima per garantire un collegamento solido alla via in caso di disallineamento e rottura. Assicurati che i tuoi strumenti di routing PCB possano applicare le lacrime se stai progettando a questo livello di affidabilità.

Nota 19: Impedenza

L'impedenza può essere complicata poiché è strettamente legata ai requisiti del materiale del PCB. Il motivo per cui vogliamo specificare Tg e infiammabilità nella Nota 16 è che questi valori possono applicarsi a una gamma di materiali diversi. Tuttavia, non tutti questi materiali applicabili ti daranno esattamente l'impedenza giusta, quindi l'impedenza che specifichi potrebbe essere possibile solo con alcuni materiali specifici che possono adattarsi al tuo stackup.

Ci sono alcuni modi in cui puoi impostare i tuoi requisiti di impedenza nel tuo design:

Specifica larghezza e spaziatura: Puoi specificare i valori di impedenza di cui hai bisogno per tracce singole o coppie differenziali su strati diversi, così come la larghezza richiesta, come ho fatto nell'esempio. Nota che non tutti i fabbricanti possono o sceglieranno materiali per raggiungere questi obiettivi per te; alcuni fabbricanti semplicemente non mantengono abbastanza materiali in stock per mescolare e abbinare laminati per raggiungere i tuoi obiettivi, e dovrai cercare altrove o pagare di più.

Utilizza lo stackup del tuo fabbricante: La strada migliore è semplicemente chiamare il tuo fabbricante, ottenere il loro stackup standard per il numero di strati che intendi usare e utilizzare i loro valori di larghezza delle tracce e spaziatura delle coppie per la tua scheda per garantire un'impedenza controllata. In questo modo, saprai che possono fabbricare la tua scheda come l'hai progettata. Non sei obbligato a fare ciò, ma quando passi a un numero maggiore di strati, l'entità di qualsiasi ridisegno richiesto per soddisfare i requisiti di impedenza sarà maggiore, quindi è meglio chiedere queste informazioni prima di iniziare la progettazione.

Se hai molteplici requisiti che devi specificare su strati diversi, puoi creare una tabella di impedenza che include informazioni su larghezza e piano di riferimento per ogni strato nel tuo disegno di fabbricazione della PCB. Potresti quindi includere il testo "VEDERE LA TABELLA DI IMPEDENZA PER I REQUISITI DI LARGHEZZA E TOLLERANZA" (o scrivere qualcosa di simile).

Esempio di tabella di impedenza. [Fonte: PCB Universe]

Dove Dovresti Mettere le Tue Note di Fabbricazione della PCB

Le note dovrebbero essere inserite nel disegno di fabbricazione, come in un file DWG/DXF o in un file PDF. Il disegno della scheda, la tabella delle forature, la tabella dell'impedenza e il disegno dello stackup potrebbero trovarsi tutti sulla stessa pagina, e puoi certamente inserire le note su questa pagina se c'è spazio. È comune posizionare il disegno delle forature, il disegno dello stackup, la tabella delle forature e le note su una pagina, e poi posizionare i layer Gerber su una pagina diversa.

L'altra opzione popolare è inserirle direttamente nel layout del PCB, il che significa che trasformi essenzialmente il tuo layout del PCB in un grande disegno di fabbricazione del PCB. Usa un oggetto Stringa nel tuo layout del PCB e incolla direttamente le note di fabbricazione. Possono essere posizionate su un layer meccanico ed esportate come parte dei tuoi Gerber (puoi posizionarle nel layer del Disegno di Foratura). Questo permette a chiunque abbia il tuo file di progetto di vedere direttamente le note di fabbricazione accanto al layout.

Contatta il Tuo Fabbricatore Presto per Assicurare il Successo

La migliore strada da seguire quando si costruisce un nuovo circuito stampato è quella di contattare il fabbricante in anticipo e scoprire cosa deve essere incluso nelle note di fabbricazione del PCB. Se si riesce ad ottenere questi dati in anticipo, si possono includere nelle note di fabbricazione del PCB insieme al disegno di fabbricazione. Questo documento sarà il repository centrale per i dati di progetto, quindi è bene mantenere note di fabbricazione dettagliate per il design, nel caso in cui si preveda di produrlo nuovamente in futuro. Mantenere una documentazione è inoltre utile per i progettisti individuali che vogliono fare il passaggio a lavorare in organizzazioni più grandi, dove la documentazione è molto più critica e deve essere molto dettagliata.

Prima di preparare le tue note di fabbricazione del PCB, dovrai creare il layout del PCB con un software di alta qualità e facile da usare come CircuitMaker. Gli utenti possono facilmente creare nuovi progetti e fare una transizione fluida alla produzione. Tutti gli utenti di CircuitMaker hanno anche accesso a uno spazio personale sulla piattaforma Altium 365, dove possono caricare e memorizzare i dati di progetto nel cloud, e visualizzare facilmente i progetti tramite un browser web in una piattaforma sicura.