Varianti di progettazione PCB: gestione di più versioni di PCBA

Accade spesso che un progetto PCB richieda una combinazione di installazioni dei componenti, codici articolo e impostazioni della pasta saldante, anche con lo stesso layout e lo stesso schema elettrico. Le varianti di progetto PCB vengono create per controllare queste impostazioni durante lo sviluppo e la produzione. Diventa quindi responsabilità del team di progettazione tenere traccia di ciò che è incluso in ogni variante e del motivo per cui tale variante è stata creata, nonché dello scopo della variante di assemblaggio.

Durante lo sviluppo, l’esigenza più comune è il controllo delle impostazioni DNI nell’assemblaggio del PCB, che devono essere annotate negli schemi elettrici e nella BOM. Nell’approccio classico alla gestione delle varianti, questo comporta la creazione di più pacchetti di assemblaggio e l’annotazione manuale degli output affinché ogni variante possa essere prodotta e assemblata. Storicamente, questo è stato un processo dispendioso in termini di tempo, che genera un gran numero di set di file, ognuno dei quali richiede tracciamento e documentazione propri.

Scopri in questo articolo come puoi gestire facilmente le varianti all’interno del tuo software ECAD ed eliminare l’enorme quantità di file per ogni progetto.

Cosa cambia in ogni variante PCB?

Le varianti PCB sono molto utili per tenere traccia di piccole differenze nel layout PCB e negli schemi elettrici di un singolo progetto. Una volta che il progetto schematico è stato definito e il layout PCB è completo, il progettista modifica vari aspetti del progetto per creare una variante.

• Stato di installazione dei componenti (Montato o Non montato)
• Codici articolo alternativi assegnati a livello di componente
• Valori dei parametri dei componenti, come resistenza o capacità
• Footprint alternativi per componenti specifici
• Impostazioni della maschera della pasta saldante per ogni configurazione di assemblaggio
• Popolazione di jumper e resistori da zero ohm per il controllo della configurazione hardware

Una volta definita la variante, vengono generati output univoci del progetto PCB per ciascuna variante. Le singole varianti possono essere utilizzate, secondo necessità, per lavori separati di fabbricazione e assemblaggio.

Casi d’uso comuni delle varianti

I casi più comuni in cui i progetti PCB con varianti vengono ampiamente utilizzati sono la prototipazione iniziale e la produzione in volume. La produzione a basso volume, come un primo lotto produttivo, non fa affidamento sulle varianti con la stessa frequenza degli altri due casi.

Varianti per la prototipazione

Durante la prototipazione, le varianti di progetto PCB offrono agli ingegneri un modo strutturato per testare più configurazioni a partire dalla realizzazione di una singola scheda. I pin di configurazione sugli IC sono un obiettivo tipico: invece di tagliare piste o aggiungere resistori in modo artigianale, il progettista crea varianti separate con specifici resistori di pull-up o pull-down contrassegnati come DNI, consentendo test di configurazione per tentativi in modo organizzato e ripetibile.

Nella prototipazione, l’uso delle designazioni DNI influisce principalmente sulle informazioni nella BOM, dove alcune righe sono etichettate come "Montato" o "Non montato" per indicare quali componenti sono DNI. Questo è il modo più semplice per impostare una BOM in modo che le istruzioni di assemblaggio siano rappresentate accuratamente e risultino facilmente leggibili.

I componenti Montato/Non montato possono essere visualizzati nello schema elettrico e inclusi nella BOM per la variante PCB.

Varianti di produzione

Nella produzione in volume, le varianti di progetto PCB vengono utilizzate più comunemente per gestire codici articolo alternativi e footprint alternativi, piuttosto che configurazioni DNI. Quando un componente preferito non è più disponibile o un sostituto qualificato presenta un pattern di piazzole leggermente diverso, definire una variante di produzione consente al team di ingegneria di formalizzare la sostituzione all’interno del database di progetto invece di emettere documentazione informale di deviazione. Questa pratica mantiene tracciabili le configurazioni alternative e garantisce che ogni lotto di produzione sia associato a una variante specifica e documentata con il proprio pacchetto di output.

Questo utilizzo delle varianti consente una certa agilità durante la produzione per affrontare interruzioni della supply chain e problemi di controllo qualità. Accade spesso che durante la produzione un determinato componente esaurisca le scorte oppure che un footprint debba essere modificato (ad esempio, da LMC a MMC nei passivi SMD) per eliminare un difetto di assemblaggio. Il passaggio a una nuova variante consente di implementare rapidamente i cambiamenti senza apportare modifiche sostanziali ai file di progetto.

In questo caso, per ogni variante dovrà essere generato un pacchetto di output del progetto PCB completamente distinto per il database di progetto. Questo perché anche i dati di fabbricazione vengono spesso modificati quando si definisce la variante, come nel caso dei cambiamenti di footprint. Potrebbe inoltre essere necessario modificare altri elementi della documentazione, come le note di fabbricazione e assemblaggio nei disegni master.

Il miglior software di progettazione PCB per gestire le varianti

La gestione delle varianti è una funzionalità relativamente nuova che è stata implementata completamente in Altium Designer, la piattaforma software di progettazione PCB più popolare e più potente del settore. Gli utenti possono creare e modificare varianti di progetto in qualsiasi fase del ciclo di vita del prodotto e, sfruttando lo strumento di generazione degli output basato su modelli nei file OutJob, possono generare istantaneamente pacchetti completi di file di produzione per una variante di progetto PCB.

Impostazione delle varianti in Altium Designer

La configurazione delle varianti in Altium Designer viene gestita tramite la finestra di dialogo Variant Management e richiede solo pochi passaggi per essere impostata correttamente. Il processo segue una sequenza coerente indipendentemente dal fatto che la variante sia destinata alla prototipazione o alla produzione.

• Apri il progetto e vai su Project > Variants per accedere alla finestra di dialogo Variant Management.
• Crea una nuova variante e assegnale un nome univoco e descrittivo che ne rifletta lo scopo o lo stato di configurazione.
• Seleziona i singoli componenti e assegna lo stato di installazione (Montato o Non montato), codici articolo alternativi o footprint alternativi a livello di componente.
• Verifica che lo schema elettrico e la BOM riflettano i parametri corretti della variante prima di generare gli output.
• Usa un file OutJob per generare un pacchetto completo di output specifico per la variante, inclusi Gerber, disegni di assemblaggio e BOM, in un’unica operazione.

Questo flusso di lavoro mantiene tutte le definizioni delle varianti all’interno del file di progetto, invece di disperderle tra fogli di calcolo esterni o strutture di cartelle, riducendo in modo significativo il carico documentale associato alla gestione di più configurazioni di schede nel corso del ciclo di sviluppo del prodotto.

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