Schede Perfette Ogni Volta (Con Modelli PCB Gratuiti)

Altium Concord Pro™ come prodotto autonomo e nome del marchio è stato dismesso e le sue funzionalità sono ora disponibili come parte delle nostre soluzioni enterprise di Altium. Scopri di più qui.

I ricordi svaniscono, ma una buona documentazione è per sempre

In un articolo precedente, abbiamo esaminato come creare modelli di layout perfetti per i tuoi schemi. In particolare, come realizzare il blocco titoli e come stilizzare i componenti.

La mia ossessione nel creare circuiti esteticamente piacevoli spesso raggiunge un grado poco salutare. Mi ritrovo spesso a tornare a casa alle 21:00 avendo lavorato troppo perché ossessionato dalla formattazione dei miei schemi per cinque ore, uscendo dall'ufficio con le borse sotto gli occhi più grandi della luna piena sopra la mia testa.

Creare schemi chiari, concisi e leggibili è imperativo se vuoi che i circuiti su cui stai lavorando siano utili a lungo dopo che tutti hanno dimenticato come funzionano. Gli schemi leggibili sono necessari anche per una collaborazione efficiente. Nessuna delle fantastiche funzionalità di Altium Concord Pro® può salvarti da un circuito disegnato male.

I disegni di produzione, tuttavia, sono un'altra questione interamente.

Mentre gli ingegneri progettisti formati di solito leggono gli schemi, i tuoi disegni di produzione potrebbero potenzialmente essere letti da tecnici e operai con una formazione minima.

Introdotta alcuni anni fa, Draftsman®, integrato in Altium Designer®, ha radicalmente cambiato il mio flusso di lavoro in meglio.

Prima dell'arrivo di Draftsman, era spesso necessario includere un modello di progettazione disegnato a mano con il tuo progetto PCB e incorporare tutte le tabelle di foratura, note e documentazione su strati separati.

I documenti risultanti erano difficili da stampare, impraticabili da aprire poiché richiedevano comunque visualizzatori Gerber, e scomodi da modificare.

La parte peggiore della vita prima di Draftsman? Ogni volta che qualcuno richiedeva della documentazione, l'ingegnere PCB doveva crearla da zero, controllarla manualmente rispetto al PCB, stampare su file (PDF) e annotarla con software esterni.

Era tutto un po' come cercare di inchiodare chiodi con una pala.

Documentazione terribile, non più!

I tuoi documenti Draftsman dovrebbero essere chiari e standardizzati. Ecco come puoi ottenerlo.

Disegnami come una delle tue schede francesi, Jack

Quindi, quali tipi di documenti dovresti creare con Draftsman? Per cominciare, diamo un'occhiata a cosa possiamo disegnare con esso.

Ecco gli oggetti attualmente supportati da Draftsman:

• Oggetti grafici
  • Sotto di Secondo
  • Un altro Sotto
  • Linea
  • Rettangolo
  • Cerchio
  • Arco (dal centro o a 3 punti)
  • Regione
  • Testo
  • Grafica
• Viste
  • Vista Assemblaggio scheda
  • Vista Fabbricazione scheda
  • Vista Sezione scheda
  • Vista Dettaglio scheda
  • Vista Componente
  • Vista Disegno Foratura
  • Vista Isometrica scheda
  • Vista Regione scheda
  • Vista Realistica scheda
• Tabelle
  • Tabella generica
  • Tabella di Foratura
  • Tabella Linea di Trasmissione
  • Distinta dei Materiali
  • Legenda Impilamento Strati
• Dimensione
  • Lineare
  • Radiale
  • Diametrale
  • Angolare
  • Ordinata
  • Scala
• Annotazioni:
  • Richiamo
  • Finitura Superficiale
  • Caratteristica Datum
  • Cornice di Controllo Caratteristica
  • Segno di Centro
  • Nota

Come puoi vedere, Draftsman dispone di numerose funzionalità per documentare qualsiasi progetto di PCB. La maggior parte di esse è divisa tra output di fabbricazione delle schede PCB nude, output di assemblaggio, annotazioni generiche, tabelle e oggetti grafici.

Negli anni, ho scoperto che il miglior approccio alla documentazione delle PCB consiste in tre documenti diversi. I primi due sono obbligatori, ma l'ultimo è opzionale:

• PCB_Fabrication
• PCB_Assembly
• PCB_Mechanical

La documentazione meccanica è spesso una necessità se devi interfacciarti con ingegneri meccanici. Puoi dettagliare le dimensioni e la posizione dei fori, quanto la scheda è autorizzata a flettersi sotto stress e le tolleranze dimensionali di componenti ingombranti come induttori di potenza o condensatori elettrolitici.

Le funzionalità di Collaborazione MCAD di Concord Pro ospitato possono ridurre notevolmente la necessità per gli ingegneri elettronici di disegnare la documentazione meccanica.

Disegni di Produzione

Una Tabella di Verità Senza Algebra Booleana

Supponi di essere agli inizi nell'elettronica o di occuparti di progetti relativamente semplici da produrre. In tal caso, probabilmente non hai bisogno di molto più dei Gerber e di un BOM per far produrre correttamente la tua scheda.

Di default, la maggior parte dei produttori di basso volume vi offrirà un processo standard con una risoluzione di 8 mils, uno spazio di 8 mils, fori da 0,3mm, uno spessore standard della scheda di 1,6mm con rame da 32 micrometri, una temperatura di transizione vetrosa (TG) compresa tra 130 e 140 gradi Celsius, una maschera di saldatura verde con serigrafia bianca e una finitura HASL (Hot Air Solder Levelling).

Tuttavia, queste specifiche non sono una soluzione adatta a tutti, e in molti casi, le vostre esigenze potrebbero superarle. Considerate quanto segue:

• Le schede industriali spesso richiedono PCB con una alta temperatura di transizione vetrosa per evitare eccessive flessioni lungo l'intervallo di temperatura.
• I design ad alta densità richiedono un'accuratezza dimensionale superiore a quella offerta dalle linee di produzione standard e caratteristiche come i via ciechi.
• Il rame spesso (sopra i 32 micrometri) potrebbe essere necessario per design ad alta corrente.
• Un'impedenza controllata può essere necessaria per design ad alta velocità.
• Le schede ad alta affidabilità spesso implicano la necessità di un substrato di alta qualità di marchi come Rogers, Omega o 3M.
• Potreste voler specificare lo spessore della placcatura di rame all'interno dei vostri via per ridurre la loro resistenza parassitaria.
• Avete requisiti meccanici particolari come la fresatura sull'asse Z, fori svasati o alesati.
• Desideri opzioni aggiuntive come la metallizzazione sui bordi, fori press-fit, via-in-pad, fori castellati, o maschera di carbonio.

Con ogni progetto, includo una pratica tabella nei miei documenti di fabbricazione PCB di Draftsman. Il mio EMS la verifica e più di una volta hanno trovato errori nel mio processo di ordinazione. Il mese scorso, ho dimenticato di specificare che le mie schede dovevano essere finite con HASL senza piombo invece di HASL con saldatura al piombo.

Se il mio EMS non avesse individuato l'errore controllando il mio documento Draftsman, probabilmente mi sarei ritrovato con un prodotto non conforme alla RoHS, e il mio cliente avrebbe rifiutato il lotto, portando a perdite considerevoli.

Non Tutto Ciò che Luccica è Rame

I design ad alta velocità e ad alta corrente richiedono una particolare attenzione nella scelta dello stack di strati. Due degli errori più comuni dei principianti nei design ad alta velocità sono non aggiornare correttamente lo stack di strati all'interno di Altium e fabbricare il PCB con uno stack di strati diverso da quello progettato. Nel mio caso, ecco lo stack di strati per l'offerta "Sono troppo povero per pagare schede di alta affidabilità" dalla mia EMS preferita:

Ecco qui, inserito nel Gestore del Pacchetto Strati di Altium Designer, sotto l'Editor PCB.

E infine, nel nostro editor di disegni Draftsman:

Il pacchetto nel documento Draftsman viene sincronizzato automaticamente dal vostro progetto PCB, permettendo alla vostra casa EMS di individuare eventuali errori per voi.

Un Set di Istruzioni Vale Più di Mille Parole

Nel corso degli anni, ho perfezionato e affinato un insieme consistente di istruzioni di fabbricazione. I soldi sono sempre pochi, e quindi la maggior parte dei miei dispositivi elettronici sono fabbricati a Shenzhen. Esiste un insieme comune di problemi che è probabile incontrare quando si lavora con i produttori asiatici. Questo deriva generalmente da una differenza nelle pratiche commerciali culturali, nelle aspettative e nelle barriere linguistiche.

Uno dei problemi più comuni è la presenza di specifiche in conflitto tra documenti diversi, come i Gerber, le email, la stampa su file (PDF) e altri tipi di documentazione. In questo caso, è fondamentale avere una singola fonte di verità.

Le seguenti linee guida, aggiunte alle specifiche di fabbricazione, mi hanno aiutato ad evitare innumerevoli problemi nel corso degli anni:

• "Tutte le specifiche citate sono della revisione specificata nel blocco del titolo."
• "Il fornitore non deve modificare il design o lo stack-up approvato senza un permesso scritto."
  • Alcuni produttori faranno ciò che è più economico assumendo che sia ciò che desideri, ma più economico raramente è meglio. Una modifica delle specifiche può alterare le prestazioni e l'affidabilità del tuo prodotto.
• "Tutti i materiali devono essere conformi RoHS, e il prodotto finale deve essere accettabile per l'uso in assemblaggi RoHS."
  • Il tuo EMS sarà responsabile della fornitura della maggior parte dei componenti e della fabbricazione e assemblaggio del PCB. Come tale, sono in una posizione privilegiata per assicurarsi che il prodotto sia conforme RoHS.
• "Foglio di rame: fare riferimento alla legenda dello stack dei layer per i dettagli sullo spessore del Cu. Tutti gli spessori del Cu sono finiti e includono il foglio base più la placcatura in Cu sui layer placcati."
  • L'importanza di una singola fonte di verità è un tema ricorrente in questo articolo. Lo spessore del rame indicato nello stack dei layer può essere in conflitto con quanto selezionato durante la procedura d'ordine. Lo stack dei layer dovrebbe essere considerato come una risposta accurata.
• "Test elettrico: tutti i circuiti stampati devono essere testati elettricamente al 100% per la ricerca di corti/circuiti aperti utilizzando la net-list fornita. Le schede stampate rifiutate devono essere chiaramente contrassegnate con inchiostro permanente non conduttivo."
  • Non sorprende che gli adesivi rossi "rifiutati" usati da alcuni produttori possano staccarsi o scomparire misteriosamente, soprattutto con l'avvicinarsi delle festività.
• "Marcature: le marcature del fornitore e i codici di data/lotto devono essere posizionati sulla scheda nell'area riservata come specificato nello strato Gerber 'pcbm_notes' dal testo 'posizionare qui le marcature'."
• "Marcature: il lato su cui posizionare le marcature è a discrezione del fornitore, a meno che non sia diversamente indicato nello strato 'pcbm_notes'."
• "Il fornitore deve controllare lo strato pcbm_notes prima di chiedere chiarimenti."
  • Aggiungo sempre le mie note su tre strati separati: uno per la fabbricazione del PCB, uno per l'assemblaggio del PCB e uno per le mie note personali. Con questa semplice nota, risparmio circa due email per ogni ordine. Con i diversi fusi orari, due email spesso significano ricevere il PCB due giorni dopo del solito.
• "Produrre vie mascherate/tappate come specificato nel file Gerber."
  • La maggior parte dei produttori lo farà già, ma non è mai una cattiva idea essere eccessivamente specifici.

Inserisco sempre queste note sulla prima pagina della documentazione di produzione:

Disegni di Assemblaggio

Utilizzare Draftsman per la produzione di schede nude è buono, ma i disegni di assemblaggio sono dove il software dimostra veramente il suo valore.

Gli utenti di Altium Designer hanno creato numerosi script negli anni per automatizzare alcune delle attività più noiose, ma nessuno di essi si avvicina alle funzionalità e alla facilità d'uso di Draftsman come editor di disegni.

Similmente ai disegni di produzione, mi piace fornire un chiaro insieme di istruzioni sulla prima pagina:

• "Tutte le specifiche citate sono dell'ultima revisione, salvo indicazioni contrarie."
• "Il fornitore non deve modificare il design senza autorizzazione scritta."
• "Fare riferimento al BOM Excel per informazioni aggiornate sui componenti."
• "Il BOM in questo documento è puramente un AIUTO alle operazioni di assemblaggio e potrebbe non avere i dati più aggiornati o tutte le alternative di componenti approvate."

Accidenti, Harry, cos'è l'Anodo?

Ho una sfida per te. Scegli una scheda che hai progettato, preferibilmente una che è già stata approvata per la produzione. Apri sia il disegno di assemblaggio sia i Gerber utilizzando il tuo visualizzatore Gerber preferito.

Ora, dimmi l'orientamento di tutti i diodi.

Non così facile, vero? In alcuni casi, l'orientamento è chiaro, ma in molti altri, dovrai quasi indovinare.

Praticamente tutte le grandi aziende del settore elettronico hanno linee guida interne che documentano come dovrebbero essere rappresentati i diodi. Le piccole imprese e i liberi professionisti, tuttavia, spesso lo lasciano alla consuetudine e al caso.

Ho dovuto risolvere questo problema per aziende miliardarie.

Ecco il mio punto di vista.

Il disegnatore può segnare il pin uno con un punto nei disegni di assemblaggio, come nell'immagine seguente:

Intuitivamente, il punto dovrebbe andare dove si trova la "punta" (catodo). Ho chiesto a più colleghi e amici che non conoscono l'elettronica, e quasi tutti hanno dato la stessa risposta: punto uguale punta.

IPC-7351B, lo standard principale che tratta i footprint SMD, sembra concordare con questa conclusione.

Gli ingegneri che disegnano principalmente schemi hanno una prospettiva diversa sulla questione. È comune sentirsi dire che il pin uno dovrebbe essere sull'anodo e il pin due sul catodo per imitare il flusso di corrente quando il diodo è polarizzato direttamente.

Perché i disegni siano visualizzati correttamente in Draftsman, il catodo deve essere il pin 1 nell'impronta. Avere schemi e impronte dei pin non corrispondenti è sicuramente fonte di problemi, quindi segue che anche lo schema dovrebbe avere il pin 1 sul catodo.

Inoltre, è solitamente necessario indicare l'orientamento del diodo sullo strato del serigrafato. Anche se è troppo piccolo per essere prodotto, la vostra casa EMS sarà in grado di leggerlo quando visualizza i Gerber e ingrandisce.

Nel mio caso, disegno le mie impronte in modo simile a come fa Mark Harris per la sua meravigliosa Celestial Library, con un simbolo di diodo sotto il corpo del componente e un contorno con una linea più spessa sul lato del catodo.

Ho scoperto che questo approccio funziona a meraviglia su schede di tutte le forme e dimensioni, anche se potreste voler eliminare il contorno per i design ad alta densità e per le dimensioni di custodia più piccole.

Mark, tuttavia, disegna i suoi diodi con il pin 1 sull'Anodo. Il suo approccio rende gli schemi più intuitivi a scapito dei documenti di produzione.

Per assicurarsi che non ci sia confusione, l'orientamento del diodo dovrebbe sempre essere indicato nei disegni di assemblaggio dove può essere facilmente riferito.

Perdere Cause è da Perdenti

Nella maggior parte degli accordi di NDA, gli unici documenti considerati confidenziali sono quelli esplicitamente contrassegnati come tali. Non essere lo sciocco la cui causa per violazione di contratto viene respinta prima ancora di iniziare!

È una buona idea includere "confidenziale" in un blocco titolo dall'aspetto professionale:

Altium Designer ti offre modelli standard ANSI e ISO, ma questi sono stati creati pensando ai disegni meccanici. Molte delle note e dei campi non riflettono le esigenze dell'industria elettronica; per esempio, "Sbavare e smussare tutti gli spigoli vivi" non ha molto senso per noi!

Se utilizzi Concord Pro on-premises, avrai anche accesso a più esempi di progetti incentrati sul PCB per impostazione predefinita.

Huaqiangbei Non Fa al Caso Mio.

La tua documentazione di assemblaggio è anche il posto perfetto per includere istruzioni per l'acquisto. Nel mio caso, voglio che i miei fornitori di Shenzhen acquistino prima i miei componenti da LCSC, quindi aggiungo sempre una piccola nota alla pagina del BOM.

Ottieni i Tuoi Modelli di Design di Draftsman Gratuiti (e Belli)

Ho creato per te cinque modelli A3:

1. Un modello di foglio generico, contenente solo un blocco titolo
2. Un modello di foglio di assemblaggio che include il diagramma dell'orientamento dei diodi
3. Un modello di documento per la produzione di PCB
4. Un modello di documento per l'assemblaggio di PCB
5. Un modello di documento meccanico per PCB

Puoi scaricarli sul repository Github AltiumTemplates.

Si prega di notare che non includono un campo di revisione poiché utilizzo invece gli hash di Git.

Condividere Modelli di Layout Con la Tua Organizzazione

Non importa quanto sia buono il tuo modello di progettazione, sarà di poco utilizzo se la tua azienda non ne adotta uno in modo coerente.

Utilizzando Concord Pro, puoi condividere i tuoi Modelli di Draftsman e gestirne le revisioni.

Utilizzando la funzionalità di modello di progetto gestito, è incredibilmente facile. Altium Concord Pro viene fornito con una serie di modelli standard ANSI e ISO dell'industria. Tuttavia, puoi aggiungere i tuoi trascinandoli e rilasciandoli da Windows Explorer o creando un nuovo elemento (clic destro, nuovo elemento) e poi caricando il modello (clic destro, carica).

Ricorda solo di salvare il tuo documento Draftsman come un modello di foglio o modello di documento, non come un documento standard di Draftsman.

Una volta fatto, i tuoi Modelli di Draftsman saranno disponibili a livello organizzativo quando si crea un nuovo documento.

Ulteriori Letture

La documentazione di Altium offre un meraviglioso tutorial introduttivo allo standard IPC, qualcosa per cui normalmente si dovrebbero spendere molti soldi per avere accesso, mascherato da tutorial su Draftsman. Puoi trovarlo qui.

Mark Harris ha scritto un articolo riguardante il dimensionamento dei documenti di Draftsman e uno sui template di progetto che potresti voler consultare.

Dovresti anche dare un'occhiata alla documentazione ufficiale di Draftsman e alla estesa documentazione sui template di progetto gestiti da Draftsman.

Conclusioni

Stirare le camicie può essere noioso fino a quando non si ottiene un generatore di vapore ad alta pressione adeguato.

Un po' come quello, Draftsman elimina tutti i compiti ripetitivi e noiosi della documentazione di fabbricazione dei PCB, lasciandoti solo con le parti divertenti. Stamparli e annusare il dolce profumo di inchiostro al mattino è ciò che mi mantiene in movimento.

Concord Pro ti permette di gestire e condividere i Template di Draftsman con tutta la tua organizzazione, assicurando che tutti gli ingegneri siano sulla stessa pagina - gioco di parole inteso. I miglioramenti nella documentazione possono essere facilmente applicati a tutti i progetti gestiti, garantendo di costruire sulla tua esperienza nel corso degli anni.

Vorresti scoprire di più su come Altium può aiutarti con il tuo prossimo progetto di PCB? Parla con un esperto di Altium.