Kluczowe dokumenty dla produkcji PCB i montażu PCB

Moje początki były skromne — pochodzę z długiej linii farmerów w środkowej Pensylwanii. To niesamowite, że można wziąć zwykłe ziarno, włożyć je w ziemię i doglądać. W krótkim czasie mamy dojrzałą roślinę o różnorodnych zastosowaniach: żywność dla ludzi, pasza dla zwierząt i, co najważniejsze, więcej ziaren na następny okres wegetacyjny.

Gdy tak wiele zależy od ziarna, nic dziwnego, że chcemy je chronić i strzec. 

Projekty PCB są jak to ziarno. Zasiewamy w nich początkowe poufne dane. Doglądamy je w procesie projektowania, aż staną się dojrzałą rośliną — finalnym projektem PCB, który zostaje wysłany do produkcji i montażu.  W pewnym sensie jestem tak samo zdumiony tym procesem, jak gdybym stał na polu kukurydzy. Jak to jest, że taka ukryta złożoność jest w ogóle możliwa?

Dane, z których korzystamy w trakcie procesu, zależą od określonych ról, jakie mamy przypisane w projekcie. Widzimy całość inaczej, gdy wszyscy współpracują w ramach swoich właściwych ról. Projekt PCB jest naszpikowany złożonymi procesami i nie możemy rozmawiać o danych poufnych bez wspomnienia o tych rolach. 

Dane początkowe i rozwój projektu PCB

Siłą życiową każdego projektu PCB jest komponent elektroniczny. Od niego wszystko się zaczyna i na nim wszystko się kończy. 

Swego czasu, gdy układy elektroniczne nie były tak rozbudowane jak dziś, komponenty były znacznie mniej skomplikowane. Składały się z symbolu dla schematu elektrycznego, footprintu i kilku podstawowych parametrów. Powszechną praktyką było kopiowanie komponentu w całym projekcie przy zastosowaniu różnych wartości. Z upływem lat pojawiło się zapotrzebowanie na bardziej złożone komponenty ze znacznie większą ilością informacji i szczegółów niezbędnych do obsługi najnowocześniejszych układów. 

Każdy komponent musi zawierać minimalnie następujące informacje: symbol dla schematu elektrycznego, footprint (decal), model 3D, symulacja obwodu (opcjonalnie), informacje parametryczne, sourcing oraz dokumenty pomocnicze.

W tym punkcie potrzebne są trzy role: inżynier elektronik, zarządca biblioteki i projektant PCB. Jak widać w tabeli poniżej, określone role korzystają z danych. Mam oczywiście świadomość, że wykaz nie jest wyczerpujący oraz że może dochodzić do przeplatania się ról. 

W procesie projektowania korzysta się z konkretnych danych w określonych momentach. Na przykład inżynier elektronik wykorzystuje informacje parametryczne do wyselekcjonowania głównego komponentu projektu. Wybrany komponent zostaje przekazany osobie zarządzającej biblioteką w celu budowania potrzebnej części. Projektant PCB wykorzystuje komponent ze schematu, umieszczając go w układzie PCB. 

W krytycznych momentach projektowania dbam o to, aby w pracy uczestniczyło kilka innych osób, m.in. inżynier mechanik, specjalista ds. zakupów oraz specjalista ds. jakości. Korzystają oni z określonych danych potrzebnych do spełnienia ich ról. Nasza tabela się rozrasta, ale te osoby są nieco bardziej konkretne, jeśli chodzi o dane, jakich potrzebują. 

Dane wyjściowe PCB

Możemy teraz spojrzeć na dane wyjściowe naszego projektu PCB. Co prawdopodobnie ważniejsze, a można by też dodać „stresujące”, to że jesteśmy gotowi do zbudowania naszych pakietów danych wyjściowych. 

Tak, tu nie ma błędu — pakietÓW. Są dwa pakiety danych. Pierwszy to pakiet produkcyjny, który zawiera wszystkie dane niezbędne do wyprodukowania płytki. Drugi, pakiet montażowy (jak można się było domyślić), zawiera dane potrzebne do montażu płytek PCB. Jeszcze słówko na temat bezpieczeństwa danych: te dwa pakiety zawierają wszystkie niezbędne informacje do sporządzenia projektu PCB. Powszechną praktyką jest wysłanie tych dwóch pakietów danych do wielu różnych dostawców. Żaden pojedynczy dostawca (chyba, że ufamy mu bezgranicznie) nie dostaje obu pakietów. Jedynym dokumentem, który nigdy nie zostaje wydany pod żadnym warunkiem, jest schemat. Mając go, każdy mógłby skopiować nasz projekt.

Znajomość konkretnych potrzeb działów produkcji PCB i montażu PCB jest bardzo przydatna. Branża nieustannie się zmienia i dostępne są rozmaite formaty danych wyjściowych. Wygodniej jest wiedzieć, który format najlepiej zastosować. Ta oferta jest typowa, jednak wymagania mogą być różne, jak się to mówi. Mógłbym wiele powiedzieć na temat każdego elementu, ale nie ma tu na to miejsca. Każdy z nich ma swój cel. 

Rysunek produkcyjny

Szczegółowy rysunek powinien uwzględniać krytyczne elementy, jakich potrzebuje dział produkcji PCB, takie jak wymiary wierteł, rysunek płytki, tabela wierteł, płaszczyzna odniesienia, specjalne potrzeby produkcyjne, np. tabele linii przesyłowych (potrzebnych w przypadku linii o kontrolowanej impedancji) oraz szczegółowe notatki produkcyjne. Należy pamiętać, że to tylko wskazówka. Jeśli dokument nie będzie zawierał konkretnych szczegółów, nie zostaną one uwzględnione. 

Dane montażowe

Rysunki montażowe są przeznaczone dla działu montażu PCB. W tym dokumencie należy raczej przedstawiać sprawy dosadnie, a nie powściągliwie. Jeśli nie zostaną określone konkretne wymogi, najprawdopodobniej dojdzie do opóźnień. Należy podać precyzyjne informacje, przede wszystkim w zestawieniu materiałowym BOM. Błędy w tym punkcie znacząco się kumulują. 

Wnioski

Każdy fragment danych w procesie projektowania PCB ma swoje miejsce i cel. Jeśli znamy ich cel i charakter, nasz zespół oraz działy produkcji i montażu będą niewymownie wdzięczne. Są to ziarna, jakie siejemy, aby uzyskać niezwykłe rzeczy, ale uda się to tylko wtedy, gdy będziemy wiedzieć jak je wykorzystać i — co ważniejsze — dlaczego.  

Czy chcesz dowiedzieć się więcej na temat tego, jak Altium może Ci pomóc przy kolejnym projekcie PCB? Porozmawiaj z ekspertem Altium.