Warianty projektu PCB: zarządzanie wieloma wersjami PCBA

Często zdarza się, że projekt PCB wymaga mieszanki różnych konfiguracji montażu komponentów, numerów części i ustawień pasty lutowniczej, nawet przy tym samym układzie PCB i projekcie schematu. Warianty projektu PCB tworzy się po to, aby kontrolować te ustawienia na etapie rozwoju i produkcji. Odpowiedzialnością zespołu projektowego staje się wtedy śledzenie, co znajduje się w każdym wariancie i dlaczego dany wariant został utworzony, a także jaki jest cel wariantu montażowego.

W fazie rozwoju najczęstszym wymaganiem jest kontrola ustawień DNI w montażu PCB, które muszą być oznaczone na schematach i w BOM-ie. W klasycznym podejściu do wariantowości oznacza to tworzenie wielu pakietów montażowych i ręczne opisywanie wyników, tak aby każdy wariant mógł zostać wyprodukowany i zmontowany. Historycznie był to czasochłonny proces, który prowadził do powstawania dużej liczby zestawów plików, z których każdy wymagał osobnego śledzenia i dokumentacji.

W tym artykule zobaczysz, jak łatwo zarządzać wariantami bezpośrednio w oprogramowaniu ECAD i wyeliminować ogromną liczbę plików dla każdego projektu.

Co zmienia się w każdym wariancie PCB?

Warianty PCB są bardzo przydatne do śledzenia niewielkich różnic w układzie PCB i schematach dla jednego projektu. Gdy projekt schematu jest już zamknięty, a układ PCB ukończony, projektant modyfikuje różne aspekty projektu, aby utworzyć wariant.

• Status montażu komponentu (zamontowany lub niezamontowany)
• Alternatywne numery części przypisane na poziomie komponentu
• Wartości parametrów komponentów, takie jak rezystancja lub pojemność
• Alternatywne footprinty dla określonych komponentów
• Ustawienia maski pasty lutowniczej dla każdej konfiguracji montażowej
• Obsada zworek i rezystorów 0 Ω do kontroli konfiguracji sprzętowej

Po zdefiniowaniu wariantu generowane są unikalne dane wyjściowe projektu PCB dla każdego wariantu. Poszczególne warianty mogą być w razie potrzeby używane w oddzielnych zleceniach produkcyjnych i montażowych.

Typowe przypadki użycia wariantów

Najczęściej wariantowe projekty PCB są intensywnie wykorzystywane na etapie wczesnego prototypowania oraz w produkcji seryjnej. Produkcja małoseryjna, taka jak początkowa partia produkcyjna, nie opiera się na wariantach tak często jak te dwa pozostałe przypadki.

Warianty prototypowe

Podczas prototypowania warianty projektu PCB dają inżynierom uporządkowany sposób testowania wielu konfiguracji w ramach jednej płytki. Typowym celem są piny konfiguracyjne w układach scalonych: zamiast przecinać ścieżki lub prowizorycznie dolutowywać rezystory, projektant tworzy oddzielne warianty z określonymi rezystorami podciągającymi lub ściągającymi oznaczonymi jako DNI, co umożliwia testowanie konfiguracji metodą prób i błędów w sposób uporządkowany i powtarzalny.

W prototypowaniu użycie oznaczeń DNI wpływa przede wszystkim na informacje w BOM-ie, gdzie niektóre pozycje są oznaczane jako „Fitted” lub „Not Fitted”, aby wskazać, które części mają status DNI. To najprostszy sposób, aby skonfigurować BOM tak, by instrukcje montażowe były wiernie odzwierciedlone i łatwe do odczytania.

Komponenty ze statusem Fitted/Not Fitted można przeglądać wizualnie na schemacie i uwzględniać w BOM-ie dla wariantu PCB.

Warianty produkcyjne

W produkcji seryjnej warianty projektu PCB są najczęściej używane do zarządzania alternatywnymi numerami części i alternatywnymi footprintami, a nie konfiguracjami DNI. Gdy preferowany komponent staje się niedostępny lub kwalifikowany zamiennik ma nieco inny wzór pól lutowniczych, zdefiniowanie wariantu produkcyjnego pozwala zespołowi inżynierskiemu sformalizować zamianę w bazie danych projektu zamiast wydawać nieformalne dokumenty odstępstw. Taka praktyka zapewnia możliwość śledzenia konfiguracji alternatywnych i gwarantuje, że każda partia produkcyjna jest powiązana z konkretnym, udokumentowanym wariantem wraz z własnym pakietem danych wyjściowych.

Takie wykorzystanie wariantowości zapewnia pewną elastyczność w trakcie produkcji, aby radzić sobie z zakłóceniami w łańcuchu dostaw i problemami z kontrolą jakości. Często zdarza się, że w trakcie produkcji dany element jest niedostępny w magazynie albo footprint wymaga modyfikacji (na przykład z LMC na MMC w pasywnych komponentach SMD), aby wyeliminować defekt montażowy. Przełączenie na nowy wariant pozwala szybko wdrożyć zmiany bez wprowadzania poważnych modyfikacji do plików projektowych.

W takim przypadku dla każdego wariantu trzeba wygenerować całkowicie unikalny pakiet danych wyjściowych projektu PCB do bazy danych projektu. Wynika to z tego, że przy definiowaniu wariantu często modyfikowane są również dane produkcyjne, jak ma to miejsce w przypadku zmian footprintów. Zmian mogą wymagać także inne elementy dokumentacji, takie jak uwagi produkcyjne i montażowe na rysunkach głównych.

Najlepsze oprogramowanie do projektowania PCB do zarządzania wariantami

Zarządzanie wariantami to stosunkowo nowa funkcja, która została w pełni zaimplementowana w Altium Designer, najpopularniejszej i najbardziej zaawansowanej platformie do projektowania PCB w branży. Użytkownicy mogą tworzyć i edytować warianty projektu na dowolnym etapie cyklu życia produktu, a dzięki narzędziu do generowania danych wyjściowych opartemu na szablonach w plikach OutJob mogą natychmiast wygenerować kompletne pakiety plików produkcyjnych dla wariantu projektu PCB.

Konfigurowanie wariantów w Altium Designer

Konfiguracja wariantów w Altium Designer jest zarządzana za pomocą okna dialogowego Variant Management i wymaga jedynie kilku kroków, aby poprawnie ją ustawić. Proces przebiega według spójnej sekwencji niezależnie od tego, czy wariant jest przeznaczony do prototypowania, czy do produkcji.

• Otwórz projekt i przejdź do Project > Variants, aby uzyskać dostęp do okna dialogowego Variant Management.
• Utwórz nowy wariant i przypisz mu unikalną, opisową nazwę, która odzwierciedla jego przeznaczenie lub stan konfiguracji.
• Wybierz poszczególne komponenty i przypisz im status montażu (Fitted lub Not Fitted), alternatywne numery części albo alternatywne footprinty na poziomie komponentu.
• Przed wygenerowaniem danych wyjściowych sprawdź, czy schemat i BOM odzwierciedlają poprawne parametry wariantu.
• Użyj pliku OutJob, aby w jednej operacji wygenerować kompletny, specyficzny dla wariantu pakiet danych wyjściowych obejmujący pliki Gerber, rysunki montażowe i BOM.

Ten przepływ pracy utrzymuje wszystkie definicje wariantów wewnątrz pliku projektu, zamiast rozpraszać je między zewnętrznymi arkuszami kalkulacyjnymi lub strukturami folderów, co znacząco zmniejsza narzut dokumentacyjny związany z zarządzaniem wieloma konfiguracjami płytek w cyklu rozwoju produktu.

Niezależnie od tego, czy musisz projektować niezawodną elektronikę zasilającą, czy zaawansowane systemy cyfrowe, skorzystaj z kompletnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD od Altium. Altium oferuje wiodącą na świecie platformę do tworzenia produktów elektronicznych, wyposażoną w najlepsze w branży narzędzia do projektowania PCB oraz funkcje współpracy międzydyscyplinarnej dla zaawansowanych zespołów projektowych. Skontaktuj się już dziś z ekspertem Altium!