Warianty projektu PCB: zarządzanie wieloma wersjami PCBA

Często zdarza się, że projekt PCB wymaga mieszanki różnych sposobów montażu komponentów, numerów części i ustawień pasty lutowniczej, nawet przy tym samym układzie PCB i tym samym schemacie. 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 najczęstszą potrzebą jest kontrola ustawień DNI w montażu PCB, co musi być odnotowane na schematach i w BOM. W klasycznym podejściu do wariantów oznacza to tworzenie wielu pakietów montażowych i ręczne opisywanie danych wyjściowych, tak aby każdy wariant mógł zostać wyprodukowany i zmontowany. Historycznie był to proces czasochłonny, generujący dużą liczbę 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 w ramach jednego projektu. Gdy projekt schematu jest już ustalony, 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 wykorzystywane do oddzielnych zleceń produkcyjnych i montażowych.

Typowe przypadki użycia wariantów

Najczęstsze sytuacje, w których warianty projektów PCB są intensywnie wykorzystywane, to wczesne prototypowanie i produkcja wielkoseryjna. Produkcja niskoseryjna, taka jak początkowa partia produkcyjna, korzysta z wariantów rzadziej niż w tych dwóch przypadkach.

Warianty prototypowe

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

W prototypowaniu stosowanie oznaczeń DNI wpływa przede wszystkim na informacje w BOM, gdzie niektóre pozycje są oznaczane jako „Zamontowany” lub „Niezamontowany”, aby wskazać, które części mają status DNI. To najprostszy sposób, aby skonfigurować BOM tak, aby instrukcje montażowe były wiernie odzwierciedlone i łatwe do odczytania.

Komponenty oznaczone jako zamontowane/niezamontowane można wyświetlać wizualnie na schemacie i uwzględniać w BOM dla wariantu PCB.

Warianty produkcyjne

W produkcji wielkoseryjnej 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 wystawiać nieformalne dokumenty odstępstw. Taka praktyka zapewnia identyfikowalność konfiguracji alternatywnych i gwarantuje, że każda partia produkcyjna jest powiązana z konkretnym, udokumentowanym wariantem posiadającym własny pakiet danych wyjściowych.

Takie wykorzystanie wariantów zapewnia pewną elastyczność w trakcie produkcji, pomagając reagować na zakłócenia w łańcuchu dostaw i problemy z kontrolą jakości. Często zdarza się, że podczas produkcji dany element wychodzi z magazynu lub footprint wymaga modyfikacji (na przykład z LMC na MMC w pasywnych elementach SMD), aby wyeliminować defekt montażowy. Przełączenie się na nowy wariant pozwala szybko wdrożyć zmiany bez konieczności wprowadzania dużych modyfikacji w plikach projektowych.

W takim przypadku dla bazy danych projektu trzeba wygenerować całkowicie unikalny pakiet danych wyjściowych projektu PCB dla każdego wariantu. Wynika to z faktu, że dane produkcyjne również często są modyfikowane podczas definiowania wariantu, jak ma to miejsce przy zmianach footprintów. Konieczna może być także modyfikacja innych elementów dokumentacji, takich 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 szablonowemu narzędziu generowania danych wyjściowych 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 tylko kilku kroków, aby została poprawnie ustawiona. 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 nadaj mu unikalną, opisową nazwę, która odzwierciedla jego przeznaczenie lub stan konfiguracji.
• Wybierz poszczególne komponenty i przypisz im status montażu (zamontowany lub niezamontowany), alternatywne numery części albo alternatywne footprinty na poziomie komponentu.
• Przed wygenerowaniem danych wyjściowych sprawdź, czy schemat i BOM odzwierciedlają prawidłowe parametry wariantu.
• Użyj pliku OutJob file, aby w jednej operacji wygenerować kompletny, specyficzny dla wariantu pakiet danych wyjściowych obejmujący Gerbery, rysunki montażowe i BOM.

Ten przepływ pracy utrzymuje wszystkie definicje wariantów wewnątrz pliku projektu zamiast rozpraszać je po zewnętrznych arkuszach kalkulacyjnych lub strukturach folderów, co znacząco zmniejsza narzut dokumentacyjny związany z zarządzaniem wieloma konfiguracjami płytek w całym cyklu rozwoju produktu.

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