Idealne płytki za każdym razem (z darmowymi szablonami PCB)

Altium Concord Pro™ jako samodzielny produkt i marka został wycofany, a jego możliwości są teraz dostępne jako część naszych rozwiązań korporacyjnych Altium. Dowiedz się więcej tutaj.

Wspomnienia blakną, ale doskonała dokumentacja to wieczny diament

W poprzednim artykule, przyjrzeliśmy się, jak tworzyć idealne szablony układów dla schematów. W szczególności, jak opracować blok tytułowy i jak stylizować komponenty.

Moja obsesja na punkcie tworzenia pięknych obwodów często osiąga niezdrowy poziom. Często zdarza mi się wracać do domu o 21:00, przemęczony, ponieważ przez pięć godzin obsesyjnie zajmowałem się formatowaniem moich schematów, wychodząc z biura z workami pod oczami większymi niż pełnia księżyca nad moją głową.

Tworzenie jasnych, zwięzłych i czytelnych schematów jest niezbędne, jeśli chcesz, aby obwody, nad którymi pracujesz, były użyteczne długo po tym, jak wszyscy zapomną, jak działają. Czytelne schematy są również niezbędne do efektywnej współpracy. Żadna z wspaniałych funkcji Altium Concord Pro® nie może cię uratować przed źle narysowanym obwodem.

Rysunki produkcyjne to jednak zupełnie inna sprawa.

Podczas gdy wykwalifikowani inżynierowie projektowi zazwyczaj czytają schematy, rysunki produkcyjne mogą być czytane przez techników i pracowników z minimalnym szkoleniem.

Wprowadzony kilka lat temu, Draftsman®, wbudowany w Altium Designer®, radykalnie zmienił mój sposób pracy na lepsze.

Przed pojawieniem się Draftsmana często konieczne było dołączenie ręcznie rysowanego szablonu projektu do projektu PCB i umieszczanie wszystkich tabel wierceń, notatek i dokumentacji na oddzielnych warstwach.

Powstałe dokumenty były trudne do wydrukowania, niepraktyczne w otwieraniu, ponieważ nadal wymagały przeglądarek Gerber, i uciążliwe w edycji.

Najgorsza część życia przed Draftsmanem? Za każdym razem, gdy ktoś potrzebował jakiejś dokumentacji, inżynier PCB musiał tworzyć ją od zera, ręcznie sprawdzać ją względem PCB, drukować do pliku (PDF) i dodawać adnotacje za pomocą zewnętrznego oprogramowania.

Było to trochę jak próba wbijania gwoździ łopatą.

Okropna dokumentacja, to już przeszłość!

Twoje dokumenty Draftsman powinny być jasne i ustandaryzowane. Oto jak możesz to osiągnąć.

Narysuj mnie jak jedną z twoich francuskich płyt, Jacku

Więc, jakie dokumenty powinieneś tworzyć za pomocą Draftsman? Na początek, spójrzmy co możemy narysować przy jego użyciu.

Oto obiekty obecnie obsługiwane przez Draftsman:

• Obiekty graficzne
  • Podkategoria drugiego poziomu
  • Inna podkategoria
  • Linia
  • Prostokąt
  • Koło
  • Łuk (środkowy lub 3-punktowy)
  • Region
  • Tekst
  • Grafika
• Widoki
  • Widok montażu płytki
  • Widok fabrykacji płytki
  • Widok przekroju płytki
  • Widok szczegółowy płytki
  • Widok komponentu
  • Widok rysunku wierceń
  • Widok izometryczny płytki
  • Widok regionu płytki
  • Realistyczny widok płytki
• Tabele
  • Generyczna tabela
  • Tabela wierceń
  • Tabela linii transmisyjnych
  • Lista materiałów
  • Legenda stosu warstw
• Wymiar
  • Liniowy
  • Radialny
  • Średnicowy
  • Kątowy
  • Współrzędnych
  • Skala
• Adnotacje:
  • Wyróżnik
  • Wykończenie powierzchni
  • Cecha odniesienia
  • Ramka kontroli cechy
  • Znacznik środka
  • Notatka

Jak widać, Draftsman posiada obfite funkcje do dokumentowania każdego projektu PCB. Większość z nich jest podzielona między wyjścia produkcyjne gołych płyt PCB, wyjścia montażowe, generyczne adnotacje, tabele i obiekty graficzne.

Przez lata odkryłem, że najlepsze podejście do dokumentacji PCB to trzy różne dokumenty. Pierwsze dwa są obowiązkowe, ale ostatni jest opcjonalny:

• PCB_Fabrication
• PCB_Assembly
• PCB_Mechanical

Dokumentacja mechaniczna jest często koniecznością, jeśli musisz współpracować z inżynierami mechanikami. Możesz szczegółowo opisać rozmiar i pozycję otworów, jak bardzo płyta może się zginać pod wpływem stresu oraz tolerancje wymiarowe dużych komponentów, takich jak induktory mocy czy kondensatory elektrolityczne.

Funkcje współpracy MCAD w Concord Pro hostowanym mogą znacznie zmniejszyć potrzebę rysowania dokumentacji mechanicznej przez inżynierów elektroników.

Rysunki produkcyjne

Tabela prawdy bez algebry Boole'a

Jeśli dopiero zaczynasz w elektronice lub zajmujesz się projektami, które są stosunkowo proste do wyprodukowania, prawdopodobnie nie potrzebujesz niczego więcej niż Gerbery i BOM, aby prawidłowo wyprodukować swoją płytę.

Domyślnie większość producentów małoseryjnych zaoferuje Ci standardowy proces z rozdzielczością 8 mils, odstępami 8 mils, otworami 0.3mm, standardową grubością płytki 1.6mm z miedzią o grubości 32 mikrometrów, temperaturą przejścia szklistego (TG) między 130 a 140 stopni Celsjusza, zieloną maską lutowniczą z białym sitodrukiem oraz wykończeniem HASL (Hot Air Solder Levelling).

Jednakże te specyfikacje nie są rozwiązaniem uniwersalnym i w wielu przypadkach Twoje potrzeby mogą przekraczać te standardy. Rozważ następujące kwestie:

• Płytki przemysłowe często wymagają PCBs z wysoką temperaturą przejścia szklistego, aby uniknąć nadmiernego zginania w zakresie temperatur.
• Projekty o wysokiej gęstości wymagają dokładności wymiarowej powyżej tego, co oferują standardowe linie produkcyjne oraz funkcji takich jak ślepe przelotki.
• Gruba miedź (powyżej 32 mikrometrów) może być wymagana dla projektów o wysokim prądzie.
• Impedancja kontrolowana może być wymagana dla projektów o wysokiej prędkości.
• Płytki o wysokiej niezawodności często oznaczają potrzebę wysokiej jakości substratu od marek takich jak Rogers, Omega czy 3M.
• Możesz chcieć określić grubość powłoki miedzi wewnątrz Twoich przelotek, aby zmniejszyć ich rezystancję pasożytniczą.
• Możesz mieć szczególne wymagania mechaniczne, takie jak frezowanie w osi Z, otwory stożkowe lub otwory pod wpusty.
• Chcesz dodatkowe opcje, takie jak platerowanie krawędzi, otwory pod elementy wciskane, via-in-pad, otwory zamknięte lub maska węglowa.

Do każdego projektu dołączam przydatną tabelę w moich dokumentach produkcyjnych PCB w Draftsman. Moje EMS sprawdza ją, i niejednokrotnie znaleźli błędy w moim procesie zamawiania. W zeszłym miesiącu zapomniałem określić, że moje płytki miały być wykończone HASL bez ołowiu zamiast HASL z lutowiem ołowiowym.

Gdyby moje EMS nie wyłapało błędu, sprawdzając mój dokument Draftsman, prawdopodobnie skończyłbym z produktem niezgodnym z RoHS, a mój klient odrzuciłby partię, prowadząc do znacznych strat.

Nie wszystko, co się świeci, to miedź

Projekty wysokiej prędkości i wysokiego prądu wymagają szczególnej uwagi przy wyborze układu warstw. Dwa najczęstsze błędy początkujących w projektach wysokiej prędkości to nieaktualizowanie układu warstw w Altium poprawnie i produkcja PCB z innym układem warstw niż zaprojektowano. W moim przypadku, oto układ warstw dla oferty "Jestem zbyt spłukany, by płacić za płytki wysokiej niezawodności" od mojego ulubionego EMS:

I oto jest, wstawione do menedżera warstw Altium Designer, pod edytorem PCB.

I wreszcie, w naszym edytorze rysunków Draftsman:

Stos w dokumencie Draftsman jest automatycznie synchronizowany z projektem PCB, co umożliwia Twojej firmie EMS wyłapanie wszelkich błędów za Ciebie.

Jeden zestaw instrukcji mówi więcej niż tysiąc słów

Przez lata dopracowałem i udoskonaliłem spójny zestaw instrukcji produkcyjnych. Pieniądze zawsze są na wagę złota, dlatego większość moich elektronik jest produkowana w Shenzhen. Istnieje wspólny zestaw problemów, które prawdopodobnie napotkasz, pracując z azjatyckimi producentami. Zazwyczaj wynika to z różnic w praktykach biznesowych, oczekiwaniach i barierach językowych.

Jednym z najczęstszych problemów są sprzeczne specyfikacje między różnymi dokumentami, takimi jak Gerbery, e-maile, drukowanie do pliku (PDF) i inne rodzaje dokumentacji. W takim przypadku kluczowe jest posiadanie jednego źródła prawdy.

Następujące wytyczne, dodane do specyfikacji produkcyjnych, pomogły mi uniknąć niezliczonych problemów przez lata:

• "Wszystkie specyfikacje, na które się powołujemy, są zgodne z rewizją określoną w bloku tytułowym."
• "Dostawca nie może modyfikować projektu ani zatwierdzonego układu warstw bez pisemnej zgody."
  • Niektórzy producenci będą robić to, co tańsze, zakładając, że tego właśnie chcesz, ale tańsze rzadko kiedy jest lepsze. Zmiana specyfikacji może wpłynąć na wydajność i niezawodność twojego produktu.
• "Wszystkie materiały muszą być zgodne z RoHS, a finalny produkt musi być akceptowalny do użycia w montażu RoHS."
  • Twój EMS będzie odpowiedzialny za pozyskanie większości komponentów oraz za produkcję i montaż PCB. Dlatego są w kluczowej pozycji, aby upewnić się, że produkt jest zgodny z RoHS.
• "Folia miedziana: odnieś się do legendy układu warstw, aby uzyskać szczegóły dotyczące grubości Cu. Wszystkie grubości Cu są końcowe i obejmują bazową folię miedzianą plus powłokę Cu na warstwach pokrytych."
  • Znaczenie jednego źródła prawdy to powracający temat w tym artykule. Grubość miedzi wskazana w układzie warstw może być sprzeczna z tym, co zostało wybrane podczas procedury zamawiania. Należy zakładać, że układ warstw jest dokładną odpowiedzią.
• Test elektryczny: wszystkie drukowane obwody muszą być w 100% przetestowane pod kątem przerw/zwarcia przy użyciu dostarczonej listy połączeń. Odrzucone płytki drukowane muszą być wyraźnie oznaczone trwałym, nieprzewodzącym tuszem.
  • Nikogo nie zdziwi, że czerwone naklejki „odrzucone” używane przez niektórych producentów mogą się odkleić lub tajemniczo zniknąć, zwłaszcza gdy zbliżają się święta.
• „Oznaczenia: oznaczenia dostawcy i kody daty/serii muszą znajdować się na płytce w wyznaczonym obszarze, jak określono w warstwie Gerbera ‘pcbm_notes’ przy tekście ‘umieść tutaj oznaczenia’.”
• „Oznaczenia: strona, na której należy umieścić oznaczenia, zależy od dostawcy, chyba że zaznaczono inaczej na warstwie ‘pcbm_notes’.”
• „Dostawca powinien sprawdzić warstwę pcbm_notes przed zwróceniem się o wyjaśnienia.”
  • Zawsze dodaję moje notatki na trzech oddzielnych warstwach: jednej dla produkcji PCB, jednej dla montażu PCB i jednej dla moich osobistych notatek. Dzięki tej prostej notatce, oszczędzam około dwóch e-maili przy każdym zamówieniu. Przy różnych strefach czasowych, dwa e-maile często oznaczają otrzymanie PCB dwa dni później niż zwykle.
• „Wykonaj zatopione/zapchane via zgodnie z określeniem w pliku Gerbera.”
  • Większość producentów i tak to robi, ale nigdy nie jest złym pomysłem być nadmiernie szczegółowym.

Zawsze umieszczam te notatki na pierwszej stronie dokumentacji produkcyjnej:

Rysunki Montażowe

Użycie Draftsman do produkcji płytek bez elementów jest dobre, ale to właśnie rysunki montażowe pokazują, gdzie oprogramowanie naprawdę się sprawdza.

Użytkownicy Altium Designer stworzyli na przestrzeni lat liczne skrypty, aby zautomatyzować niektóre z najbardziej żmudnych zadań, ale żaden z nich nie dorównuje funkcjom Draftsman i łatwości użytkowania jako edytora rysunków.

Podobnie jak w przypadku rysunków produkcyjnych, lubię dostarczać jasny zestaw instrukcji na pierwszej stronie:

• "Wszystkie odniesienia do specyfikacji dotyczą ich najnowszej wersji, jeśli nie zaznaczono inaczej."
• "Dostawca nie może modyfikować projektu bez pisemnej zgody."
• "Odniesienie do Excel BOM dla aktualnych informacji o komponentach."
• "BOM w tym dokumencie jest jedynie pomocą do operacji montażowych i może nie zawierać najbardziej aktualnych danych lub wszystkich zatwierdzonych alternatywnych komponentów."

Boże, Harry, co to jest Anoda?

Mam dla Ciebie wyzwanie. Wybierz płytę, którą zaprojektowałeś, najlepiej taką, która już została zatwierdzona do produkcji. Otwórz zarówno rysunek montażowy, jak i Gerbery, używając swojego ulubionego przeglądarki Gerber.

Teraz powiedz mi, jaka jest orientacja wszystkich diod.

Nie tak łatwo, prawda? W niektórych przypadkach orientacja jest jasna, ale w wielu przypadkach prawie trzeba zgadywać.

Praktycznie wszystkie duże firmy w sektorze elektronicznym mają wewnętrzne wytyczne dokumentujące, jak powinny być przedstawiane diody. Mniejsze przedsiębiorstwa i freelancerzy często pozostawiają to zwyczajowi i przypadkowi.

Musiałem rozwiązać ten problem dla firm wartych miliardy dolarów.

Oto moje spostrzeżenia na ten temat.

Rysownik może oznaczyć pin jeden kropką na rysunkach montażowych, tak jak na poniższym obrazie:

Intuicyjnie, kropka powinna znajdować się tam, gdzie jest "ostry koniec" (katoda). Pytałem o to wielu kolegów i przyjaciół, którzy nie znają się na elektronice, i prawie wszyscy dali tę samą odpowiedź: kropka równa się ostry koniec.

IPC-7351B, główny standard dotyczący obrysów SMD, wydaje się zgadzać z tym wnioskiem.

Inżynierowie, którzy głównie rysują schematy, mają inne spojrzenie na ten problem. Powszechne jest przekonanie, że pin jeden powinien być na anodzie, a pin dwa na katodzie, aby naśladować przepływ prądu, gdy dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia.

Aby rysunki poprawnie wyświetlały się w Draftsman, katoda musi być pinem 1 w obrysie elementu. Posiadanie niezgodnych schematów i obrysów wyprowadzeń z pewnością będzie źródłem problemów, więc wynika z tego, że schemat również powinien mieć pin 1 na katodzie.

Dodatkowo, zazwyczaj konieczne jest wskazanie orientacji diody na warstwie sitodruku. Nawet jeśli jest zbyt mała, aby ją wyprodukować, Twój dom EMS będzie mógł ją odczytać, gdy przeglądają Gerbery i przybliżają obraz.

W moim przypadku, zazwyczaj rysuję moje obrysy podobnie do sposobu, w jaki robi to Mark Harris dla jego wspaniałej Biblioteki Celestial, z symbolem diody pod ciałem komponentu i konturem z grubszej linii po stronie katody.

Stwierdziłem, że to podejście sprawdza się doskonale na płytach o wszelkich kształtach i rozmiarach, chociaż możesz chcieć zrezygnować z konturu dla projektów o wysokiej gęstości i mniejszych rozmiarach obudów.

Mark, jednakże, rysuje swoje diody z pinem 1 na Anodzie. Jego podejście sprawia, że schematy są bardziej intuicyjne kosztem dokumentacji produkcyjnej.

Aby zapewnić, że nie ma żadnych niejasności, orientacja diody zawsze powinna być zaznaczona na rysunkach montażowych, gdzie można ją łatwo skorelować.

Przegrywanie procesów sądowych to dla przegranych

W większości umów o zachowaniu poufności jedynymi dokumentami uznawanymi za poufne są te wyraźnie jako takie oznaczone. Nie bądź głupcem, którego pozew o naruszenie umowy zostaje oddalony zanim jeszcze się zacznie!

Dobrym pomysłem jest zawarcie słowa "poufne" w profesjonalnie wyglądającym bloku tytułowym:

Altium Designer oferuje standardowe szablony ANSI i ISO, ale zostały one stworzone z myślą o rysunkach mechanicznych. Wiele notatek i pól nie odzwierciedla potrzeb branży elektronicznej; na przykład "Zdejmij zadziorów i złam wszystkie ostre krawędzie" nie ma dla nas większego sensu!

Jeśli używasz Concord Pro lokalnie, będziesz miał również dostęp do większej liczby przykładów projektów zorientowanych na PCB domyślnie.

Huaqiangbei nie wystarczy.

Twoja dokumentacja montażowa to również doskonałe miejsce na dołączenie instrukcji zakupu. W moim przypadku chcę, aby moi dostawcy z Shenzhen najpierw kupowali moje komponenty z LCSC, więc zawsze dodaję małą notatkę na stronie BOM.

Zdobądź swoje darmowe (przystojne) szablony projektów Draftsman

Stworzyłem dla Ciebie pięć szablonów A3:

1. Szablon ogólny arkusza, zawierający tylko blok tytułowy
2. Szablon arkusza montażowego, który zawiera schemat orientacji diody
3. Szablon dokumentu produkcji PCB
4. Szablon dokumentu montażu PCB
5. Szablon dokumentu mechanicznego PCB

Możesz je pobrać z repozytorium na Githubie AltiumTemplates.

Proszę zauważyć, że nie zawierają pola rewizji, ponieważ zamiast tego używam skrótów Git.

Udostępnianie szablonów układów Twojej organizacji

Nie ważne, jak dobry jest Twój szablon projektu, będzie mało użyteczny, jeśli Twoja firma nie będzie konsekwentna w jego adopcji.

Używając Concord Pro, możesz udostępniać swoje szablony Draftsman i zarządzać ich rewizjami.

Korzystając z funkcji zarządzanego szablonu projektu, jest to niezwykle łatwe. Altium Concord Pro zawiera serię standardowych szablonów ANSI i ISO. Jednak możesz dodać własne, przeciągając je z Eksploratora Windows lub tworząc nowy element (kliknij prawym przyciskiem myszy, nowy element), a następnie przesyłając szablon (kliknij prawym przyciskiem myszy, przesyłanie).

Pamiętaj tylko, aby zapisać swój dokument Draftsman jako szablon arkusza lub szablon dokumentu, a nie jako standardowy dokument Draftsman.

Po zrobieniu tego, Twoje szablony Draftsman będą dostępne dla całej organizacji podczas tworzenia nowego dokumentu.

Dalsze Czytanie

Dokumentacja Altium zawiera wspaniały wstępny samouczek dotyczący standardu IPC, coś, za co normalnie musiałbyś zapłacić duże pieniądze, aby uzyskać dostęp, ukryty jako samouczek Draftsman. Możesz znaleźć go tutaj.

Mark Harris napisał artykuł na temat wymiarowania dokumentów Draftsman i jeden o szablonach projektów, na które warto rzucić okiem.

Powinieneś również sprawdzić oficjalną dokumentację Draftsman oraz rozszerzoną dokumentację szablonów projektów zarządzanych przez Draftsman.

Wnioski

Prasowanie koszul może być nużące, dopóki nie zdobędziesz odpowiedniego generatora pary pod wysokim ciśnieniem.

Trochę jak to, Draftsman eliminuje wszystkie powtarzalne, wysuszające oczy zadania dokumentacji produkcji PCB, pozostawiając Ci tylko te przyjemne. Drukowanie ich i wdychanie słodkiego zapachu atramentu rano to jest to, co mnie napędza.

Concord Pro pozwala zarządzać i udostępniać szablony Draftsman całej organizacji, upewniając się, że wszyscy inżynierowie są na tej samej stronie - gra słów zamierzona. Ulepszenia w dokumentacji mogą być łatwo stosowane we wszystkich zarządzanych projektach, zapewniając budowanie na swoim doświadczeniu przez lata.

Czy chciałbyś dowiedzieć się więcej o tym, jak Altium może pomóc Ci w Twoim następnym projekcie PCB? Porozmawiaj z ekspertem w Altium.