Saídas de Montagem de PCB

Quando você conclui um projeto de PCB, a intenção normalmente é que ele seja fabricado e montado. É responsabilidade do projetista preparar as saídas de montagem da PCB junto com o projeto e fornecê-las ao fabricante. O fabricante usará essas saídas para adquirir componentes, planejar o processo de montagem e realizar uma inspeção final. Os requisitos de montagem devem ser detalhados, fornecendo ao montador as informações abrangentes necessárias para concluir a montagem da PCBA.

Antes de chegar à montagem, sua placa precisa ser projetada com as melhores práticas de DFA implementadas. Caso contrário, e se as PCBs forem fabricadas antes de uma revisão por parte do montador, existe o risco de que precisem ser descartadas. Há muitos motivos pelos quais isso acontece, mas o software ECAD certo para projeto de PCB ajudará os projetistas a evitar alguns dos erros de montagem mais comuns.

Lista de Saídas de Montagem de PCB

No nível mais básico, os dois arquivos de saída padrão para montagem de PCB são a lista de materiais e um arquivo pick-and-place. A lista de materiais é um documento de compras que especifica qual componente corresponde a cada designador de referência na PCB, e o arquivo pick-and-place informa onde cada designador de referência deve ser colocado para soldagem. Com esses dois arquivos e uma breve descrição da PCB, ou até mesmo sem descrição alguma, um fabricante pode montar completamente uma PCBA.

Profissionais e empresas normalmente criam uma terceira saída de projeto padrão: um desenho de montagem. Um desenho de montagem normalmente contém:

• O contorno da PCB e as dimensões da placa
• Contornos dos componentes no lado superior e no lado inferior
• Designadores de referência dos componentes
• Indicadores de polaridade e orientação dos componentes
• Indicadores de pino 1 para circuitos integrados e conectores
• Ferragens mecânicas e locais de fixação
• Vistas detalhadas de áreas densas ou complexas
• Notas de montagem, chamadas e instruções especiais de fabricação
• Informações de revisão, números do desenho e informações do bloco de título

As notas de montagem são importantes porque definem requisitos que podem não ser óbvios a partir do layout da PCB, da lista de materiais ou dos dados de pick-and-place. Essas notas podem especificar conformidade com RoHS, conformidade com normas IPC aplicáveis, uso de ligas de solda específicas ou tipos de pasta de solda, requisitos de limpeza, critérios de inspeção e processos especiais como underfill, revestimento conformal, fixação mecânica ou aplicação de adesivo. Notas de montagem claras reduzem ambiguidades e ajudam a garantir que a PCBA final atenda aos requisitos mecânicos, elétricos e regulatórios do projetista.

Muitos novos projetistas não criam desenhos de montagem porque seu software CAD não ajuda a automatizar o processo. Até mesmo alguns softwares corporativos, como OrCAD e Xpedition, não têm a capacidade de criar automaticamente um desenho de montagem. Essas plataformas podem depender de outro software com uma licença separada para realizar essa tarefa fundamental.
Altium Designer é diferente porque inclui a ferramenta Draftsman, que permite aos projetistas criar automaticamente desenhos de montagem de alta qualidade em minutos. Os usuários podem criar modelos personalizados e tamanhos de folha que oferecem controle total sobre o formato de um desenho de montagem. Os usuários também podem inserir recursos adicionais em um desenho de montagem, como incorporar a BOM, adicionar notas e chamadas, e incorporar parâmetros do projeto para atualizações instantâneas do desenho.

Se você não gosta de usar a ferramenta para gerar um desenho de fabricação ou montagem, ainda há uma forma de criar esses desenhos dentro de um arquivo de layout de PCB. Uma prática comum é usar as camadas mecânicas no layout da PCB para desenhar manualmente os elementos do desenho de fabricação e montagem. Dessa forma, as atualizações no layout da PCB também são refletidas imediatamente no seu desenho de montagem. Para gerar o desenho de montagem, seria necessário compilar as seguintes camadas em um arquivo DXF ou em uma impressão em PDF:

• Camadas mecânicas com o bloco de título e notas de montagem
• Camada de contorno da PCB
• Camadas superior e inferior de máscara de pasta
• Camadas superior e inferior de montagem
• Quaisquer camadas mecânicas adicionais mostrando máscara destacável, revestimento conformal, locais de adesivo e outros requisitos especiais de montagem

Também é comum incluir vistas isométricas da PCB geradas a partir de um desenho 3D. No entanto, as camadas mecânicas e as ferramentas de layout de PCB normalmente não conseguem gerar vistas isométricas, então elas precisam ser criadas em uma aplicação MCAD externa a partir de um modelo 3D da PCBA. Normalmente, a vista seria exportada como um arquivo DXF da aplicação MCAD e importada de volta para o arquivo de layout de PCB em uma camada mecânica. No entanto, Altium Draftsman pode gerar vistas isométricas diretamente do arquivo de documento da PCB sem exigir exportação para uma aplicação MCAD.

Saídas Inteligentes de Projeto de PCB

Outra opção para criar saídas de projeto de PCB para montagem é usar formatos de saída inteligentes. Esses formatos de arquivo são ODB++ e IPC-2581.

Embora as saídas inteligentes de projeto de PCB sejam objetivamente melhores para fabricação e montagem, elas não são usadas com tanta frequência quanto os arquivos Gerber. Os arquivos Gerber ainda continuam sendo o padrão de fato para dados de fabricação, portanto um projetista também terá de gerar uma lista de materiais e dados de pick-and-place para montagem. Para garantir a maior variedade de opções de montagem de PCB, use um software de projeto de PCB como Altium Designer, que oferece suporte aos três pacotes padrão de saídas de projeto de PCB.

DFA Bem-sucedido Evita Defeitos na Montagem de PCB

Ao montar protótipos de PCB, o nível de serviço do fornecedor normalmente inclui margem suficiente para considerar o retrabalho da sua PCB, conforme necessário. No entanto, à medida que você escala para volumes maiores, prevenir defeitos e evitar retrabalho necessário tornam-se partes críticas do controle de custos. As práticas de DFA tornam-se ainda mais importantes nessa etapa, e estão relacionadas a práticas básicas de projeto que ocorrem no layout da PCB e nas bibliotecas de PCB.

Para implementar com sucesso práticas de DFA para montagem de PCB com alto rendimento, os projetistas precisam aproveitar seu software ECAD e as informações do montador da seguinte forma:

• Projeto de footprint de componentes de PCB
• Definição de restrições de montagem como regras de projeto de PCB
• Exame da PCB em uma revisão de montagem

Projeto de Footprint de PCB em DFA

A geometria do footprint é onde o DFA ou tem sucesso ou falha no nível do componente. Um footprint que não corresponde às capacidades de processo do montador introduz risco de defeitos, independentemente de quão bem o restante do layout foi executado. Dimensões de pads, folgas de courtyard, aberturas de máscara de solda e geometria do land pattern influenciam diretamente a precisão de posicionamento, a formação das juntas de solda e o acesso para inspeção pós-refusão.

Para encapsulamentos SMD padrão, a IPC-7351 fornece uma base, mas o processo específico do montador, seja soldagem por onda, refusão ou soldagem seletiva, determinará qual variante de land pattern é apropriada. Usar, por exemplo, o land pattern nominal ou com maior courtyard quando o montador trabalha com um perfil de alta densidade é uma incompatibilidade comum que produz pontes de solda ou filetes insuficientes no calcanhar.

Este footprint foi projetado para implementar as melhores práticas de DFA na soldagem do pad central, a fim de evitar escoamento de solda e deslocamento durante a soldagem.

Regras de Projeto de PCB para DFA

Para garantir um DFA consistente, aplique as diretrizes por meio de regras de projeto automatizadas em vez de inspeção manual. Obtenha os valores específicos das restrições diretamente do seu montador de PCB, por exemplo, espaçamento entre componentes, razões de abertura de pasta e tolerâncias. Não confie em padrões IPC genéricos, pois eles podem não estar alinhados com as capacidades do seu montador, especialmente para componentes de passo fino.

Aplique diretamente no sistema de regras de projeto do seu software de PCB as restrições fornecidas pelo montador para evitar defeitos de montagem. Isso inclui definir regras para folga de courtyard de componentes, expansão da máscara de pasta e registro da máscara de solda, garantindo que a verificação de regras de projeto detecte problemas potenciais antes da fabricação.

• Folga mínima de courtyard entre componentes, obtida da documentação de capacidades do montador
• Expansão da máscara de solda por tipo de pad, distinguindo definições de pad SMD e NSMD
• Valores mínimos de razão de área de abertura de pasta, normalmente 0,66 ou superiores para liberação confiável da pasta
• Limites de keepout para pick-and-place próximos às bordas da placa e furos de ferramentaria
• Regras de via-in-pad para padrões de pads térmicos, incluindo requisitos de tenting ou preenchimento

Dentro do Altium Designer, qualquer uma dessas restrições pode ser implementada usando o Editor de Regras e Restrições de Projeto de PCB, ou o Constraint Manager mais recente. Usuários de plataformas como Cadence OrCAD/Allegro e Siemens PADS/Xpedition estarão mais familiarizados com a interface do Constraint Manager, o que facilita a transição para a interface de projeto mais poderosa do Altium Designer.

Revisão de Montagem de PCB

Os fatores listados acima são implementados principalmente durante a fase de layout da PCB e se tornam físicos durante a montagem. Infelizmente, se você não obtiver uma revisão de montagem antes da fabricação, é possível que seja produzida uma PCB subótima que não esteja totalmente alinhada com as capacidades de DFA. Em placas mais simples com componentes SMD de encapsulamento grande ou furos passantes grandes, isso pode não ser um problema. Mas em PCBs densas, PCBs HDI, ou PCBs flex/rígido-flex, deixar de seguir as restrições do montador provavelmente levará a defeitos na montagem da PCB.

Por esse motivo, os projetistas devem considerar enviar seus dados de fabricação a um montador de PCB para revisão. Isso pode ajudar a identificar problemas simples de projeto que levarão a defeitos, e eles podem ser corrigidos antes que as placas nuas sejam fabricadas. Se isso não for feito, particularmente na produção em volume, esteja preparado para defeitos, retrabalho e até mesmo PCBs descartadas.

Para saber mais sobre saídas de montagem de PCB como parte de um pacote abrangente de fabricação, assista ao vídeo abaixo.

Quer você precise desenvolver eletrônica de potência confiável ou sistemas digitais avançados, use o conjunto completo de recursos de projeto de PCB da Altium e ferramentas CAD de classe mundial. A Altium oferece a principal plataforma do mundo para desenvolvimento de produtos eletrônicos, completa com as melhores ferramentas de projeto de PCB do setor e recursos de colaboração multidisciplinar para equipes de projeto avançadas. Fale com um especialista da Altium hoje mesmo!

Perguntas frequentes

Quais arquivos são necessários para a montagem de PCB?

O pacote mínimo para montagem de PCB inclui uma lista de materiais e um arquivo pick-and-place. Pacotes profissionais para fabricação também devem incluir um desenho de montagem com as localizações dos componentes, indicadores de orientação, detalhes mecânicos, informações de revisão e notas de montagem.

Quais informações devem ser incluídas em um desenho de montagem de PCB?

Um desenho de montagem de PCB deve mostrar o contorno da placa, dimensões, contornos dos componentes, designadores de referência, marcações de polaridade, indicadores do pino 1, ferragens de montagem e vistas detalhadas. Ele também deve incluir notas de montagem, requisitos especiais de processo, números do desenho e informações de revisão.

Como criar um desenho de montagem de PCB no Altium Designer?

No Altium Designer, os projetistas podem usar o Draftsman para gerar automaticamente vistas de montagem a partir do documento PCB. O Draftsman também oferece suporte a modelos personalizados, tabelas BOM, notas, chamadas, parâmetros do projeto e vistas isométricas da placa.

Qual é a diferença entre ODB++ e IPC-2581?

ODB++ é um formato proprietário e inteligente de dados de PCB, enquanto o IPC-2581 é um padrão IPC aberto e neutro em relação a fornecedores, baseado em XML estruturado. Ambos podem combinar dados de fabricação, montagem, componentes, conectividade, empilhamento, teste e inspeção em um único pacote de fabricação.