Variantes de Projeto de PCB: Gerenciando Múltiplas Versões de PCBA

É comum que um projeto de PCB precise de uma combinação de instalações de componentes, números de peça e configurações de pasta, mesmo com o mesmo layout e projeto esquemático. As variantes de projeto de PCB são criadas para controlar essas configurações durante o desenvolvimento e a produção. Assim, passa a ser responsabilidade da equipe de projeto acompanhar o que existe em cada variante e por que essa variante foi criada, bem como a finalidade da variante de montagem.

No desenvolvimento, o requisito mais comum é o controle das configurações de DNI na montagem da PCB, o que precisa ser indicado nos esquemáticos e na BOM. Na abordagem clássica de variância, isso envolve criar vários pacotes de montagem e anotar manualmente as saídas para que cada variante possa ser fabricada e montada. Historicamente, esse tem sido um processo demorado que gera um grande número de conjuntos de arquivos, cada um exigindo seu próprio controle e documentação.

Veja neste artigo como você pode gerenciar variantes facilmente dentro do seu software ECAD e eliminar a enorme quantidade de arquivos de cada projeto.

O que muda em cada variante de PCB?

As variantes de PCB são muito úteis para rastrear pequenas diferenças no layout e nos esquemáticos de um único projeto. Depois que o projeto esquemático é definido e o layout da PCB é concluído, o projetista modifica vários aspectos do projeto para criar uma variante.

• Status de instalação do componente (Instalado ou Não Instalado)
• Números de peça alternativos atribuídos no nível do componente
• Valores de parâmetros do componente, como resistência ou capacitância
• Footprints alternativos para componentes específicos
• Configurações de máscara de pasta de solda por configuração de montagem
• População de jumpers e resistores de zero Ohm para controle da configuração de hardware

Depois que a variante é especificada, saídas exclusivas de projeto de PCB são geradas para cada variante. As variantes individuais podem ser usadas em trabalhos separados de fabricação e montagem, conforme necessário.

Casos de uso comuns para variantes

Os casos mais comuns em que projetos de PCB com variantes são amplamente utilizados são na prototipagem inicial e na produção em volume. A produção em baixa escala, como uma execução inicial de produção, não depende de variantes com tanta frequência quanto os outros dois casos.

Variantes para prototipagem

Durante a prototipagem, as variantes de projeto de PCB oferecem aos engenheiros uma maneira estruturada de testar várias configurações a partir da montagem de uma única placa. Os pinos de configuração em CIs são um alvo típico: em vez de cortar trilhas ou improvisar resistores, o projetista cria variantes separadas com resistores específicos de pull-up ou pull-down marcados como DNI, permitindo testes de configuração por tentativa e erro de maneira organizada e repetível.

Na prototipagem, o uso de designações DNI impacta principalmente as informações na BOM, onde determinadas linhas são rotuladas como "Instalado" ou "Não Instalado" para indicar quais peças são DNI. Esta é a maneira mais fácil de configurar uma BOM para que as instruções de montagem sejam refletidas com precisão e sejam fáceis de ler.

Os componentes Instalado/Não Instalado podem ser visualizados no esquemático e incluídos na BOM da variante de PCB.

Variantes de produção

Na produção em volume, as variantes de projeto de PCB são mais comumente usadas para gerenciar números de peça alternativos e footprints alternativos, em vez de configurações DNI. Quando um componente preferencial se torna indisponível ou um substituto qualificado apresenta um padrão de land ligeiramente diferente, definir uma variante de produção permite que a equipe de engenharia formalize a substituição dentro do banco de dados de projeto, em vez de emitir documentação informal de desvio. Essa prática mantém as configurações alternativas rastreáveis e garante que cada lote de produção esteja vinculado a uma variante específica e documentada, com seu próprio pacote de saídas.

Esse uso de variância permite certa agilidade durante a produção para lidar com interrupções na cadeia de suprimentos e problemas de controle de qualidade. Muitas vezes, durante a produção, uma determinada peça pode ficar sem estoque ou um footprint precisa ser modificado (por exemplo, de LMC para MMC em passivos SMD) para eliminar um defeito de montagem. Mudar para uma nova variante permite que as alterações sejam implementadas rapidamente e sem grandes mudanças nos arquivos de projeto.

Nesse caso, será necessário gerar um pacote de saídas de projeto de PCB totalmente exclusivo para o banco de dados de projeto para cada variante. Isso ocorre porque os dados de fabricação também costumam ser modificados ao definir a variante, como no caso de mudanças de footprint. Outros documentos também podem precisar ser modificados, como notas de fabricação e montagem nos desenhos mestre.

Melhor software de projeto de PCB para gerenciar variantes

O gerenciamento de variantes é um recurso relativamente novo que foi totalmente implementado no Altium Designer, a plataforma de software de projeto de PCB mais popular e mais capaz do setor. Os usuários podem criar e editar variantes de projeto em qualquer estágio do ciclo de vida do produto e, ao aproveitar a ferramenta de geração de saídas baseada em modelos nos arquivos OutJob, podem gerar instantaneamente pacotes completos de arquivos de fabricação para uma variante de projeto de PCB.

Configurando variantes no Altium Designer

A configuração de variantes no Altium Designer é gerenciada pela caixa de diálogo Variant Management e requer apenas algumas etapas para ser configurada corretamente. O processo segue uma sequência consistente, independentemente de a variante ser destinada à prototipagem ou à produção.

• Abra o projeto e navegue até Project > Variants para acessar a caixa de diálogo Variant Management.
• Crie uma nova variante e atribua a ela um nome exclusivo e descritivo que reflita sua finalidade ou estado de configuração.
• Selecione componentes individuais e atribua status de instalação (Instalado ou Não Instalado), números de peça alternativos ou footprints alternativos no nível do componente.
• Verifique se o esquemático e a BOM refletem os parâmetros corretos da variante antes de gerar as saídas.
• Use um arquivo OutJob para gerar um pacote completo de saídas específico da variante, incluindo Gerbers, desenhos de montagem e a BOM em uma única operação.

Esse fluxo de trabalho mantém todas as definições de variantes dentro do arquivo do projeto, em vez de espalhadas por planilhas externas ou estruturas de pastas, o que reduz significativamente a sobrecarga de documentação associada ao gerenciamento de várias configurações de placa ao longo do ciclo de desenvolvimento do produto.

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