Варианты проектирования печатных плат: управление несколькими версиями PCBA

Нередко проект PCB требует сочетания разных вариантов установки компонентов, артикулов и настроек паяльной пасты даже при одинаковой топологии платы и схеме. Варианты проекта PCB создаются для управления этими настройками на этапах разработки и производства. В результате на команду разработчиков ложится ответственность за отслеживание того, что входит в каждый вариант и почему этот вариант был создан, а также каково назначение данного варианта сборки.

На этапе разработки наиболее распространённой задачей является управление настройками DNI при сборке PCB, которые должны быть обозначены на схемах и в BOM. При классическом подходе к вариативности это предполагает создание нескольких пакетов сборочной документации и ручное аннотирование выходных данных, чтобы каждый вариант можно было изготовить и собрать. Исторически это был трудоёмкий процесс, приводящий к появлению большого количества комплектов файлов, каждый из которых требует отдельного контроля и документирования.

В этой статье показано, как можно легко управлять вариантами прямо в вашем ECAD-программном обеспечении и избавиться от огромного числа файлов для каждого проекта.

Что меняется в каждом варианте PCB?

Варианты PCB очень полезны для отслеживания небольших различий в топологии платы и схемах в рамках одного проекта. После того как схема утверждена, а топология PCB завершена, разработчик изменяет различные аспекты проекта, чтобы создать вариант.

• Статус установки компонентов (Fitted или Not Fitted)
• Альтернативные артикулы, назначаемые на уровне компонента
• Значения параметров компонентов, например сопротивления или ёмкости
• Альтернативные посадочные места для определённых компонентов
• Настройки маски паяльной пасты для каждой конфигурации сборки
• Установка джамперов и резисторов 0 Ом для управления аппаратной конфигурацией

После определения варианта для каждого варианта формируются уникальные выходные данные проекта PCB. При необходимости отдельные варианты можно использовать для независимых заданий на изготовление и сборку.

Типовые сценарии использования вариантов

Наиболее часто варианты конструкций PCB активно применяются на этапе раннего прототипирования и в серийном производстве. В мелкосерийном производстве, например при первом производственном запуске, варианты используются реже, чем в этих двух случаях.

Варианты для прототипирования

Во время прототипирования варианты проекта PCB дают инженерам структурированный способ тестировать несколько конфигураций в рамках одной и той же платы. Типичный пример — конфигурационные выводы микросхем: вместо разрезания дорожек или установки временных резисторов разработчик создаёт отдельные варианты, в которых определённые подтягивающие к питанию или к земле резисторы помечены как DNI, что позволяет проводить конфигурационные испытания методом проб и ошибок организованно и воспроизводимо.

При прототипировании использование обозначений DNI в первую очередь влияет на информацию в BOM, где отдельные позиции помечаются как "Fitted" или "Not Fitted", чтобы указать, какие компоненты имеют статус DNI. Это самый простой способ настроить BOM так, чтобы инструкции по сборке были отражены точно и легко читались.

Компоненты со статусом Fitted/Not Fitted можно визуально просматривать на схеме и включать в BOM для варианта PCB.

Производственные варианты

В серийном производстве варианты проекта PCB чаще всего используются для управления альтернативными артикулами и альтернативными посадочными местами, а не конфигурациями DNI. Когда предпочтительный компонент становится недоступен или квалифицированная замена имеет немного другой рисунок контактных площадок, определение производственного варианта позволяет инженерной команде формализовать замену внутри базы проектных данных, а не выпускать неформальные документы об отклонениях. Такая практика делает альтернативные конфигурации отслеживаемыми и гарантирует, что каждая производственная сборка привязана к конкретному документированному варианту с собственным комплектом выходных данных.

Такое использование вариативности обеспечивает определённую гибкость в производстве для решения проблем с цепочками поставок и контроля качества. Нередко в ходе производства конкретный компонент заканчивается на складе или требуется изменить посадочное место (например, с LMC на MMC для SMD-пассивных компонентов), чтобы устранить дефект сборки. Переход на новый вариант позволяет быстро внедрить изменения без серьёзной переработки файлов проекта.

В этом случае для базы проектных данных необходимо сформировать полностью уникальный комплект выходных файлов PCB для каждого варианта. Это связано с тем, что при определении варианта часто изменяются и данные для изготовления, как, например, в случае изменения посадочных мест. Также может потребоваться корректировка других документов, таких как примечания по изготовлению и сборке в основных чертежах.

Лучшее ПО для проектирования PCB с точки зрения управления вариантами

Управление вариантами — это относительно новая функция, которая полностью реализована в Altium Designer, самой популярной и одной из самых мощных платформ для проектирования PCB в отрасли. Пользователи могут создавать и редактировать варианты проекта на любом этапе жизненного цикла продукта, а используя инструмент шаблонной генерации выходных данных в файлах OutJob, могут мгновенно создавать полные комплекты производственных файлов для варианта проекта PCB.

Настройка вариантов в Altium Designer

Настройка вариантов в Altium Designer выполняется через диалоговое окно Variant Management и требует всего нескольких шагов для правильной конфигурации. Процесс следует одинаковой последовательности независимо от того, предназначен ли вариант для прототипирования или производства.

• Откройте проект и перейдите в Project > Variants, чтобы открыть диалоговое окно Variant Management.
• Создайте новый вариант и присвойте ему уникальное понятное имя, отражающее его назначение или состояние конфигурации.
• Выберите отдельные компоненты и назначьте им статус установки (Fitted или Not Fitted), альтернативные артикулы или альтернативные посадочные места на уровне компонента.
• Убедитесь, что схема и BOM отражают правильные параметры варианта перед генерацией выходных данных.
• Используйте файл OutJob для генерации полного комплекта выходных данных, специфичного для варианта, включая Gerber-файлы, сборочные чертежи и BOM, за одну операцию.

Такой рабочий процесс позволяет хранить все определения вариантов внутри файла проекта, а не распределять их по внешним электронным таблицам или структурам папок, что значительно снижает объём сопроводительной документации при управлении несколькими конфигурациями плат на протяжении цикла разработки продукта.

Независимо от того, нужно ли вам разрабатывать надёжную силовую электронику или современные цифровые системы, используйте полный набор функций проектирования PCB и CAD-инструментов мирового класса от Altium. Altium предоставляет ведущую в мире платформу для разработки электронных изделий, включающую лучшие в отрасли инструменты проектирования PCB и средства междисциплинарного взаимодействия для передовых команд разработчиков. Свяжитесь со специалистом Altium уже сегодня!