Варианты проектирования PCB: управление несколькими версиями PCBA

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

На этапе разработки наиболее распространённая задача — управление настройками DNI при сборке PCB, которые необходимо обозначать как в схемах, так и в BOM. В классическом подходе к вариантности это включает создание нескольких сборочных пакетов и ручное аннотирование выходных файлов, чтобы каждый вариант можно было изготовить и собрать. Исторически это был трудоёмкий процесс, приводящий к появлению большого количества наборов файлов, каждый из которых требовал отдельного отслеживания и документирования.

Из этой статьи вы узнаете, как легко управлять вариантами прямо в вашем ECAD-программном обеспечении и избавиться от огромного количества 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 зафиксирована, а топология PCB завершена, разработчик изменяет различные аспекты проекта, чтобы создать вариант.

• Статус установки компонентов (Fitted или Not Fitted)
• Альтернативные артикулы, назначенные 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 перемычек и резисторов с нулевым сопротивлением для управления аппаратной конфигурацией

После определения варианта для каждого варианта генерируются уникальные выходные данные проекта PCB. При необходимости отдельные варианты можно использовать для разных задач по изготовлению и сборке.

Типовые сценарии использования вариантов

Наиболее распространённые случаи, когда варианты PCB используются особенно активно, — это раннее прототипирование и серийное производство. Мелкосерийное производство, например первый производственный запуск, использует варианты реже, чем эти два случая.

Варианты для прототипирования

При прототипировании варианты проекта PCB дают инженерам структурированный способ тестировать несколько конфигураций на основе одной и той же платы. Типичный пример — конфигурационные выводы микросхем: вместо разрезания дорожек или кустарной доработки резисторов разработчик создаёт отдельные варианты, в которых определённые подтягивающие резисторы к питанию или к земле помечены как DNI, что позволяет проводить тестирование конфигураций методом проб и ошибок организованно и воспроизводимо.

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

Компоненты 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 недоступным или одобренная замена имеет немного другой рисунок контактных площадок, определение производственного варианта позволяет инженерной команде формализовать замену в базе данных проекта вместо выпуска неформальной документации по отклонениям. Такой подход сохраняет прослеживаемость альтернативных конфигураций и гарантирует, что каждая производственная сборка привязана к конкретному документированному варианту с собственным пакетом выходных данных.

Такое использование вариантности даёт определённую гибкость в ходе производства, позволяя реагировать на сбои в цепочке поставок и проблемы контроля качества. Нередко в процессе производства конкретная деталь заканчивается на складе либо требуется изменить посадочное место (например, с LMC на MMC для пассивных SMD-компонентов), чтобы устранить дефект сборки. Переход на новый вариант позволяет быстро внедрить изменения без серьёзной переработки файлов проекта.

В этом случае для базы данных проекта потребуется сгенерировать полностью уникальный пакет выходных данных проекта 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 изменить и другие документы, например примечания по изготовлению и сборке в основных чертежах.

Лучшее ПО для проектирования PCB с поддержкой управления вариантами

Управление вариантами — это сравнительно новая функция, которая полностью реализована в Altium Designer, самой популярной и функциональной программной платформе для проектирования PCB в отрасли. Пользователи могут создавать и редактировать варианты проекта на любом этапе жизненного цикла изделия, а благодаря инструменту генерации выходных данных на основе шаблонов в файлах OutJob можно мгновенно формировать полные производственные пакеты 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 корректной 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 описательное имя, отражающее его назначение или состояние конфигурации.
• Выберите отдельные компоненты и задайте для них статус установки (Fitted или Not Fitted), альтернативные артикулы или альтернативные посадочные места на уровне компонента.
• Перед генерацией выходных данных убедитесь, что схема и BOM отражают правильные параметры варианта.
• Используйте файл OutJob, чтобы за одну операцию сгенерировать полный пакет выходных данных для конкретного варианта, включая Gerber-файлы, сборочные чертежи и BOM.

Такой рабочий процесс сохраняет все определения вариантов внутри файла проекта, а не в разрозненных внешних таблицах или структурах папок, что значительно снижает объём сопроводительной документации при управлении несколькими конфигурациями плат на протяжении цикла разработки продукта.

Если вам нужно разрабатывать надёжную силовую электронику или современные цифровые системы, используйте полный набор функций проектирования PCB и CAD-инструменты 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!