Идеальные платы каждый раз (с бесплатными шаблонами для печатных плат)

Altium Concord Pro™ как самостоятельный продукт и торговая марка был прекращен, и теперь его возможности доступны как часть наших корпоративных решений Altium. Узнайте больше здесь.

Воспоминания блекнут, но документация, как алмаз, вечна

В предыдущей статье, мы рассмотрели, как создать идеальные шаблоны макетов для ваших схем. В частности, как оформить блок заголовков и как стилизовать компоненты.

Моя одержимость созданием красивых схем часто достигает нездоровой степени. Я часто обнаруживаю, что возвращаюсь домой в 21:00, переработав, потому что пять часов был одержим форматированием моих схем, выходя из офиса с мешками под глазами, большими, чем полная луна над моей головой.

Создание четких, кратких и читаемых схем крайне важно, если вы хотите, чтобы схемы, над которыми вы работаете, были полезны долго после того, как все забудут, как они работают. Читаемые схемы также необходимы для эффективного сотрудничества. Ни одна из замечательных функций Altium Concord Pro® не может спасти вас от плохо нарисованной схемы.

Однако чертежи производства - это совсем другое дело.

В то время как обученные инженеры-конструкторы обычно читают схемы, ваши производственные чертежи могут быть прочитаны техниками и рабочими с минимальной подготовкой.

Введенный несколько лет назад, Draftsman®, встроенный в Altium Designer®, радикально изменил мой рабочий процесс в лучшую сторону.

До появления Draftsman часто приходилось включать в проект ПП ручной шаблон дизайна и встраивать все таблицы сверлений, примечания и документацию на отдельные слои.

Полученные документы были трудны для печати, неудобны для открытия, поскольку все еще требовали просмотрщиков Gerber, и громоздки для редактирования.

Самая худшая часть жизни до Draftsman? Когда кому-то требовалась какая-либо документация, инженеру ПП приходилось создавать ее с нуля, вручную сверять с ПП, печатать в файл (PDF) и аннотировать с помощью внешнего программного обеспечения.

Это было немного похоже на попытку забивать гвозди лопатой.

Ужасная документация, больше нет!

Ваши документы Draftsman должны быть четкими и стандартизированными. Вот как вы можете этого достичь.

Нарисуй меня, как одну из твоих французских плат, Джек

Итак, какие документы вы должны создавать с помощью Draftsman? Для начала давайте посмотрим, что мы можем нарисовать с его помощью.

Вот объекты, которые в настоящее время поддерживаются Draftsman:

• Графические объекты
  • Подраздел второго уровня
  • Другой подраздел
  • Линия
  • Прямоугольник
  • Круг
  • Дуга (по центру или 3-точечная)
  • Область
  • Текст
  • Графика
• Виды
  • Вид сборки платы
  • Вид изготовления платы
  • Сечение платы
  • Детальный вид платы
  • Вид компонента
  • Вид сверловочного чертежа
  • Изометрический вид платы
  • Вид региона платы
  • Реалистичный вид платы
• Таблицы
  • Общая таблица
  • Таблица сверловки
  • Таблица передачи линии
  • Спецификация материалов
  • Легенда стека слоев
• Размеры
  • Линейные
  • Радиальные
  • Диаметральные
  • Угловые
  • Ординатные
  • Масштаб
• Аннотации:
  • Выноска
  • Поверхностная отделка
  • Элемент датума
  • Рамка управления характеристиками
  • Центровочный знак
  • Примечание

Как видите, Draftsman обладает обширными функциями для документирования любого проекта печатной платы. Большинство из них разделены между производственными данными голых печатных плат, данными сборки, общими аннотациями, таблицами и графическими объектами.

За годы работы я пришел к выводу, что лучший подход к документации по печатным платам включает в себя три разных документа. Первые два обязательны, но последний является необязательным:

• PCB_Fabrication
• PCB_Assembly
• PCB_Mechanical

Механическая документация часто является необходимостью, если вам нужно взаимодействовать с механическими инженерами. Вы можете подробно описать размер и положение отверстий, насколько плата может гнуться под нагрузкой, и допуски размеров крупных компонентов, таких как мощные индукторы или электролитические конденсаторы.

Функции совместной работы MCAD в Concord Pro, размещенном в облаке, могут значительно уменьшить необходимость для электронных инженеров создавать механическую документацию.

Производственные чертежи

Таблица истинности без булевой алгебры

Предположим, вы только начинаете работать в электронике или имеете дело с дизайнами, которые относительно просты в производстве. В таком случае, вероятно, вам будет достаточно файлов Gerber и BOM, чтобы ваша плата была изготовлена правильно.

По умолчанию большинство производителей малых объемов предложат вам стандартный процесс с разрешением 8 милов, расстоянием 8 милов, отверстиями 0,3 мм, стандартной толщиной платы 1,6 мм с медью толщиной 32 микрометра, температурой стеклования (TG) между 130 и 140 градусами Цельсия, зеленой паяльной маской с белым шелкографией и покрытием HASL (горячее воздушное выравнивание припоя).

Однако эти спецификации не являются универсальным решением, и во многих случаях ваши потребности могут превышать их. Рассмотрите следующее:

• Промышленные платы часто требуют печатных плат с высокой температурой стеклования, чтобы избежать чрезмерного изгиба в диапазоне температур.
• Конструкции высокой плотности требуют высокой точности размеров, которую стандартные производственные линии не предлагают, а также таких особенностей, как скрытые переходные отверстия.
• Для конструкций с высоким током может потребоваться толстая медь (выше 32 микрометров).
• Для высокоскоростных конструкций может потребоваться контролируемое сопротивление.
• Платы высокой надежности часто подразумевают необходимость использования высококачественного субстрата от таких брендов, как Rogers, Omega или 3M.
• Вы можете захотеть указать толщину медного покрытия внутри ваших переходных отверстий, чтобы уменьшить их паразитное сопротивление.
• У вас могут быть особые механические требования, такие как фрезерование по оси Z, углубленные или сквозные отверстия.
• Вы хотите дополнительные опции, такие как обработка краев, отверстия под пресс-фит, сквозные отверстия в площадках, отверстия с зубцами или углеродная маска.

В каждом проекте я включаю удобную таблицу в мои документы по изготовлению печатных плат в Draftsman. Мой EMS проверяет её, и более чем один раз они находили ошибки в моём процессе заказа. В прошлом месяце я забыл указать, что мои платы должны были быть завершены с HASL без свинца вместо HASL со свинцовым припоем.

Если бы мой EMS не обнаружил ошибку, проверив мой документ Draftsman, я бы, вероятно, получил продукт, не соответствующий требованиям RoHS, и мой клиент отклонил бы партию, что привело бы к значительным потерям.

Не всё, что блестит, из меди

Дизайны для высокоскоростных и высокотоковых схем требуют особого внимания при выборе стека слоёв. Две наиболее распространённые ошибки новичков в дизайне высокоскоростных схем - это необновление стека слоёв в Altium должным образом и изготовление печатной платы со стеком слоёв, отличным от спроектированного. В моём случае, вот стек слоёв для предложения "У меня слишком мало денег, чтобы платить за платы высокой надёжности" от моего любимого EMS:

И вот оно, вставлено в менеджер стека слоев Altium Designer, в редакторе PCB.

И, наконец, в нашем редакторе чертежей Draftsman:

Стек в документе Draftsman автоматически синхронизируется с вашим проектом PCB, что позволяет вашему производственному партнеру заметить любую ошибку за вас.

Один набор инструкций говорит громче тысячи слов

На протяжении многих лет я корректировал и уточнял постоянный набор инструкций по производству. Деньги всегда в обрез, и поэтому большинство моей электроники производится в Шэньчжэне. Существует общий набор проблем, с которыми вы, скорее всего, столкнетесь при работе с азиатскими производителями. Это, как правило, связано с различиями в культурных деловых практиках, ожиданиях и языковых барьерах.

Одна из наиболее распространенных проблем - это противоречивые спецификации между различными документами, такими как Gerber-файлы, электронные письма, печать в файл (PDF) и другие типы документации. В этом случае фундаментально важно иметь единый источник правды.

Следующие рекомендации, добавленные к спецификациям производства, помогли мне избежать бесчисленного количества проблем на протяжении многих лет:

• «Все ссылочные спецификации соответствуют ревизии, указанной в заголовочном блоке.»
• «Поставщик не должен изменять дизайн или утвержденный стек без письменного разрешения.»
  • Некоторые производители будут делать то, что дешевле, предполагая, что это то, что вам нужно, но дешевле редко бывает лучше. Изменение спецификаций может повлиять на производительность и надежность вашего продукта.
• «Все материалы должны соответствовать требованиям RoHS, и готовый продукт должен быть приемлем для использования в сборке RoHS.»
  • Ваш EMS будет отвечать за поиск большинства компонентов, а также за производство и сборку печатной платы. Таким образом, они находятся в идеальной позиции, чтобы убедиться, что продукт соответствует требованиям RoHS.
• «Медная фольга: см. легенду стека слоев для деталей толщины Cu. Все толщины Cu являются окончательными и включают базовую фольгу плюс медное покрытие на покрытых слоях.»
  • Важность единого источника истины является повторяющейся темой в этой статье. Толщина меди, указанная в стеке слоев, может конфликтовать с тем, что было выбрано в процессе заказа. Стек слоев следует считать точным ответом.
• Электрический тест: все печатные платы должны быть проверены на 100% на наличие разрывов/коротких замыканий с использованием предоставленного списка соединений. Отклоненные печатные платы должны быть четко помечены не проводящими, постоянными чернилами.
  • Ни для кого не секрет, что красные стикеры «отклонено», используемые некоторыми производителями, могут отклеиться или загадочно исчезнуть, особенно по мере приближения праздников.
• «Маркировка: маркировка поставщика и коды партии/даты должны быть размещены на плате в зарезервированной области, как указано в слое Gerber ‘pcbm_notes’ текстом ‘разместите маркировку здесь’.”
• «Маркировка: сторона для нанесения маркировки определяется по усмотрению поставщика, если иное не указано на слое ‘pcbm_notes’.”
• «Поставщик должен проверить слой pcbm_notes перед запросом уточнений.”
  • Я всегда добавляю свои заметки на три отдельных слоя: один для изготовления ПП, один для сборки ПП и один для моих личных заметок. Благодаря этой простой заметке я экономлю примерно два письма на каждый заказ. С учетом разницы во временных зонах, два письма часто означают получение ПП на два дня позже, чем обычно.
• «Изготовить закрытые/заполненные переходные отверстия в соответствии с файлом Gerber.”
  • Большинство производителей и так это делают, но лишняя конкретика никогда не помешает.

Я всегда размещаю эти заметки на первой странице производственной документации:

Чертежи сборки

Использование Draftsman для изготовления пустых плат это хорошо, но именно чертежи сборки - это та область, где программное обеспечение действительно показывает себя.

Пользователи Altium Designer на протяжении многих лет создавали множество скриптов для автоматизации некоторых из самых утомительных задач, но ни один из них не сравнится с функциональностью и удобством использования Draftsman как редактора чертежей.

Подобно производственным чертежам, я люблю предоставлять четкий набор инструкций на первой странице:

• "Все ссылочные спецификации являются последней редакцией, если не указано иное."
• "Поставщик не имеет права изменять дизайн без письменного разрешения."
• "Смотрите Excel BOM для получения актуальной информации о компонентах."
• "BOM в этом документе является лишь ПОМОЩЬЮ для операций сборки и может не содержать самые актуальные данные или все одобренные альтернативные компоненты."

Боже, Гарри, что такое Анод?

У меня к вам вызов. Выберите плату, которую вы спроектировали, желательно ту, которая уже была одобрена к производству. Откройте как чертеж сборки, так и Gerber-файлы с помощью вашего любимого просмотрщика Gerber.

Теперь скажите мне ориентацию всех диодов.

Не так-то просто, правда? В некоторых случаях ориентация очевидна, но во многих приходится почти угадывать.

Практически все крупные компании в электронной отрасли имеют внутренние руководства, документирующие, как должны быть представлены диоды. Малые предприятия и фрилансеры, однако, часто оставляют это на усмотрение обычая и случая.

Мне приходилось решать эту проблему для компаний с многомиллиардным оборотом.

Вот мой взгляд на это.

Чертежник может отметить первый контакт точкой на сборочных чертежах, как на следующем изображении:

Интуитивно точка должна находиться там, где "острый конец" (катод). Я спросил об этом множество коллег и друзей, которые не разбираются в электронике, и почти все дали один и тот же ответ: точка равно острый конец.

IPC-7351B, основной стандарт, который касается SMD-посадочных мест, кажется, согласен с этим выводом.

Инженеры, которые в основном рисуют схемы, имеют другую точку зрения на этот вопрос. Распространено мнение, что первый контакт должен быть на аноде, а второй на катоде, чтобы имитировать поток тока, когда диод смещен в прямом направлении.

Для того чтобы чертежи корректно отображались в Draftsman, катод должен быть контактом 1 на плате. Несоответствие между схематическими обозначениями и распиновкой на плате наверняка станет источником проблем, поэтому логично, что на схеме катод также должен быть обозначен как контакт 1.

Кроме того, обычно необходимо указывать ориентацию диода на слое шелкографии. Даже если он слишком мал для изготовления, ваш EMS-партнер сможет прочитать это, когда будет просматривать файлы Gerber и увеличивать изображение.

В моем случае я в основном рисую свои платы похожим на то, как делает Марк Харрис для своей замечательной Библиотеки Celestial, с символом диода под корпусом компонента и контуром с более толстой линией со стороны катода.

Я обнаружил, что этот подход отлично работает на платах всех форм и размеров, хотя вам может потребоваться отказаться от контура для высокоплотных конструкций и малых размеров корпусов.

Однако Марк рисует свои диоды с контактом 1 на аноде. Его подход делает схемы более интуитивно понятными за счет производственной документации.

Чтобы избежать путаницы, ориентацию диода всегда следует указывать на сборочных чертежах, где ее можно легко сверить.

Проигрывать в судах - это для проигравших

В большинстве соглашений о неразглашении конфиденциальными считаются только те документы, которые явно помечены как таковые. Не будьте глупцом, чей иск о нарушении контракта будет отклонен еще до его начала!

Хорошей идеей будет включить слово "конфиденциально" в профессионально выглядящий заголовок блока:

Altium Designer предлагает вам стандартные шаблоны ANSI и ISO, но они были созданы с учетом механических чертежей. Многие примечания и поля не отражают потребности электронной промышленности; например, "Удалить заусенцы и скруглить все острые края" не имеет для нас смысла!

Если вы используете Concord Pro на локальном сервере, у вас также будет доступ к более ориентированным на печатные платы примерам проектов по умолчанию.

Хуацянбэй мне не подходит.

Ваша документация по сборке также является идеальным местом для включения инструкций по закупкам. В моем случае, я хочу, чтобы мои поставщики из Шэньчжэня сначала покупали мои компоненты в LCSC, поэтому я всегда добавляю небольшую заметку на страницу BOM.

Получите Ваши Бесплатные (Привлекательные) Шаблоны Дизайна Draftsman

Я создал для вас пять шаблонов формата A3:

1. Универсальный шаблон листа, содержащий только блок заголовка
2. Шаблон сборочного листа, который включает диаграмму ориентации диодов
3. Шаблон документа производства печатной платы
4. Шаблон документа сборки печатной платы
5. Шаблон механического документа печатной платы

Вы можете скачать их в репозитории Github AltiumTemplates.

Обратите внимание, что они не включают поле ревизии, так как вместо этого я использую хеши Git.

Обмен шаблонами компоновки с вашей организацией

Независимо от того, насколько хорош ваш шаблон дизайна, он будет мало полезен, если ваша компания не будет последовательно его использовать.

Используя Concord Pro, вы можете делиться своими шаблонами Draftsman и управлять их ревизиями.

Используя функцию управляемого шаблона проекта, это невероятно просто. Altium Concord Pro поставляется с серией стандартных шаблонов ANSI и ISO. Тем не менее, вы можете добавить свои, перетаскивая их из Проводника Windows или создавая новый элемент (правый клик, новый элемент), а затем загружая шаблон (правый клик, загрузить).

Просто не забудьте сохранить ваш документ Draftsman как шаблон листа или шаблон документа, а не как стандартный документ Draftsman.

После этого ваши шаблоны Draftsman будут доступны по всей организации при создании нового документа.

Дополнительные материалы

Документация Altium содержит замечательное вводное руководство по стандарту IPC, доступ к которому обычно стоит больших денег, представленное в виде учебника по Draftsman. Вы можете найти его здесь.

Марк Харрис написал статью о размерных чертежах документов и одну о шаблонах проектов, на которые вам стоит взглянуть.

Вам также следует ознакомиться с официальной документацией Draftsman и расширенной документацией по шаблонам дизайна, управляемым Draftsman.

Заключение

Глажка рубашек может быть утомительной, пока у вас не появится качественный парогенератор с высоким давлением.

Подобно этому, Draftsman убирает все повторяющиеся, утомительные задачи документации производства печатных плат, оставляя вам только приятные моменты. Печать их и вдыхание сладкого запаха струйных чернил по утрам - вот что поддерживает меня.

Concord Pro позволяет управлять шаблонами Draftsman и делиться ими со всей организацией, обеспечивая единство подходов у всех инженеров - игра слов здесь уместна. Улучшения в документации могут быть легко применены ко всем управляемым проектам, что позволяет накапливать опыт на протяжении многих лет.

Хотите узнать больше о том, как Altium может помочь вам с вашим следующим проектом печатной платы? Обратитесь к эксперту в Altium.