Bảng Mạch Hoàn Hảo Mỗi Lần (Với Mẫu PCB Miễn Phí)

Altium Concord Pro™ như một sản phẩm và thương hiệu độc lập đã được ngừng và các khả năng giờ đây có sẵn như một phần của giải pháp doanh nghiệp Altium của chúng tôi. Tìm hiểu thêm tại đây.

Ký ức Phai Mờ, nhưng Tài liệu Tốt như Kim Cương thì Mãi Mãi

Trong một bài viết trước, chúng tôi đã xem xét cách tạo các mẫu bố cục hoàn hảo cho sơ đồ của bạn. Cụ thể là cách tạo khối tiêu đề và cách trang trí các thành phần.

Sự ám ảnh của tôi với việc tạo ra các mạch điện đẹp thường đạt đến mức độ không lành mạnh. Tôi thường thấy mình về nhà lúc 9 giờ tối sau khi làm việc quá sức vì đã mất năm giờ để ám ảnh về việc định dạng sơ đồ của mình, rời văn phòng với đôi mắt thâm quầng lớn hơn cả mặt trăng trên đầu.

Việc tạo ra sơ đồ rõ ràng, ngắn gọn và dễ đọc là điều cần thiết nếu bạn muốn các mạch bạn đang làm việc trên sẽ hữu ích lâu dài sau khi mọi người đã quên cách chúng hoạt động. Sơ đồ dễ đọc cũng cần thiết cho sự hợp tác hiệu quả. Không có tính năng nào tuyệt vời của Altium Concord Pro® có thể cứu bạn khỏi một mạch vẽ kém.

Tuy nhiên, bản vẽ sản xuất lại là một vấn đề hoàn toàn khác.

Trong khi các kỹ sư thiết kế được đào tạo thường đọc sơ đồ mạch, bản vẽ sản xuất của bạn có thể được đọc bởi các kỹ thuật viên và công nhân với ít đào tạo.

Được giới thiệu cách đây vài năm, Draftsman®, tích hợp trong Altium Designer®, đã thay đổi cách làm việc của tôi một cách căn bản.

Trước khi Draftsman xuất hiện, thường cần phải bao gồm một mẫu thiết kế vẽ tay với dự án PCB của bạn và nhúng tất cả các bảng khoan, ghi chú và tài liệu trên các lớp riêng biệt.

Các tài liệu kết quả khó in, không tiện lợi để mở vì vẫn cần trình xem Gerber, và khó chỉnh sửa.

Phần tồi tệ nhất của cuộc sống trước khi có Draftsman? Bất cứ khi nào ai đó cần một số tài liệu, kỹ sư PCB phải tạo nó từ đầu, kiểm tra thủ công so với PCB, in ra file (PDF), và chú thích nó với phần mềm bên ngoài.

Đó giống như cố gắng đóng đinh bằng cái xẻng.

Tài liệu tồi tệ, không còn nữa!

Tài liệu Draftsman của bạn nên rõ ràng và tiêu chuẩn hóa. Dưới đây là cách bạn có thể đạt được điều đó.

Vẽ Tôi Như Một trong Những Bảng Pháp của Bạn, Jack

Vậy, bạn nên tạo loại tài liệu nào với Draftsman? Để bắt đầu, hãy xem chúng ta có thể vẽ gì với nó.

Dưới đây là các đối tượng hiện được Draftsman hỗ trợ:

• Đối tượng đồ họa
  • Phụ của Thứ hai
  • Phụ khác
  • Đường
  • Hình chữ nhật
  • Hình tròn
  • Cung (theo tâm hoặc 3 điểm)
  • Vùng
  • Văn bản
  • Đồ họa
• Hiển thị
  • Hiển thị lắp ráp bảng mạch
  • Hiển thị chế tạo bảng mạch
  • Hiển thị mặt cắt bảng mạch
  • Hiển thị chi tiết bảng mạch
  • Hiển thị thành phần
  • Hiển thị vẽ khoan
  • Hiển thị bảng mạch dạng isometric
  • Hiển thị vùng bảng mạch
  • Hiển thị bảng mạch thực tế
• Bảng
  • Bảng tổng quát
  • Bảng khoan
  • Bảng dây truyền
  • Danh sách vật liệu
  • Chú giải xếp lớp
• Kích thước
  • Tuyến tính
  • Bán kính
  • Đường kính
  • Góc
  • Tọa độ
  • Tỉ lệ
• Chú thích:
  • Chú thích gọi ra
  • Bề mặt hoàn thiện
  • Đặc điểm Datum
  • Khung kiểm soát đặc điểm
  • Đánh dấu tâm
  • Ghi chú

Như bạn có thể thấy, Draftsman có nhiều tính năng để tài liệu hóa bất kỳ dự án PCB nào. Hầu hết trong số chúng được chia thành các đầu ra sản xuất của bảng mạch PCB trống, đầu ra lắp ráp, chú thích tổng quát, bảng và đối tượng đồ họa.

Trong nhiều năm, tôi nhận thấy rằng cách tiếp cận tốt nhất cho việc tài liệu PCB là ba loại tài liệu khác nhau. Hai loại đầu tiên là bắt buộc, nhưng loại cuối cùng là tùy chọn:

• PCB_Fabrication
• PCB_Assembly
• PCB_Mechanical

Tài liệu cơ khí thường là một yêu cầu nếu bạn cần giao tiếp với các kỹ sư cơ khí. Bạn có thể chi tiết kích thước và vị trí của các lỗ, mức độ cong vênh của bảng mạch dưới áp lực, và dung sai kích thước của các thành phần cồng kềnh như cuộn cảm công suất hoặc tụ điện điện phân.

Các tính năng Hợp tác MCAD của Concord Pro được lưu trữ có thể giảm đáng kể nhu cầu vẽ tài liệu cơ khí cho các kỹ sư điện tử.

Bản vẽ Sản xuất

Bảng Chân Lý Không Sử Dụng Đại Số Boolean

Giả sử bạn mới bắt đầu trong lĩnh vực điện tử hoặc đang xử lý các thiết kế tương đối đơn giản để sản xuất. Trong trường hợp đó, có lẽ bạn không cần nhiều hơn các tệp Gerber và một BOM để có thể sản xuất bảng mạch một cách chính xác.

Mặc định, hầu hết các nhà sản xuất với số lượng thấp sẽ cung cấp cho bạn quy trình tiêu chuẩn với độ phân giải 8 mils, khoảng cách 8 mils, lỗ 0.3mm, độ dày bảng mạch tiêu chuẩn 1.6mm với đồng 32 micromet, nhiệt độ chuyển giao kính (TG) từ 130 đến 140 độ Celsius, mặt nạ hàn màu xanh với mực in màu trắng, và hoàn thiện bằng HASL (Hot Air Solder Levelling).

Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật này không phải là giải pháp phù hợp với mọi trường hợp, và trong nhiều trường hợp, nhu cầu của bạn có thể vượt qua chúng. Hãy xem xét những điều sau:

• Các bảng mạch công nghiệp thường yêu cầu PCB có nhiệt độ chuyển giao kính cao để tránh uốn cong quá mức trong phạm vi nhiệt độ.
• Các thiết kế mật độ cao yêu cầu độ chính xác kích thước cao hơn so với những gì dây chuyền sản xuất tiêu chuẩn cung cấp và các tính năng như vias mù.
• Đồng dày (trên 32 micromet) có thể được yêu cầu cho các thiết kế dòng điện cao.
• Trở kháng kiểm soát có thể được yêu cầu cho các thiết kế tốc độ cao.
• Các bảng mạch độ tin cậy cao thường yêu cầu sử dụng chất nền chất lượng cao từ các thương hiệu như Rogers, Omega, hoặc 3M.
• Bạn có thể muốn chỉ định độ dày mạ đồng bên trong vias của mình để giảm điện trở nhiễu của chúng.
• Bạn có các yêu cầu cơ khí đặc biệt như phay trục Z, lỗ chìm, hoặc lỗ khoan lõm.
• Bạn muốn có thêm các tùy chọn như mạ cạnh, lỗ cắm ép, via-in-pad, lỗ castellated, hoặc mặt nạ carbon.

Với mỗi dự án, tôi đều bao gồm một bảng tiện ích trong tài liệu sản xuất PCB Draftsman của mình. Dịch vụ sản xuất điện tử (EMS) của tôi kiểm tra nó, và không chỉ một lần, họ đã tìm thấy những sai sót trong quy trình đặt hàng của tôi. Tháng trước, tôi quên không chỉ rõ rằng các bảng mạch của tôi phải được hoàn thiện với HASL không chì thay vì HASL với hàn chì.

Nếu EMS của tôi không phát hiện ra lỗi bằng cách kiểm tra tài liệu Draftsman của tôi, có lẽ tôi đã kết thúc với một sản phẩm không tuân thủ RoHS, và khách hàng của tôi sẽ từ chối lô hàng, dẫn đến những tổn thất đáng kể.

Không Phải Tất Cả Những Gì Lấp Lánh Đều Là Đồng

Các thiết kế tốc độ cao và dòng điện cao đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt trong việc chọn chồng lớp. Hai trong số những sai lầm phổ biến nhất của người mới bắt đầu trong thiết kế tốc độ cao là không cập nhật chồng lớp bên trong Altium một cách chính xác và sản xuất PCB với một chồng lớp khác so với thiết kế. Trong trường hợp của tôi, đây là chồng lớp cho lựa chọn "Tôi quá nghèo để trả cho các bảng mạch đáng tin cậy" từ nhà EMS yêu thích của tôi:

Và đây rồi, đã được chèn vào Trình Quản Lý Lớp Của Altium Designer, dưới PCB Editor.

Và cuối cùng, trong trình chỉnh sửa bản vẽ Draftsman của chúng tôi:

Lớp trong tài liệu Draftsman được đồng bộ hóa tự động từ dự án PCB của bạn, giúp nhà cung cấp dịch vụ EMS của bạn phát hiện bất kỳ sai sót nào giúp bạn.

Một Bộ Hướng Dẫn Nói Lên Nhiều Hơn Ngàn Lời

Trong suốt những năm qua, tôi đã điều chỉnh và hoàn thiện một bộ hướng dẫn sản xuất nhất quán. Tiền bạc luôn là vấn đề nan giải, và vì vậy hầu hết các sản phẩm điện tử của tôi được sản xuất tại Thâm Quyến. Có một bộ vấn đề chung bạn có thể gặp phải khi làm việc với các nhà sản xuất Á Châu. Điều này chủ yếu xuất phát từ sự khác biệt trong thực hành kinh doanh văn hóa, kỳ vọng và rào cản ngôn ngữ.

Một trong những vấn đề phổ biến nhất là sự mâu thuẫn thông số kỹ thuật giữa các tài liệu khác nhau, như Gerbers, email, in ra file (PDF), và các loại tài liệu khác. Trong trường hợp này, việc có một nguồn thông tin duy nhất là cơ bản.

Những hướng dẫn sau đây, được thêm vào thông số kỹ thuật sản xuất, đã giúp tôi tránh được vô số vấn đề trong suốt những năm qua:

• “Tất cả các thông số kỹ thuật được tham chiếu đều là của phiên bản được chỉ định trong khối tiêu đề.”
• “Nhà cung cấp không được thay đổi thiết kế hoặc cấu trúc đã được phê duyệt mà không có sự cho phép bằng văn bản.”
  • Một số nhà sản xuất sẽ làm những gì rẻ hơn và giả định rằng đó là những gì bạn muốn, nhưng rẻ hơn hiếm khi là tốt hơn. Sự thay đổi trong thông số kỹ thuật có thể thay đổi hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm của bạn.
• “Tất cả các vật liệu phải tuân thủ RoHS, và sản phẩm cuối cùng phải được chấp nhận sử dụng trong lắp ráp RoHS.”
  • EMS của bạn sẽ chịu trách nhiệm tìm nguồn cung cấp hầu hết các linh kiện và sản xuất cũng như lắp ráp PCB. Do đó, họ có vị trí thuận lợi để đảm bảo sản phẩm tuân thủ RoHS.
• “Foil đồng: tham khảo huyền thoại xếp lớp cho chi tiết độ dày Cu. Tất cả độ dày Cu là hoàn thiện và bao gồm foil cơ bản cộng với lớp mạ Cu trên các lớp được mạ.”
  • Tầm quan trọng của một nguồn thông tin duy nhất là một chủ đề lặp đi lặp lại trong bài viết này. Độ dày đồng được chỉ ra trong xếp lớp có thể mâu thuẫn với những gì đã được chọn trong quá trình đặt hàng. Xếp lớp nên được coi là câu trả lời chính xác.
• "Kiểm tra điện: tất cả mạch in phải được kiểm tra điện 100% về mạch hở/mạch chập sử dụng bản danh sách mạng được cung cấp. Các bảng mạch in bị từ chối phải được đánh dấu rõ ràng bằng mực không dẫn điện, vĩnh viễn."
  • Không có gì ngạc nhiên khi những chiếc sticker "bị từ chối" màu đỏ được một số nhà sản xuất sử dụng có thể bị tách ra hoặc biến mất một cách bí ẩn, chủ yếu là khi mùa lễ hội đến gần.
• "Đánh dấu: đánh dấu của nhà cung cấp và mã ngày/lô phải được đặt trên bảng mạch ở khu vực dành riêng như được chỉ định trong lớp Gerber ‘pcbm_notes’ bằng văn bản ‘đặt đánh dấu tại đây.’"
• "Đánh dấu: việc đặt đánh dấu ở mặt nào là tùy vào nhà cung cấp trừ khi có ghi chú khác trên lớp ‘pcbm_notes.’"
• "Nhà cung cấp phải kiểm tra lớp pcbm_notes trước khi yêu cầu làm rõ."
  • Tôi luôn thêm ghi chú của mình trên ba lớp riêng biệt: một cho việc sản xuất PCB, một cho việc lắp ráp PCB và một cho ghi chú cá nhân của tôi. Với ghi chú đơn giản này, tôi tiết kiệm được khoảng hai email cho mỗi đơn hàng. Với sự chênh lệch múi giờ, hai email thường có nghĩa là nhận PCB muộn hơn hai ngày so với bình thường.
• "Sản xuất vias được che/phủ như được chỉ định trong tệp Gerber."
  • Hầu hết các nhà sản xuất sẽ làm điều này, nhưng việc cụ thể hóa quá mức không bao giờ là ý kiến tồi.

Tôi luôn đặt những ghi chú này trên trang đầu tiên của tài liệu sản xuất:

Bản vẽ lắp ráp

Sử dụng Draftsman cho sản xuất bo mạch trống là tốt, nhưng bản vẽ lắp ráp là nơi mà phần mềm thực sự tỏa sáng.

Người dùng của Altium Designer đã tạo ra nhiều kịch bản trong nhiều năm để tự động hóa một số công việc nhàm chán nhất, nhưng không có gì có thể sánh kịp với các tính năng và sự dễ sử dụng của Draftsman như một trình biên tập bản vẽ.

Tương tự như bản vẽ sản xuất, tôi thích cung cấp một bộ hướng dẫn rõ ràng trên trang đầu tiên:

• "Tất cả các thông số kỹ thuật tham chiếu đều là phiên bản mới nhất trừ khi có ghi chú khác."
• "Nhà cung cấp không được sửa đổi thiết kế mà không có sự cho phép bằng văn bản."
• "Tham khảo BOM Excel để có thông tin linh kiện mới nhất."
• "BOM trong tài liệu này chỉ là một công cụ hỗ trợ cho các hoạt động lắp ráp và có thể không có dữ liệu mới nhất hoặc tất cả các linh kiện thay thế được phê duyệt."

Trời ơi, Harry, Cực Anode là cái gì vậy?

Tôi có một thách thức cho bạn. Chọn một bo mạch bạn đã thiết kế, ưu tiên là một cái đã được phê duyệt cho sản xuất. Mở cả bản vẽ lắp ráp và các file Gerber sử dụng trình xem Gerber yêu thích của bạn.

Bây giờ, hãy cho tôi biết hướng của tất cả các diode.

Không dễ dàng lắm, phải không? Trong một số trường hợp, hướng dẫn rõ ràng, nhưng trong nhiều trường hợp, bạn gần như phải đoán mò.

Hầu hết các công ty lớn trong ngành điện tử đều có hướng dẫn nội bộ về cách biểu diễn diode. Tuy nhiên, các doanh nghiệp nhỏ và freelancer thường để mọi thứ tuỳ thuộc vào phong tục và may rủi.

Tôi đã phải giải quyết vấn đề này cho các công ty tỷ đô.

Đây là quan điểm của tôi.

Kỹ sư thiết kế có thể đánh dấu chân số một bằng một chấm trong bản vẽ lắp ráp, như trong hình sau:

Trực giác cho chúng ta biết chấm nên đặt ở phía "đầu nhọn" (cực âm). Tôi đã hỏi nhiều đồng nghiệp và bạn bè không biết về điện tử, và hầu như tất cả đều đưa ra cùng một câu trả lời: chấm tương đương với đầu nhọn.

IPC-7351B, tiêu chuẩn chính đối với footprint SMD, dường như cũng đồng ý với kết luận này.

Kỹ sư chủ yếu vẽ sơ đồ mạch có một góc nhìn khác về vấn đề này. Thông thường, họ cảm thấy rằng chân số một nên ở cực anode và chân số hai là cực cathode để mô phỏng dòng điện khi diode được ghép nối thuận.

Để bản vẽ hiển thị chính xác trong Draftsman, cực âm phải là chân số 1 trong bản in chân. Việc có sơ đồ mạch và bản in chân không khớp nhau chắc chắn sẽ gây rắc rối, do đó, sơ đồ mạch cũng nên đánh dấu chân số 1 ở cực âm.

Ngoài ra, thường thì cần phải chỉ ra hướng của diode trên lớp silkscreen. Ngay cả khi nó quá nhỏ để sản xuất, nhà máy EMS của bạn sẽ có thể đọc được khi họ xem các tệp Gerber và phóng to.

Trong trường hợp của tôi, tôi thường vẽ bản in chân của mình tương tự như cách Mark Harris làm cho Thư viện Celestial tuyệt vời của mình, với biểu tượng diode dưới thân linh kiện và một đường viền dày hơn ở phía cực âm.

Tôi đã thấy cách tiếp cận này hoạt động tốt trên các bảng mạch với mọi hình dạng và kích cỡ, mặc dù bạn có thể muốn bỏ qua đường viền cho các thiết kế mật độ cao và kích thước vỏ nhỏ hơn.

Tuy nhiên, Mark vẽ diode của mình với chân số 1 ở Anode. Cách tiếp cận của anh ấy làm cho sơ đồ mạch trực quan hơn nhưng phải trả giá bằng các tài liệu sản xuất.

Để đảm bảo không có sự nhầm lẫn, hướng diode luôn nên được ghi chú trong bản vẽ lắp ráp nơi có thể dễ dàng tra cứu.

Thua Kiện Là Chuyện Của Kẻ Thua Cuộc

Theo hầu hết các thỏa thuận NDA, chỉ những tài liệu được đánh dấu rõ ràng là bí mật mới được coi là bí mật. Đừng làm kẻ ngốc mà vụ kiện vi phạm hợp đồng của bạn bị bác bỏ ngay trước khi nó bắt đầu!

Đưa "bí mật" vào trong khối tiêu đề chuyên nghiệp là một ý kiến hay:

Altium Designer cung cấp cho bạn các mẫu chuẩn ANSI và ISO, nhưng những mẫu này được tạo ra với tư duy vẽ kỹ thuật cơ khí. Nhiều ghi chú và trường không phản ánh nhu cầu của ngành công nghiệp điện tử; ví dụ, "Làm mịn và loại bỏ tất cả các cạnh sắc" không có nhiều ý nghĩa đối với chúng ta!

Nếu bạn sử dụng Concord Pro tại chỗ, bạn cũng sẽ có quyền truy cập vào nhiều ví dụ dự án tập trung vào PCB mặc định hơn.

Huaqiangbei Không Làm Được Việc Đó Cho Tôi.

Tài liệu lắp ráp của bạn cũng là nơi hoàn hảo để bao gồm hướng dẫn mua hàng. Trong trường hợp của tôi, tôi muốn nhà cung cấp ở Shenzhen của tôi mua linh kiện từ LCSC trước tiên, vì vậy tôi luôn thêm một ghi chú nhỏ vào trang BOM.

Lấy Mẫu Thiết Kế Draftsman Đẹp (Miễn Phí) của Bạn

Tôi đã tạo ra năm mẫu A3 cho bạn:

1. Một mẫu tờ thông thường, chỉ bao gồm khối tiêu đề
2. Một mẫu tờ lắp ráp bao gồm sơ đồ hướng diode
3. Một mẫu tài liệu sản xuất PCB
4. Một mẫu tài liệu lắp ráp PCB
5. Một mẫu tài liệu cơ khí PCB

Bạn có thể tải chúng trên kho lưu trữ Github AltiumTemplates.

Xin lưu ý rằng chúng không bao gồm trường phiên bản vì tôi sử dụng mã hash Git thay thế.

Chia sẻ Mẫu Bố cục Với Tổ chức của Bạn

Dù mẫu thiết kế của bạn tốt đến đâu, nó cũng sẽ ít có ích nếu công ty bạn không thống nhất trong việc áp dụng.

Sử dụng Concord Pro, bạn có thể chia sẻ Mẫu Draftsman của mình và quản lý các phiên bản của chúng.

Sử dụng tính năng mẫu dự án được quản lý, việc này cực kỳ dễ dàng. Altium Concord Pro đi kèm với một loạt mẫu chuẩn công nghiệp ANSI và ISO. Tuy nhiên, bạn có thể thêm mẫu của riêng mình bằng cách kéo và thả từ Windows Explorer hoặc tạo một mục mới (click phải, mục mới) và sau đó tải lên mẫu (click phải, tải lên).

Chỉ cần nhớ lưu tài liệu Draftsman của bạn dưới dạng mẫu tờ hoặc mẫu tài liệu, không phải là tài liệu draftsman tiêu chuẩn.

Sau khi bạn làm như vậy, Mẫu Draftsman của bạn sẽ có sẵn trên toàn tổ chức khi tạo một tài liệu mới.

Đọc Thêm

Tài liệu của Altium có một hướng dẫn giới thiệu tuyệt vời về tiêu chuẩn IPC, điều mà bình thường bạn phải trả một khoản tiền lớn để có được quyền truy cập, được giả dạng dưới dạng một hướng dẫn về Draftsman. Bạn có thể tìm thấy nó tại đây.

Mark Harris đã viết một bài viết về việc định kích thước các tài liệu draftsman và một bài về mẫu dự án mà bạn có thể muốn xem qua.

Bạn cũng nên xem qua tài liệu chính thức về Draftsman và tài liệu mở rộng về mẫu thiết kế được quản lý bởi Draftsman.

Kết luận

Ủi áo có thể trở nên nhàm chán cho đến khi bạn có được một máy phát hơi nước áp suất cao đúng cách.

Giống như vậy, Draftsman loại bỏ tất cả các công việc lặp đi lặp lại, làm khô mắt liên quan đến tài liệu sản xuất PCB, chỉ để lại những phần vui vẻ. In chúng ra và ngửi mùi mực in vào buổi sáng, đó là điều khiến tôi tiếp tục.

Concord Pro cho phép bạn quản lý và chia sẻ Mẫu Draftsman với toàn bộ tổ chức của mình, đảm bảo tất cả các kỹ sư đều hiểu rõ - không có ý đùa nào ở đây. Các cải tiến trong tài liệu có thể dễ dàng áp dụng cho tất cả các dự án được quản lý, đảm bảo bạn xây dựng dựa trên kinh nghiệm của mình qua nhiều năm.

Bạn có muốn tìm hiểu thêm về cách Altium có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của mình không? Nói chuyện với một chuyên gia tại Altium.