تصميم for fab: feats-up قبل إنشاء PCBs for Professional Assembly

إنشاء PCBs للتجميع سهل، أليس كذلك؟ نحن فقط بخ جميع آثار أقدام على تخطيط مجلس الإدارة، قم بتوصيل جميع الآثار، وإرسال ملفات Gerbers وملفات الموضع، ونحن انتهزنا – أليس كذلك؟

قف، امسك الهاتف، هناك، شاب روغ! تماما تماما كما يمكننا الاختراق بعض شفويات مصدر العمل مع المتغيرات التي سميت باسم أفضل أصدقائنا، يمكننا أيضا تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بطرق تجعلها صعبة إلى حد ما للتجميع.

ومع ذلك، باتباع مواصفات التصميم المتفق عليها، سنضع أنفسنا على المسار الصحيح للنجاح في التجمع الآلي. إذا كنا نريد طرفا آخر وضع مكونات على لوحاتنا، نحتاج إلى توصيل الخطوات اللازمة بوضوح للوصول إلى هناك. أفضل طريقة للقيام بذلك هي باتباع المعايير.

توجيه البصمة المناسبة

الآن، للحظة، دعونا نتخيل أنفسنا كأداة من أداة بيك آب فراغ على جهاز اختيار ومكان. يتم إنشاء هذه الأدوات لالتقاط المكونات على بكرة من الألفدة الوسطى وضغطها على نمط الأرض المقابل. يبدو واضحا جدا، أليس كذلك؟ هو، زودنا أن نقوم بتصميم آثار أقدامنا المعرفة بأنها ستأتي يوما ما وجها لوجه مع آلة الاختيار والمكان.

للوصول من بكرة إلى اللوحة، نحن، المصممون، يحتاجون إلى بت من المعلومات من ورقة بيانات الجزء الخارجي: الجزء الوسطى وجامل التوجيه.

الجزء الوسطى الجزء هو موقع X-y الذي يدعو مركز كتلة الجزء. يروي عموما الجهاز: “اصطحابي من هنا!” كمصممين، فإن مسؤوليتنا أن تصميم جميع آثار أقدامنا بحيث يتم تعيين أصل البطة في الجزء الوسطى من الجزء. إذا نسينا أن نفعل ذلك، فستحاول Pick-and-Place مصين أجزائنا من موقع قد لا يلتصق بالفصيد، مثل: الزاوية.

صورة الائتمان: مكسيم متكامل
الاتجاه البكر هو الاتجاه الذي يقع فيه الجزء داخل بكرة. بالنسبة لآلات Pick-Place، يتم تحميل بكرات عادة في صانع في طريقة واحدة فقط. أجزاء تعيش على تلك بكرة، رغم ذلك، يمكن توجيهها في واحدة من أربع طرق – مع دبوس 1 في واحد من أربعة أرباع.

مرة أخرى، مثل المصممين، إنها مسؤوليتنا أن تصمم جميع آثار أقدامنا بحيث يطابق توجيه البصمة من بكرة، بالنسبة إلى ذلك من اتجاه تغذية البكرة. باختصار، نحتاج فقط للتأكد من أن PIN 1 على تصميم البصمة لدينا يطابق نفس الربع مثل PIN 1 على بكرة عند تشغيل الجهاز.

دبوس 1 في الربع 1
يبدو سهلا، أليس كذلك؟ عادة، نحن في الحظ؛ هاتان الجزءان من المعلومات في ورقة بيانات الجزء. للأسف، رغم ذلك، هذا ليس هو الحال دائما. في بعض الأحيان، قد لا يتكون ورقة بيانات IC الأساسية من اتجاه بكرة. بالنسبة لتلك المعلومات، غالبا ما يحلونك إلى ورقة بيانات مختلفة مع معلومات بكرة لنوع حزمة معين. كمثال، إلقاء نظرة على معلومات D-Pak Reel [PDF] على صفحة ديود فيشاي.

هذه الممارسة من تقسيم معلومات البكرة في وثيقة منفصلة هي الكسل عموما على جزء من البائع. يمكنني سماعهم الآن: “لماذا وضع معلومات بكرة عن ورقة بيانات جزء منها عندما نتمكن من وضعه فقط على ورقة بيانات منفصلة يذهب فقط إلى معلومات بكرة مقابلة لحجم جزء معين؟” ومع ذلك، في حين أن هذه الممارسة يمكن أن ترسل إلينا على صيد أوزة مطاردة برية لمقطع واحد فقط من المعلومات، فإنها مدرجة دائما. عاجلا أم آجلا، سيحتاج شخص ما إلى كتلة إنتاج منتج مع جزء البائع، وهذه معلومات الاتجاه أمر حاسم للتجميع.

الغموض بصمة لا مفر منها:

رصيد الصورة: Digikey
ضد كل الاحتمالات، لا تزال بعض الأجزاء ليست لها طريقة واضحة للإشارة إلى توجهها. عادة ما تكون هذه الأجزاء جماهيرية مستقطبة (قبعات وثنائبا) بأقدام متماثلة. تحقق من حزمة التصويت هذه خارج:

هذا المكثف (PN: T55P475M010C0200) يستقطب، ولكن يحتوي على نمط أرض 0805، وهو متماثل (غير مكلف). على افتراض أن بيت التجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور يحصل على ملف الموضع القياسي مع تحويل الجزء وملفات Gerber، هل لديهم معلومات كافية لمعرفة الطريقة التي يجب أن تذهب فيها الغطاء؟ ما لم يكن هناك اتجاه متفق عليه متفق عليه – لا يفعل ذلك!

إليك الصفقة: من الناحية الفنية، يحتوي المواصفات من IPC-7351 على اتجاه “PIN-1” المحدد لهذه المكونات التي يجب أن تتطابق مع توجيه البكرة. يجب أن تناقش هذا المواصفات، التي ناقشناها في القسم أعلاه، أي غموض. هذه القضية، رغم ذلك، هل نحن، كصانع مكتبة البصمة، ليسوا في ظل هذه القيود لمتابعة المواصفات المذكورة. عندما ننشئ البصمة المكتبة، يمكننا وضع PIN-1 في أي ربع نريد! هنا، عزيزي مصمم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يقع الخطر في استيراد بعض مكتبة البصمة في تشوم عشوائي من الانترنت. ما لم نتحقق من كل بصمة، ليس لدينا أي ضمان قال تشوم صمم آثار أقدام لمتابعة المواصفات IPC-7351.

عندما يكون هناك أي شك، ربما تحتاج إلى مساعدة منزل التجمع الخاص بك بالخارج مع عدد قليل من الرسومات الإعلامية التي تظهر التوجه المناسب. يجب أن تكون لقطة شاشة تخطيط المجلس مع عدد قليل من التسميات دo.

Working with parts that actually Exist

Depending on our design software, often we work with schematic symbols that are tied to parts with certain part numbers. other times, we can work with strictly symbols and then fill those symbols in with actual part numbers later. If you’re in the second camp, heads-up: before jumping to the layout, be sure that these symbols are associated to footprints that actually match real life parts.

Want an 10 uF ceramic capacitor with an 0805 footprint, an X7R temperature coefficient and a 25 V rating? سيئة للغاية! Shoulda’ dug through the Digikeys to see if such a part existed in the first place. In this case, it actually doesn’t.

The risk here is fairly low, but there’s still a chance to assume that a certain resistor of a certain tolerance and power rating will come in the footprint that we expect. In practice, the one place where this might trip us all up is when we punch numbers into an active filter designer tool and get impossible resistor and capacitor values. Be sure to check that these values exist first!

BOM Export

There are two major options for actually getting the components to the manufacturer: either turnkey (assembly house fetches the parts) or consignment (you supply parts to the vendor, normally on reels). considering that the assembly house knows the ins-and-outs of their maker far better than we do, assembly houses that offer both normally like turnkey. Nevertheless, ask!

Regardless of which process you use, you’ll still need a BOM to tell the vendor what reference corresponds to what part. Each assembly house is different and your BOM might not emerge in a format that’s to their liking. Generally, though, I suggest re-jiggering your BOM such that it’s organized by special components (i.e: all references should be consolidated into one field). لماذا ا؟ If we imagine ourselves on the assembly end, we need to load our maker with reels of identical components. getting a BOM from a customer that’s organized by special component easily lets us identify the number of reels that will need to be loaded into the pick-and-place machine. Again, when in doubt, ask the assembly house how they like their BOMs.

Marking DNPs

Occasionally, you’ll have a few components that just aren’t meant to be populated. in that case, simply omit them from both the BOM and the position file, and assembly house will safely neglect them.

Fiducials

Fiducials serve as coordinate reference points for the pick-and-place maker that’s loading your part. In a nutshell, the maker that’s placing these parts needs to superimpose a coordinate frame on top of the PCB such that part coordinates match up with the right spots on the board. two fiducials minimum are needed to do this.

These points let the maker calculate the actual board orientation using trigonometry. place them as close to the board edge as possible, in opposite corners. The exact placement doesn’t matter, but the farther the two points are from each other, the less error in overlaying the coordinate frame. three fiducials placed as closely to the corners as possible will also let the maker calculate any skew in the actual PCB layer that may have been introduced when it was being fabricated, although it’s normally not necessary.

Final Footprint size Checks

Check Your Footprints
Getting boards set up costs time (sometimes 2 weeks–ouch) and money (from a few hundred to a few grand). Double-checking ourselves might cost us a few hours, but it’s a lot more than worth the two-week wait if we find bugs. just before we send out the board files for fab, I suggest printing the copper and silkscreen layers at 1x scale on a piece of paper. Then, with the actual components in-hand, put them on a scale image and make sure that, indeed, the footprint pattern checks out OK.

What’s crucial here is that we catch any part sizing issues before the board gets fabbed. This step is especially crucial if you made any custom-made footprints or downloaded some chum’s footprints off the wild web. Nevertheless, it’s helpful even if you’re pulling footprints from valid sources. In my mishap here, I just selected the wrong footprint.

Go Where No young Rogue has Gone Before

Here on Hackaday, we love the one-off: the Microwave that cries like a Windows XP or the portable console mod that lets us take our GameCube on the go. lots of of the triumphs that we feature here are one-offs done by a single engineer — and that’s OK! In those hacks, we don’t need to keep our work tidy. We don’t need to clean up after ourselves in code. If it makes sense to us, it’s all good, right?

Like it or not, there comes a day when we need to do something with our design that, in the basement-hacker’s world, is unspeakable. We need to share it. Sharing might not sound like a big deal, but if we’ve run away from standard practices for too long, we’ll never be able to pull in another after-hours engineers for help. We’ll never be able to communicate with assembly houses or contتصنيع RACT الذي يهدف إلى إدارة بعض عمليات الرفع الثقيلة بالنسبة لنا. هل ترغب في الحصول على متجر صانع لقطع أجزاء لك؟ يبدو أننا بحاجة إلى معرفة كيفية البعد أجزاء مع GD & T. تريد الحصول على ثنائي الفينيل متعدد الكلور تجمع؟ أفضل وضع تلك الأجزاء الوسطى في المكان المثالي!

بعد مواصفات التصميم الدولي فعليا تجعل حياتنا أسهل بكثير على المدى الطويل. إذا اخترنا استخدام الممارسات المعيارية المتفق عليها التي يستخدمها المهندسون المتفقون لدينا، فسنطفس جميعا على نفس القارب عندما نحتاج إلى شخص آخر لتجميع مجالساتنا. سنتحدث بنفس اللغة، لغة المهندس.

قائمة مرجعية مسبقا:

إذا كنت تجعل PCBAs سيتم إعدادها بشكل احترافي، فقد قمت بإجراء مرجعية من النقاط الحاسمة في الاعتبار. ضع في اعتبارك أن هناك الكثير من هذه عبر الإنترنت. أقترح اختيار واحد يطابق أفضل أداة CAD وسير العمل.

أثناء إنشاء مكتبة الرموز / البصمة:

هل آثار أقدام مكتبتي التي تم إنشاؤها بالتوجه الصحيح الذي يطابق بكرة؟

هل تطابق أصول بطولة مكتبة مكتبة الأصول المركزية للجزء الفعلي؟

هل أستخدم رقم الجزء الكامل الذي يشير أيضا إلى نوع الحزمة، إذا كانت الحزم المختلفة موجودة؟

خلال التقاط التخطيطي:

هل جميع الأجزاء الخاصة بي مخزنة من قبل البائعين الذين سيستخدمون بيت التجميع الخاص بي ثنائي الفينيل متعدد الكلور، أو سوف يكون لوحتي مهلة لأن بعض الأجزاء غير متوفرة على الفور؟

هل أعرف أن مواصفات مكونات “Jelly-bean” (المقاومات، المكثفات، إلخ)، فقط في حالة وجود منزل التجمع الخاص بي يرغب في اقتراح مكونات بديلة لديهم بالفعل؟ (أفضل: هل يمكنني إضافة هذه المواصفات بطريقة أو بأخرى إلى بوم الخاص بي؟)

هل كل ما عندي من الرموز المخططية وأصواتها المختارة لمطابقة مكونات الحياة الحقيقية؟ (أو هل وضعت فقط في مكثف مع مواصفات مستحيلة لحجمها؟)

قبل تخطيط PCB:

قواعد التصميم: هل اخترت عرض التتبع، وتتبع التباعد، عن طريق القطر، وعن طريق أحجام الفتحات الموجودة على قدم المساواة مع ما يمكن لصانعي الصانع بالفعل؟

بعد تخطيط PCB:

هل يخطط الانتهاء الخاص بي يمر فحص قاعدة التصميم؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، هل يمكنني تبرير كل خطأ يتم وضع علامة عليه؟

قبل إرسالها للتجميع

(مرة أخرى) أنا أستخدم رقم الجزء الكامل الذي يشير أيضا إلى نوع الحزمة، إذا كانت حزم الأجهزة المختلفة موجودة لنفس المكون؟

هل يمكنني تصدير BOM بطريقة ما يحبه بيت التجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟ (عادة، حسب عدد جزء خاص)

هل قمت بإزالة أي مكونات DNP من BOM الخاص بي ومن ملفات الموضع الخاصة بي؟

هل أحتاج إلى الإشارة بوضوح إلى اتجاه أي مكونات غامضة أو مستقطبة لها آثار أقدام متماثلة؟ (صور عمل التخطيط هنا)

مراجع

مكونات إلكترونية مكونات مكونة لمكتبة CAD
دليل IEC لأقدام مشتركة وما يجب أن يكون اتجاهه الافتراضي

المواصفات IPC-7351
يحدد المواصفات لإنشاء مكتبات البصمة. (منطقة القبض، تعريف الغدة الوسطى)

تصميم للتصنيع في كيكاد الجزء الأول
دليل رائع لفهم اتجاه بكرة تصميم البصمة.