La checklist di disegni di fabbricazione e README che gli ingegneri CAM vorrebbero ricevere

Un disegno di fabbricazione PCB deve rispondere a tutte le domande a cui i file Gerber non possono rispondere: tolleranze del profilo, stack-up, laminato e Tg, rame finito, finitura superficiale, colori della solder mask e della serigrafia, target di impedenza, classe IPC e qualsiasi processo speciale. Il file readme serve solo a indicizzare e spiegare i file e non dovrebbe mai essere l’unico luogo in cui è riportato un requisito. Quando entrambi sono completi e concordano tra loro, il CAM ha ben poco da chiederti.

Una breve nota su come funziona quando effettui un ordine da noi. Produciamo in base alle specifiche che inserisci nel modulo d’ordine online: spessore della scheda, peso del rame, solder mask, serigrafia e così via. Non consideriamo un file readme o un documento di specifiche separato come specifica di riferimento; quindi qualsiasi requisito al di fuori delle opzioni standard del modulo deve essere inserito anche nel campo dei requisiti speciali dell’ordine.

Il tuo disegno è ancora importante. È il tuo resoconto controllato della costruzione, va a ogni fornitore con cui lavori ed è il modo più rapido per risolvere un dubbio se i tuoi file e il tuo ordine non corrispondono.

Perché i file Gerber da soli non sono sufficienti?

I file Gerber descrivono la geometria, non la costruzione. Ogni layer ci indica dove vanno rame, soldermask e serigrafia, e il file Excellon ci dice dove forare, ma nessuno di essi specifica quanto è spesso il circuito stampato finito, da quale laminato è realizzato, quanto rame rimane sulla superficie dopo la placcatura o quali net sono a impedenza controllata. Gli attributi Gerber X2 aiutano etichettando le funzioni dei file e l’ordine degli strati, eppure la maggior parte degli ingegneri CAM apre comunque prima il disegno, perché è l’unico posto in cui il progettista dichiara le proprie intenzioni.

Le domande che inviamo quando il disegno manca o è scarno sono prevedibili. Lo spessore di 1,6 mm è misurato sul laminato o sul rame placcato? Quale file è L2 e quale è L3? Le asole sul livello meccanico sono placcate oppure no? Il bordo della scheda è l’interno, il centro o l’esterno di quella linea di contorno? Ognuna di queste, per il CAM, è un lancio della moneta.

Preferiamo mettere il lavoro in pausa e chiedere, piuttosto che indovinare e dover scartare un pannello. Un disegno completo significa che raramente dobbiamo fare l’una o l’altra cosa.

I dati di foratura meritano una menzione a parte. Invia il file NC Excellon insieme all’elenco degli utensili di foratura. Senza l’elenco degli utensili, il CAM deve dedurre le dimensioni finali dei fori dai numeri degli utensili e determinare, in base al contesto, se sono metallizzati o non metallizzati, che è esattamente il tipo di deduzione che non vuoi per un connettore a innesto a pressione.

Cosa deve essere riportato sul disegno di fabbricazione?

Tutto ciò che definisce come viene costruita la scheda e come verrà giudicata deve essere riportato sul disegno, scritto come note numerate accanto a un profilo quotato e a una tabella di stack-up. I gruppi seguenti sono ciò che un ingegnere CAM cerca, all’incirca nell’ordine in cui li esamina.

Profilo, dimensioni e tolleranze

Fornisci un disegno quotato a partire da un unico riferimento, di solito un angolo o un foro di attrezzaggio, con le dimensioni complessive, le aperture, le asole e la posizione di ogni foro che si accoppia con l’involucro. Applica una tolleranza a ogni quota che sia meccanicamente importante. Se lasci una quota senza tolleranza, il CAM applicherà quella del produttoretolleranze standard, che potrebbe essere o meno adatto al tuo alloggiamento. Indica anche quale lato della linea del contorno rappresenta il bordo della scheda; in caso di adattamento stretto dell’involucro, mezzo spessore di linea non è un errore di arrotondamento.

Impilamento

Adisegno di impilamentodovrebbe mostrare ogni strato di rame in ordine con il relativo nome file Gerber accanto, il tipo di strato (segnale, piano o misto), lo spessore del rame per strato e, o lo spessore del dielettrico richiesto oppure una nota che indichi che il produttore potrebbe regolare i dielettrici per soddisfare i requisiti di spessore e impedenza.

Se la costruzione deve seguire una specifica struttura degli strati, indicalo chiaramente nel disegno e nell’ordine. Il nostro servizio di prototipazione ha una flessibilità limitata per le strutture di impilaggio personalizzate, quindi di solito indirizziamo i lavori con struttura fissa al servizio PCB Standard, dove possiamo condividere una proposta di stack-up in base allo spessore e al numero di strati prima della produzione.

Spessore finito del pannello

Indica lo spessore finito e su cosa viene misurato. "1,6 mm finito, misurato sul rame placcato" è inequivocabile. "1,6 mm" da solo non lo è, perché lo spessore del laminato, lo spessore sopra la placcatura e lo spessore sopra la solder mask possono differire in modo sufficiente da essere rilevanti in un connettore a bordo scheda o in una guida scheda. Per il FR4 standard realizziamo da 0,4 mm a 3,2 mm, e la tolleranza di spessore va da ±0,1 mm sulle schede sottili a ±10% su quelle più spesse. Se un componente di accoppiamento definisce il tuo vero limite, indica quella tolleranza e segnalala come critica.

Materiale di base e Tg

Indica il laminato in base alle sue proprietà, non solo per nome: FR4 o la famiglia di materiali, il Tg minimo di cui hai bisogno e un IPC-4101 slash sheet, se la tua azienda lavora in questo modo. Aggiungi "o equivalente" a meno che tu non abbia un motivo reale per vincolarti a una marca, ad esempio un progetto RF il cui Dk e le perdite sono stati simulati su uno specifico laminato. Bloccare il marchio per una normale scheda digitale raramente ne vale la pena; restringe ciò che può essere preso a stock e può aggiungere tempo quando quel laminato esatto non è disponibile. Se hai bisogno di un materiale ad alto Tg o privo di alogeni, scrivilo sul disegno, non solo in una discussione via email.

Peso del rame finito

Scrivi il peso del rame per strato e usa la parola "finito". Una nota che dice solo "1 oz" lascia al CAM il compito di indovinare se intendi il foglio di partenza o il rame dopo la placcatura e, sugli strati esterni, questa scelta cambia la compensazione d’incisione e la spaziatura che possiamo mantenere. Gli strati interni in una costruzione solo forata passante non subiscono placcatura, quindi i valori di base e finali sono molto vicini. Gli strati esterni sono quelli in cui nasce la confusione.

Finitura superficiale

Indica il tipo di finitura e, quando è rilevante, la specifica di riferimento, ad esempio ENIG secondo IPC-4552. Se alcune caratteristiche richiedono una finitura diversa, come l’oro duro sui finger di bordo, mostrale sul disegno con la lunghezza dei finger, l’angolo di smusso e l’estensione della placcatura. Una finitura menzionata solo in un file readme è l’esempio da manuale di un requisito che passa inosservato.

Maschera di saldatura e serigrafia

Specificare il colore della solder mask, il colore della serigrafia, quali lati riportano la serigrafia e come vengono trattate le vias: tented, tappate o lasciate aperte. I nostri colori standard per la solder mask sono verde, bianco, blu, nero, rosso e giallo, e il colore della serigrafia deve essere diverso da quello della solder mask, altrimenti non sarà leggibile. Se il vostro assemblatore necessita di pad definiti dalla solder mask o di un dam minimo di solder mask tra pad a passo fine, specificatelo, perché in caso contrario il CAM applicherà i propri valori di distanza.

Impedenza controllata

Elenca ciascuna struttura controllata su una propria riga: impedenza target, tolleranza, single-ended o differenziale, layer del segnale, piani di riferimento e larghezza e spaziatura delle tracce come disegnate. Poi indica se il fab può modificare la larghezza delle tracce, lo spessore del dielettrico o entrambi per raggiungere il valore target. Senza tale autorizzazione, il CAM può solo segnalare la mancata corrispondenza e aspettare le tue istruzioni.

Le nostre opzioni di tolleranza d’impedenza variano da ±5% a ±10%; quale valore una determinata struttura possa mantenere dipende dalla sua geometria e dallo stack-up, quindi conferma i target più restrittivi con il nostro team di ingegneria prima di congelare il layout. Se hai bisogno di coupon di test o di un rapporto di misurazione, richiedili nel disegno e conferma con il nostro team di ingegneria.

Classe IPC

Scrivi la classe sul disegno, ogni volta. Le nostre schede standard sono realizzate secondo IPC Classe 2. Se il tuo progetto richiede una classe diversa, o se una caratteristica deve soddisfare requisiti più stringenti della Classe 2, confermalo con il nostro team di ingegneria prima di effettuare l’ordine, piuttosto che dopo la spedizione delle schede. Un disegno senza indicazione della classe lascia i criteri di accettazione aperti all’interpretazione da entrambe le parti, e questa discussione non è mai piacevole a posteriori.

Processi speciali

Qualsiasi cosa oltre a una semplice costruzione con fori passanti metallizzati richiede una propria nota e di solito una propria vista di dettaglio: tipo di riempimento o tappatura delle vias, svasature e lamature con angolo e profondità, fori castellati, metallizzazione dei bordi, fresatura a profondità controllata, back-drilling, fori a press-fit con tolleranza sul foro finito. Segna ciascuno di questi elementi sul disegno e richiamalo nell’ordine. Per qualsiasi processo che non compaia nelle nostre pagine delle capacità, verifica con il nostro team di ingegneria prima di basare un progetto su di esso.

Cosa va inserito in un file README e cosa no?

Un readme è una mappa del pacchetto di file, non una seconda specifica. Mantienilo abbastanza breve da poter essere letto in un minuto. Dovrebbe coprire:

• Ogni file e a cosa serve

• Ordine dei livelli mappato ai nomi dei file

• Formato del file di foratura, unità e soppressione degli zeri

• Lo strumento di progettazione e la versione che hanno prodotto l'output

• La revisione del progetto

•       Un referente nominativo per le domande di ingegneria, con il relativo fuso orario

Ciò che non dovrebbe includere è qualsiasi requisito che non sia presente anche nel disegno o nell’ordine. Le note presenti solo nel readme, come “ENIG per favore”, “impedenza sulle linee USB” o “uguale all’ultima produzione”, sono quelle che con maggiore probabilità verranno tralasciate, in parte perché mancano dei dettagli di cui il CAM ha bisogno e in parte perché molti stabilimenti, noi compresi, non considerano il readme un documento vincolante.

Quando ordini da noi, il modulo d’ordine definisce la scheda. Non utilizziamo un file readme o un file di specifiche caricato per impostare le specifiche, quindi copia ogni requisito non standard anche nel campo dei requisiti speciali.

Altre due abitudini nei file readme rallentano il lavoro. Il testo standard riportato da un progetto precedente (“richiesta impedenza controllata”, “Classe 3”) su una scheda che non richiede né l’una né l’altra genera una domanda a cui dobbiamo rispondere prima di poter procedere. E i riferimenti a conversazioni esterne, come “vedi l’email di Mark di marzo”, rimandano a informazioni che il CAM semplicemente non possiede.

Quando il disegno e il file Gerber non coincidono, quale prevale?

Nessuno dei due dovrebbe prevalere in silenzio. La convenzione abituale è che il disegno governi dimensioni, materiali e note, mentre i dati Gerber o ODB++ governano l’artwork, ma qualsiasi conflitto tra loro significa che qualcosa è cambiato e che un documento non è stato aggiornato di conseguenza. Il CAM dovrebbe fermarsi e chiedere chiarimenti, e un buon disegno rende ovvia la risposta.

Inserire una nota di precedenza sul disegno. Una formulazione comune è: «In caso di conflitto: ordine d’acquisto, poi questo disegno, poi i dati Gerber, poi il file readme. Informare il referente tecnico dell’acquirente prima di procedere.» La clausola relativa alla notifica conta più dell’ordine, perché indica allo stabilimento che desideri una domanda anziché una decisione autonoma.

I conflitti che vediamo più spesso sono un contorno sul layer meccanico che risulta diverso dalle misure nella vista quotata, una tabella fori il cui numero di fori non corrisponde al file di foratura, asole indicate come metallizzate sul disegno ma presenti nel file di foratura non metallizzato, una tabella di stack-up con un numero di strati diverso rispetto all’insieme di file e una revisione del disegno che non corrisponde ai nomi dei file Gerber. Ognuno di questi problemi si scopre mettendo due documenti affiancati, quindi vale la pena fare tu stesso questo confronto prima di caricare i file.

Da parte nostra, se il controllo del file rileva un conflitto, ti contattiamo per risolverlo prima che la fabbricazione venga programmata, invece di scegliere una versione e procedere direttamente alla produzione.

Lista di controllo pronta per la copia

Utilizza questa tabella come controllo pre-rilascio. Ogni riga deve trovare risposta nel disegno o nell’ordine, non solo in un file readme.

Domande frequenti

Posso inviare ODB++ o IPC-2581 invece dei file Gerber più un disegno?

I formati intelligenti includono l’ordine degli strati, i dati di foratura e spesso lo stack-up e la netlist in un unico pacchetto, eliminando un’intera categoria di problemi di mappatura dei file. Tuttavia, non sostituiscono il disegno per le tolleranze, la classe IPC, le specifiche di finitura o i processi speciali, quindi invia entrambi. Verifica i formati accettati con il nostro team di ingegneria prima di modificare il tuo flusso di rilascio.

Ho bisogno di un disegno separato del quadro?

Solo se il pannello è importante per te, il che di solito significa che il tuo assemblatore ha requisiti per bordi, fiducial, fori di attrezzaggio o un particolare metodo di distacco. In tal caso, invia un disegno del pannello con le dimensioni dell’array, la spaziatura di passo e ripetizione, i dettagli di V-score o tab-route e le posizioni dei fiducial, e fai sì che il tuo assemblatore lo approvi per primo. Se il pannello non è importante, lascia la pannellizzazione al produttore e indicalo esplicitamente sul disegno.

Come posso specificare uno stack-up se non conosco i prepreg esatti?

Specifica ciò che ti interessa davvero: spessore finale, ordine degli strati, pesi del rame e valori di impedenza desiderati. Indica gli spessori dielettrici come “da regolare in fabbrica per soddisfare impedenza e spessore” e richiedi una proposta di stack-up da approvare prima della fabbricazione. In questo modo otterrai una costruzione abbinata a materiali reali disponibili a magazzino invece che a una teorica ricavata dalla libreria predefinita di un field solver.

Posso richiedere una classe più alta solo per una funzionalità?

Una classe generale con un’unica eccezione è difficile da verificare e facile da interpretare male. Se una caratteristica necessita di un margine maggiore, come l’anello anulare di un connettore o lo spessore della metallizzazione in uno specifico gruppo di fori, indica quel requisito esatto come quota o nota invece di richiamare una classe. Poiché le nostre schede standard sono realizzate secondo IPC Classe 2, conferma qualsiasi nota di questo tipo con il nostro team di ingegneria prima di effettuare l’ordine.

Cosa dovrebbe cambiare nel disegno tra una revisione e l'altra?

La lettera di revisione, la data e una breve nota di modifica che indichi cosa è stato spostato. Rinomina il pacchetto Gerber con la stessa revisione in modo che i due non possano essere confusi e non riutilizzare mai una lettera di revisione per dati modificati. Una buona parte delle domande del tipo “qual è il file giusto?” risale a due pacchetti che riportano la stessa revisione.

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Risorse utili

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