¿Cómo realizar el trabajo de ingeniería PCB CAM?

Los PCB son una parte fundamental de los dispositivos electrónicos modernos y su fabricación precisa es esencial para la funcionalidad y confiabilidad de estos dispositivos. Los fabricantes de PCB emplean una variedad de procesos de fabricación asistida por computadora (CAM) para garantizar que los PCB coincidan con las especificaciones de diseño originales. En esta guía completa, profundizaremos en las complejidades de las herramientas PCB CAM, cubriendo los pasos críticos, las consideraciones y las mejores prácticas involucradas en la preparación de un diseño para la fabricación.

PCB CAM: La importancia de las comprobaciones exhaustivas en el proceso de creación de archivos de ingeniería

Cuando recibimos el diseño de una placa de circuito impreso (PCB), nuestro proceso de creación de archivos de ingeniería de PCB comienza con comprobaciones y ajustes exhaustivos para garantizar que el producto final coincida fielmente con el diseño original. Nuestro experimentado equipo examina cuidadosamente cada aspecto del diseño y, si se detecta alguna irregularidad, tomamos las medidas necesarias para aclarar las intenciones del diseñador antes de seguir adelante, garantizando la precisión durante todo el proceso de fabricación.

Dado que los diseños de PCB a veces incluyen elementos cuya fabricación no es factible, ofrecemos una revisión gratuita de Diseño para la Fabricación ( DFM ) con cada pedido antes de su producción. Gracias a nuestra amplia experiencia con diversos conjuntos de reglas de diseño y paquetes de software, trabajamos para identificar y solucionar posibles problemas. Nuestro equipo de ingeniería dedica aproximadamente 3 horas a revisar, alinear y ajustar meticulosamente cada diseño durante el proceso de creación del archivo de ingeniería de PCB para garantizar que su placa se ajuste lo máximo posible a las especificaciones previstas, lo que da como resultado PCB de alta calidad que cumplen o superan las expectativas.

PCB CAM: Lista de verificación general de revisión de CAM para la fabricación de placas desnudas

Su lista de verificación para la revisión CAM en la fabricación de placas desnudas es una guía completa para garantizar la fabricabilidad de las placas de circuito impreso ( PCB ). A continuación, se detalla cada elemento de la lista de verificación:

1. Revisión de impresión de fabricación:
   • Verificar que las especificaciones del plano de fabricación coincidan tanto con el pedido de venta como con el Archivos Gerber.
   • Asegúrese de que todas las especificaciones del plano de fabricación sean alcanzables.
   • Compruebe si las dimensiones del dibujo corresponden a las medidas reales del archivo digital.
   • Busque instrucciones poco claras o que no se puedan fabricar.
2. Alineación y verificación de archivos:
   • Confirme la presencia de todos los archivos digitales requeridos y asegúrese de que estén completos.
   • Alinee y oriente todas las capas correctamente.
3. Capas de cobre:
   • Verifique que el espacio entre las características de cobre cumpla con el requisito mínimo según el peso de cobre deseado.
   • Asegúrese de que el cobre no se superponga al borde del tablero a menos que sea intencional.
   • Compruebe si hay fragmentos de rastreo sin salida que puedan causar problemas.
   • Elimine cualquier contorno del tablero o información superflua fuera del perímetro del tablero.
   • Aumente las características del cobre para tener en cuenta los procesos de grabado y enchapado.
   • Compare la lima de perforación con las capas exteriores de cobre para asegurarse de que los orificios enchapados tengan suficiente cobre a su alrededor.
   • Si hay dedos de oro, agregue trazos para unirlos a la barra colectora para el proceso de enchapado en oro duro electrolítico.
   • En las capas internas, retire las almohadillas de cobre que no funcionan alrededor de las vías que no se conectan a la capa.
4. Máscara para soldar:
   • Ajuste el aumento de la máscara de soldadura para alcanzar un espacio libre de máscara de gran tamaño de 4 mil a 5 mil (2 mil a 2.5 mil por lado de la característica de cobre).
   • Verifique que haya suficiente espacio entre las características de cobre para imprimir presas de máscara de manera confiable.
   • Inspeccione la placa en busca de espacios libres de máscara de soldadura que puedan faltar y de cuestionamientos que no parezcan correctos.
   • Elimine cualquier contorno del tablero o información superflua fuera del perímetro del tablero.
5. Serigrafía:
   • Verifique que el ancho de la línea de la serigrafía y la altura de los caracteres cumplan con los requisitos mínimos para una impresión legible.
   • Ajuste o reubique los elementos de la serigrafía que estén demasiado cerca de una superficie soldable.
   • Elimine cualquier contorno del tablero o información superflua fuera del perímetro del tablero.
6. Archivo de perforación:
   • Confirme que las brocas estén centradas dentro de sus almohadillas de cobre.
   • Compruebe si faltan golpes de taladro.
   • Elimine los accesos de perforación duplicados.
   • Asegúrese de que se pueda lograr la tolerancia del orificio de perforación especificada por el cliente (Estándar IPC Clase 2: +/- 3 mil para orificios pasantes chapados (PTH) y +/-2 mil para orificios pasantes no chapados (NPTH)).
   • Verifique que el espaciado de las brocas de borde a borde cumpla con los requisitos mínimos.
   • Compare la tabla de perforación y el mapa de perforación con el archivo de perforación CNC real, si se suministra.

Si sigue esta lista de verificación, puede ayudar a garantizar que el diseño de la PCB esté listo para la fabricación, minimizando posibles problemas durante el proceso de fabricación.

¿Qué hace PCB CAM Engineer?

Los elementos adicionales de su lista de verificación para el esquema de la placa, las marcas UL/Código de fecha/94V-0/RoHS y las verificaciones de placas multicapa brindan más detalles sobre la revisión CAM y el proceso de fabricación de PCB. Aquí hay un desglose de estos elementos:

Esquema del tablero

• Verifique que el contorno del tablero coincida con el dibujo de fabricación y el pedido de venta.
• Determina el verdadero borde del contorno usando el centro de la línea utilizada para dibujarlo.
• Si se proporcionan varias capas de contorno, utilice la capa .GM1 u otra capa mecánica como contorno correcto. Utilice la capa .GKO sólo si no se proporciona ningún otro contorno.
• Agregue los recortes o ranuras necesarios para el enrutamiento a la capa de contorno del tablero mecánico.
• Cree un archivo de ruta CNC para enrutar la placa.

Marcas UL/Código de fecha/94V-0/RoHS:

• Agregue marcas UL/Código de fecha/94V-0/RoHS a la placa si lo solicita el cliente.
• Si no se realiza ninguna solicitud, la opción predeterminada es no agregar ninguna marca adicional.

Comprobaciones adicionales en tableros multicapa:

• Verifique que se proporcione una secuencia de capas para tableros multicapa.
• Asegúrese de que la acumulación especificada (dieléctrico controlado) se pueda cumplir con los materiales disponibles.
• Para una impedancia controlada, verifique los cálculos y sugiera cambios para alcanzar la impedancia objetivo.

Creando matrices (paneles):

• Siga los requisitos del cliente para panelizar el diseño en una matriz para el ensamblaje automatizado.
• Agregue rieles para herramientas, fiduciales, orificios para herramientas, ranurado y enrutamiento de pestañas según sea necesario para el conjunto.
• Panelice las capas de pasta (stencil) como cortesía para la fabricación del stencil. Revise estas capas con atención, ya que no se les realizan ajustes.

Creación de archivos (archivo con herramientas/de trabajo):

• Después de todas las revisiones y ajustes, cree el "archivo de trabajo" finalizado para la fabricación.
• Cargue este archivo de trabajo en el servidor y envíe un correo electrónico con un enlace de descarga al cliente.

Pruebas eléctricas y distribución de archivos:

• Todas las placas se someten a pruebas eléctricas basadas en una lista de redes optimizada generada a partir del archivo original.
• Si se proporciona una lista de red IPC, se compara con la Gerber para garantizar que no haya discrepancias.
• Distribuya los archivos apropiados a varios departamentos de fabricación para prepararse para la producción.

Estos pasos garantizan que el diseño de la PCB se revise minuciosamente, se ajuste según sea necesario y se prepare para la fabricación de acuerdo con las especificaciones del cliente y los estándares de la industria. Este enfoque integral ayuda a minimizar errores y garantiza la producción exitosa de PCB de alta calidad. Estos son solo una introducción al contenido general del trabajo CAM. A continuación, analizaremos en detalle el flujo de trabajo y el contenido de CAM.

Contenido detallado del trabajo CAM

Compruebe si el proyecto es correcto？

El proceso de normalización de los archivos Gerber enviados con cada pedido de PCB garantiza que los archivos estén estandarizados y sean compatibles con los procesos de fabricación y panelización de PCB. Estos son los pasos básicos involucrados en este proceso de normalización:

1. Cambiar el nombre de los archivos Gerber:
   • Cambie el nombre de los archivos Gerber para cumplir con la convención de nomenclatura estándar de su empresa. Esto ayuda a mantener la coherencia y la claridad en la gestión de archivos.
2. Comprobando la presencia de archivos:
   • Verifique que todos los archivos Gerber necesarios estén presentes. Esto incluye archivos para diferentes capas, máscara de soldadura, serigrafía, limas de perforación y cualquier otro archivo relevante necesario para la fabricación.
3. Importación al software CAM:
   • Importe archivos Gerber y archivos de perforación NC al software CAM (fabricación asistida por computadora), como: cam350, genesis2000, ucam,Incam, etc. Este paso es esencial para su posterior procesamiento y análisis.
4. Revisión de especificaciones:
   • Compare las especificaciones de la placa PCB proporcionadas en el pedido con los datos proporcionados en los archivos Gerber. Asegúrese de que las especificaciones coincidan para evitar discrepancias en el proceso de fabricación.
5. Comprobación de compatibilidad de fabricación:
   • Evalúe las especificaciones y características de los archivos Gerber para asegurarse de que estén dentro de las capacidades de fabricación de su proceso de fabricación de PCB. Esto incluye verificar si hay violaciones de las reglas de diseño y problemas de fabricación.

Crear archivos de red y malla de acero.

Cree archivos de malla de acero y de red, y optimícelos. Por ejemplo, las capas de cobre pertenecientes a la misma red se pueden optimizar y fusionar para reducir el tamaño de los datos. Los dispositivos de montaje superficial ( SMD ) se pueden optimizar convirtiéndolos en almohadillas, y se pueden asignar atributos de archivo específicos a los SMD y a los componentes BGA (Ball Grid Array ) para agilizar los procesos de producción posteriores.

Para optimizar la producción y agilizar los datos para su posterior optimización por parte de los ingenieros de CAM , es necesario realizar una inspección y optimización exhaustivas del cobre que se muestra en la imagen.

Defina los atributos del agujero y aumente el tamaño de la broca.

A. Definir correctamente los atributos del orificio (vía, orificio pasante enchapado (PTH), orificio pasante no enchapado (NPTH)).

B. Si el cliente no proporciona archivos de perforación, convierta el dibujo de perforación separado en datos de perforación.

C. Al crear espacios, preste atención a su tamaño, que a veces se indica en cuadros de texto.

D. Considere las especificaciones de la placa (por ejemplo, espesor de la máscara de soldadura +0.15 mm, inmersión en oro, baño de oro, inmersión en estaño +0.1 mm, todos los orificios NPTH +0.05 mm).

E. Considere cualquier requisito especial del cliente.

F. Utilice el dibujo de perforación separado para verificar problemas como orificios demasiado grandes, insuficientes, excesivos o insuficientes, así como desalineación de los orificios.

G. Optimice la cinta de perforación.

Modificar las películas de la capa interna.

A. Capa interior negativa:

Nota:
a. Todos los gráficos mostrados en la película negativa deben grabarse.
b. Tamaño de las almohadillas de aislamiento (0.15-0.30 mm).
C. Tamaño de apertura para las almohadillas de máscara de soldadura (capa interior: más grande que el orificio en 0.2 mm o más, capa exterior: más grande que el orificio en 0.4 mm o más, línea de apertura: 0.25 mm).
d. Eliminación de cobre mediante corte en V en el borde del tablero (según el grosor del tablero).
mi. Asegúrese de que las almohadillas de la máscara de soldadura estén completamente aisladas por las almohadillas de aislamiento circundantes.
F. Considere la necesidad de un factor de contracción.

B. Capa interior positiva:

Nota:
a. Retire las almohadillas independientes (a menos que los requisitos del cliente lo especifiquen; normalmente se retiran durante la producción).
b. Compense los rastros (agregue un valor de compensación basado en diferentes espesores de lámina de cobre).
C. Optimice las trazas (distancia entre anillos vía PTH y distancia entre orificios, trazas y almohadillas).
d. Agrega lágrimas.
mi. Rellena pequeños huecos.
F. Retire la lámina de cobre interior (en los bordes de la tabla y en las áreas de corte en V).
gramo. Considere el revestimiento de cobre en los bordes del proceso, evitando líneas de corte en V y agujeros perforados.
h. Considere la necesidad de un factor de expansión/contracción.
i. Las áreas grandes de cobre de la capa interna cerca de los dedos de oro deben eliminarse hacia adentro a una profundidad de 0.5 mm a lo largo del borde inclinado del dedo de oro.

Rastros de la capa exterior

Piense antes de leer el artículo: ¿Es necesario optimizar el cableado de la imagen siguiente o hay algún problema?

• Compensación de trazas.
• Retire las almohadillas NPTH.
• Optimice las trazas (tamaño del anillo del orificio, espaciado).
• Agregue lágrimas (según sea necesario, generalmente no se agregan).
• Retire el cobre de los orificios de NPTH y PTH con máscara sin soldadura, y los orificios de PTH con máscara sin soldadura deben tener anillos anulares más pequeños que el tamaño del orificio.
• Tamaño del espacio libre de cobre.
• Rellene pequeños huecos y poros.
• Corte en V y remoción de cobre en los bordes del tablero.
• Los dedos dorados de la capa interna deben quedar hundidos hacia adentro en el área del dedo dorado.
• Cables conductores de dedos dorados, cables, dedos falsos.
• Considere cualquier requisito especial del cliente.
• Ya sea para agregar marcas UL en las pistas.
• Si se debe mover el texto grabado en los trazos 0.25 mm.
•  Ya sea para agregar almohadillas de prueba de corte en V.
• Para tablas cortadas en V, cree orificios NPTH.
• Los cables conductores de los dedos dorados deben formar un camino con el borde del tablero.

Máscara para soldar

a. ¿La ventana de la máscara de soldadura es lo suficientemente grande (0.05-0.08 mm más grande que el panel de seguimiento)?
b. ¿Hay algún rastro expuesto? Asegúrese de que la almohadilla de la máscara de soldadura esté al menos a 0.07 mm de distancia del rastro.
C. Para orificios de máscara NPTH y sin soldadura, agregue anillos anulares que sean 0.15 mm más grandes que el tamaño del orificio.
d. Los puentes de máscara de soldadura verde deben tener al menos 0.075 mm de ancho (para otros colores, al menos 0.1 mm de ancho).
mi. Para orificios con un diámetro de 0.8 mm que no tienen ventana, agregue anillos anulares que sean 0.15 mm más pequeños que el tamaño del orificio.
F. Considere el ciclo de curado de la máscara de soldadura y asegúrese de que no se pierdan las marcas UL.
gramo. Cree ventanas de máscara de soldadura para aberturas para dedos dorados y aberturas para dedos ficticias.
h. Determine si se deben crear ventanas de máscara de soldadura para las almohadillas de prueba.
i. Para tableros con corte en V, si la distancia entre el orificio pasante y la almohadilla o BGA es inferior a 0.15 mm, manipúlelo en consecuencia.
j. Agregue anillos anulares para los orificios auxiliares y los orificios a prueba de explosiones.
k. Determine la naturaleza de los orificios pasantes con ventanas y cómo manejar el taponamiento de la máscara de soldadura.

Serigrafía

a. Verifique el ancho de los caracteres y optimice la relación de aspecto de los caracteres.
b. Comprueba la polaridad de los caracteres y optimízalos.
C. Verifique si hay caracteres grabados en el borde del tablero y en las áreas de corte en V.

d. Asegúrese de que se agreguen marcas y ciclos de UL de acuerdo con los requisitos del cliente y confirme su ubicación en relación con las líneas de formación, evitando líneas de corte en V.
mi. Asegúrese de que el espacio entre el texto y los paneles de seguimiento sea de al menos 0.1 mm en un lado.

formando dibujo

a. ¿Todos los datos son consistentes con los archivos Gerber?

b. ¿Hay algún caso de múltiples espacios o de espacios faltantes?

C. ¿Los orificios de posicionamiento están colocados a 1.0 mm y si se utilizan orificios NPTH?

d. ¿Están todos los estándares completos y correctos?

mi. ¿Es exacto el espesor restante después del corte en V?

F. ¿Son correctos los requisitos para el borde biselado de los dedos dorados?

Revise el plano de formación para asegurarse de que estos aspectos estén representados con precisión y alineados con las especificaciones previstas.

Inspección final

Después de completar la producción CAM, compare meticulosamente el resultado final con el manuscrito original para garantizar la precisión. Verifique las instrucciones de fabricación de Gerber y realice un seguimiento con un análisis DFM exhaustivo utilizando software para evaluar el cumplimiento de las especificaciones. Además, inspeccione cuidadosamente si hay almohadillas excesivas o faltantes.

En la imagen superior, se observa una inconsistencia en el tamaño de uno de los orificios dentro de la misma huella del componente. Si el tamaño de este orificio coincide con la tabla de orificios especificada, ¿cree que es necesario confirmarlo con el diseñador? Para más información o cualquier otra pregunta, no dude en ponerse en contacto con nuestros ingenieros. Le animamos a participar en el debate. ¡Coméntelo ahora!

Realice un examen exhaustivo del enrutamiento, la máscara de soldadura y las capas de caracteres simultáneamente para identificar cualquier anomalía o irregularidad. Este enfoque holístico garantiza la detección de cualquier anomalía en el diseño.

Realice tres rondas de comprobaciones de comparación de redes utilizando software para garantizar que los archivos estén libres de problemas relacionados con la red. Este paso es esencial para mantener la integridad de los datos. Si se identifica algún problema de red en los archivos originales de Gerber, presente de inmediato una solicitud de presupuesto para abordar y resolver los problemas de manera oportuna.

Exporte los archivos Gerber para panelización, genere las películas requeridas y complete meticulosamente los datos del ERP y la documentación del proceso de producción. Esto garantiza información precisa para procesos de fabricación eficientes y facilita una ejecución fluida.

Conclusión

Los ingenieros CAM son profesionales altamente experimentados cuyo trabajo requiere gran pericia. En Highleap Electronics, contamos con un equipo de ingenieros con más de diez años de experiencia, todos ellos con amplia trayectoria en el manejo de diversos tipos de archivos Gerber. Gracias a su dilatada experiencia en la fabricación de PCB , son capaces de evitar errores innecesarios y mejorar la productividad.

Los ingenieros de CAM suelen encontrarse con numerosos problemas de ingeniería. En esta entrega, solo enumeraremos algunos de estos problemas. En el próximo número, brindaremos una descripción detallada de los problemas comunes encontrados en la ingeniería CAM y ofreceremos recomendaciones de optimización para el diseño.