Créer des PCB pour assemblage est facile, n’est-ce pas? Nous dissiperons simplement toutes les empreintes de pas sur une présentation de la carte, connectez-vous toutes les traces, envoyez des fichiers de gerbers et de position, et nous sommes faits – non?
Whoa, détenez le téléphone, là-bas, jeune voyou! Tout comme nous pouvons pirater un code source de travail avec des variables nommées d’après nos meilleurs amis, nous pouvons également concevoir nos PCB de manière à ce que cela facilite l’assemblage.
Cependant, en suivant les spécifications de conception convenues, nous nous mettrons sur une piste de succès avec l’assemblage automatisé. Si nous voulons qu’une autre partie met des composants sur nos conseils d’administration, nous devons clairement communiquer les étapes nécessaires pour y arriver. La meilleure façon de le faire est de suivre les normes.
Orientation appropriée de l’empreinte
Maintenant, pour un moment, imaginons-nous comme l’idée d’un outil de ramassage sous vide sur une machine à pick-et-place. Ces outils sont créés pour récupérer des composants sur la bobine de leur centrode et les plonger sur leur modèle terrestre correspondant. semble assez simple, non? Il est fourni que nous concevons nos empreintes de pas de savoir qu’ils vont un jour venir face à face avec la machine pick-et-place.
Pour obtenir de la bobine au conseil d’administration, nous, les concepteurs, ont besoin de deux bits d’informations de la feuille de données d’une partie: la pièce centrale et l’orientation de la bobine.
La pièce centrale est un emplacement X-Y qui appelle le centre de masse de la pièce. Il raconte généralement à la machine: “Ramassez-moi d’ici!” En tant que designers, il est de notre responsabilité de concevoir toutes nos empreintes de pas de sorte que l’origine de l’empreinte soit fixée au Centroid de la partie. Si nous oublions de le faire, le choix de la pick-and-Place tentera de sucer nos pièces d’un emplacement qui peut ne pas rester très bien au colis, tels que: le coin.
Crédit d’image: Maxim intégré
L’orientation de la bobine est l’orientation dans laquelle la pièce repose à l’intérieur de la bobine. Pour les machines à pick-et-place, les bobines sont normalement chargées dans le fabricant dans une seule voie. Les pièces vivant sur cette bobine, cependant, pouvaient être orientées d’une des quatre manières – avec PIN 1 dans l’un des quatre quadrants.
Encore une fois, comme des designers, il est de notre responsabilité de concevoir toutes nos empreintes de pas de sorte que l’orientation de l’empreinte correspond à celle de la bobine, par rapport à celle de la direction de la bobine. En un mot, nous devons juste vous assurer que la broche 1 sur notre conception de l’empreinte correspond au même quadrant que le code PIN 1 sur la bobine lorsqu’il traverse la machine.
Pin 1 dans le quadrant 1
Cela semble facile, non? Habituellement, nous avons de la chance; Ces deux bits d’informations sont dans la fiche technique de la partie. Malheureusement, ce n’est pas toujours le cas. Parfois, la feuille de données principale de l’IC peut ne pas être consistée à l’orientation de la bobine. Pour cette information, ils vous réfèrent souvent à une feuille de données différente avec des informations de bobine pour un certain type de paquet. À titre d’exemple, consultez les informations D-Pak Bobine [PDF] sur la page Diode de Vishay.
Cette pratique consistant à scinder les informations sur les bobines dans une DOC distincte est généralement la paresse sur une partie du fournisseur. Je peux les entendre maintenant: “Pourquoi mettre les informations sur les bobines sur chaque feuille de données de chaque partie lorsque nous pourrons simplement la mettre sur une fiche technique distincte qui vient de survoler les informations de la bobine correspondant à une taille de la pièce particulière?” Néanmoins, alors que cette pratique peut nous envoyer sur une chasse à la chasse à l’oie sauvage pour un seul extrait d’informations, il est toujours répertorié. Tôt ou tard, quelqu’un aura besoin de la masse produira un produit avec une partie de fournisseur et cette information d’orientation est cruciale pour l’assemblage.
Empreinte inévitable ambiguïté:
Crédit d’image: Digikey
Contre toutes les cotes, certaines parties n’ont toujours pas une façon claire d’indiquer leur orientation. Ces pièces sont généralement des passives polarisées (capuchons et diodes) avec des empreintes de pas symétriques. Vérifiez ce forfait Capacteur:
Ce condensateur (PN: T55P475M010C0200) est polarisé, mais il a un motif terrestre 0805, symétrique (non polarisé). En supposant que la House de l’Assemblée de la PCB reçoit le fichier de position standard avec la transformation de la pièce et les fichiers Gerber, ont-ils suffisamment d’informations pour déterminer quelle manière le capuchon doit aller? Sauf indication d’une orientation par défaut mutuellement convenue – ils ne le font pas!
Voici la transaction: techniquement, la spécification IPC-7351 dispose d’une orientation “PIN-1” définie pour ces composants qui doivent correspondre à l’orientation de la bobine. Cette spécification, que nous avons discutée dans la section ci-dessus, devrait examiner toutes les ambiguïtés. La question, cependant, est que nous, en tant que fabricants de bibliothèques de pas, ne sont pas de telles contraintes pour suivre ladite spécification. Lorsque nous créons l’empreinte de la bibliothèque, nous pouvons mettre PIN-1 dans le quadrant que nous voulons! Here, cher concepteur de la PCB, réside dans l’importation de la bibliothèque de footprint au hasard de Random Chum de CLUM. À moins que nous ne vérifiions chaque empreinte, nous n’avons aucune garantie que ledit CHUM a conçu les empreintes de pas pour suivre la spécification IPC-7351.
En cas de doute, vous aurez probablement besoin d’aider votre assemblée à séjourner avec quelques graphismes informatifs qui montrent l’orientation appropriée. Une capture d’écran de la présentation de la carte avec quelques étiquettes doit doe.
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? dommage! 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). Pourquoi? 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 contract manufactures who are meant to be managing some of the heavy-lifting processes for us. want to get a maker shop to cut you parts? looks like we need to learn how to dimension parts with GD&T. want to get your PCBs assembled? better put those centroids in the ideal spot!
Following international design specs actually makes our lives much easier in the long run. If we choose to use the agreed-upon standard practices that our fellow engineers use, we’ll all float on the same boat when we need someone else to assemble our boards. We’ll be speaking the same language, the language of the engineer.
The Pre-Fab Checklist:
If you’re making PCBAs that will be set up professionally, I made a checklist of crucial points to keep in mind. keep in mind that there are tons of these online. I suggest picking one that best matches your CAD tool and workflow.
During Symbol/Footprint library Creation:
Are my library footprints created with the right orientation that matches the reel?
Do my library footprint origins match the centroids of the actual part?
Am I using the full part number that also indicates the package type, if various packages exist?
During Schematic Capture:
Are all my parts stocked by vendors that my PCB Assembly House will use, or will my board have lead time because some parts are not immediately available?
Do I know the specs of my “jelly-bean” components (resistors, capacitors, etc.), just in case my Assembly house wants to suggest alternate components that they already have? (Better: can I somehow add these specs into my BOM?)
Do all my schematic symbols and footprints chosen to match real-life components? (Or did I just put in a capacitor with impossible specs for its size?)
Before PCB Layout:
Design Rules: Did I select trace width, trace spacing, by means of diameter, and by means of hole sizes that are on par with what my maker can actually fab?
After PCB Layout:
Does my completed layout pass the layout Design-Rule Check? If not, can I justify every error that is flagged?
Before sending off for Assembly
(Again) Am I using the full part number that also indicates the package type, if various device packages exist for the same component?
Can I export a BOM in a way the PCB Assembly House likes it? (Usually, by special part number)
Did I remove any DNP components from my BOM and from my position files?
Do I need to clearly indicate the orientation of any ambiguous, polarized components that have symmetric footprints? (Pictures of the layout work here)
Les références
Electronic component Zero orientation for CAD library Construction
the IEC guide to common footprints and what their default orientation must be
The IPC-7351 Spec
Defines specs for creating footprint libraries. (Keepout region, centroid definition)
Design for Manufacture in KiCad part I
A great guide for understanding reel orientation for footprint design.