A Importância do Processo PCB CAM na Prototipagem

Há muitas coisas que o software PCB CAM (Computer-Aided Manufacturing) pode fazer por você. O papel mais importante é sua capacidade de analisar arquivos de produção e auxiliar na produção de PCB. Não importa em qual projeto você esteja trabalhando, o design de PCB dá vida ao seu circuito eletrônico. Vamos pensar nos avanços tecnológicos.

Tínhamos superado aqueles dias em que os PCBs eram colocados com fita adesiva ou máquinas programadas de montagem em superfície. O software de layout combina o posicionamento e o roteamento de componentes para o processo de projeto de PCB para definir a conectividade elétrica em uma placa de circuito fabricada. Claro, a abordagem tradicional ainda é utilizável. Mas por que você, quando as ferramentas atuais tornam tudo muito mais fácil e preciso? Este artigo orienta você a saber tudo relacionado a como o CAM Process ajuda na Prototipagem.

(sinal CAM - estilo de placa de circuito)

1. O que é fabricação assistida por computador (CAM) de PCB

Para começar, a Manufatura Auxiliada por Computador (CAM) é a automação de máquinas e software controlados por computador na fabricação. Antes do provedor de serviços PCB correto. Felizmente, existem vários processos de fabricação de PCB, os fabricantes recebem arquivos de designers em vários formatos. Esses arquivos contêm principalmente informações sobre; enrolamento de fios, inserção de componentes, roteamento e muitos outros detalhes de design do PCB necessário.

O software CAM analisa os arquivos e identifica o formato. Depois disso, você pode reconhecer o formato do arquivo, os dados de perfuração e as camadas de arte. Portanto, é verificado e acostumado a garantir que os fabricantes construam a placa de acordo com seu design original ao receber a arte da placa de circuito impresso. Uma razão que o vê é um dos pontos positivos do sistema. Na análise, quando falta um arquivo, o projeto para, exigindo um DRC extenso. A Verificação de Regras de Projeto verifica se um projeto atende aos padrões impostos para fabricação.

Os PCBs evoluíram completamente, desde peças de madeira até sofisticadas placas verdes. Antes eles eram associados apenas a computadores, e agora com a microeletrônica, tudo está se afogando em PCBs. Além dos PCBs estão em toda parte, em máquinas industriais como controladores de motores ou testadores de carga da indústria. Até a iluminação em alguns lugares usa PCBs.



(um designer trabalhando em um projeto CAD)

2. PCB CAM –CAM lida com o conteúdo

Nosso mundo está cheio de coisas materiais, sejam produtos, lugares ou peças, e o CAM torna isso possível. Damos o poder do vôo aos aviões ou o trovão da potência aos automóveis. Sempre que você quiser algo feito e não projetado grosseiramente, o CAM é a resposta.

O CAM prepara os arquivos para produção. Por esse motivo, você pode pensar no CAM como um “software fatiador”. Relaciona desenhos e dados em instruções específicas para acionar uma ferramenta automatizada.

Ele usa o código G, uma linguagem de programação gerada a partir de um desenho, para se comunicar com a máquina de controle. O código instrui o dispositivo sobre o que fazer. Por exemplo, ele fará com que os motores se movam, com que velocidade e o caminho programado que eles devem seguir.

O software também verifica se há erros. Por exemplo, pode avaliar se o modelo possui algum erro geométrico que possa alterar o processo de fabricação. Também gera um percurso, um conjunto de coordenadas que a máquina precisa seguir durante o processo de usinagem. Um bom exemplo é definir uma sequência de corte. Antes de iniciar qualquer operação, os parâmetros de altura de perfuração, tensão e velocidade de corte devem ser ajustados. Diferentes programas podem definir vários parâmetros quando definidos com precisão. Esses parâmetros retratam o trabalho dos operadores da máquina tornando-o muito mais confortável.

3. Componentes de execução CAM

Software

O software CAM executa várias tarefas assim que os arquivos de design chegam:

• Traduz dados eletrônicos em imagens para verificação, visualização, medição e edição de dados.
• Executa as verificações de regras de design (DRC) comparando a Netlist IPC com dados importados
• Ele reconhece os dados de perfuração, camadas de arte, IPC Netlist, formato etc.
• Também verifica a sequência de ordem das camadas.

Pós-processamento

O pós-processador é um subprograma de software que altera o sistema CAM visual e não gráfico em um controle numérico correto. Também é independente do hardware adaptando o caminho da ferramenta em movimentos ou linguagem legíveis por máquina. Assim, o pós-processador é um driver crucial específico para um mecanismo ou máquina. Algumas máquinas têm movimentos diferentes entre as operações ou iniciam em locais distintos. O programa CAM analisa o modelo CAD e calcula o ferramental e o caminho da ferramenta corretos, que irão fresar os recursos pretendidos.

Maquinário

O maquinário CAM é a etapa final da transformação da matéria-prima em produto acabado. A máquina pode se mover para frente ou para trás, criando um movimento prescrito no elemento de contato chamado seguidor. Os movimentos prescritos e o perfil do seguidor determinam a forma da superfície de contato do CAM, que pode ser plana ou circular.

Existem várias formas de máquinas CAM. Eles incluem;

• Placa giratória com o perfil correto
• Placa equipada com uma ranhura cortada em sua face, que inclui um rolete no seguidor.
• Membro cilíndrico que consiste em uma trilha cortada em torno de sua superfície
• Cilindro com o perfil correto cortado na extremidade

CAM, como um elemento de máquina rotativa, dá movimento oscilante a um seguidor. O CAM e o seguidor têm um ponto de contato alto, que então forma um par mais alto. Há também uma força externa fornecida por uma mola que mantém a conexão entre eles.



(Um exemplo de software PCB em uso)

4. PCB CAM –Diferença entre CAM e CAD

Introdução ao CAD

O software Computer-Aided-Design (CAD) permite que os designers construam modelos em um espaço imaginário. O CAD cria modelos físicos bidimensionais e tridimensionais, substituindo o lápis manual sobre o design e a engenharia de abordagem do papel.

A maioria dos leitores está familiarizada com o modelo CAD 2D. Os desenhos 2D são planos e fornecem dimensões abrangentes, layouts e informações necessárias. Esses tipos de fotos podem ser necessários para vários setores, incluindo automotivo, arquitetura. Se você já construiu uma casa, ainda pode se lembrar da pequena fortuna que teve que desembolsar para suas plantas baixas. A arquitetura que os projetou sem dúvida usou o CAD para criá-los.
Modelos CAD 3D e 3D têm usos semelhantes, então onde está a distinção? Um modelo CAD 3D fornece maior profundidade aos componentes e montagens de um objeto físico. Mostra como as coisas se encaixam e suas operações, não apenas quão grande ou sua forma geral.

Os avanços tecnológicos automatizaram o processo de fabricação com o envolvimento de software e robô. Sendo o CAD o pilar central desses processos, mudou as regras de engajamento. As indústrias evoluíram seguindo os melhores padrões e o CAD transformou a inovação em PCB.

Lista de Redes CAD

Olhe para seus esquemas, pense no que você faria se tivesse que transferir o esquema para uma ferramenta de layout de PCB? Qual é a maneira eficiente de fazer isso? Depois disso, você pode tentar remover os visuais e compartilhar as conexões entre os componentes. Se a rede é a conexão entre dois computadores, uma netlist é uma lista de elementos elétricos que descrevem um circuito. É importante notar que varia nos formatos e nas informações que eles transmitem.

Entender como ler a lista netlist ajudará na solução de erros. Um esquema e sua netlist andam de mãos dadas. Você pode gerar netlists a partir de esquemas ou esquemas (planos ou hierárquicos) da netlist. Sobre informações em um esquema de PCB, uma netlist consiste em várias entradas de dados. O CAD Netlist geralmente é recebido em vários formatos, incluindo

IPC-D-356

IPC-D-356 é um formato de teste elétrico tradicionalmente projetado para fornecer arquivos Gerber com descrições Netlist. Ele agora define um formato Netlist padrão no qual você pode representar informações de teste de placa nua. Isso significa que ele é capaz de armazenar instruções coordenadas especificadas e designar PINs. Feito corretamente, o IPC-D-356 pode conter todas as informações que um sistema de teste pode precisar para realizar uma verificação de placa nua em um único arquivo consistente.

ODB++

ODB é um acrônimo para Open Database, um formato proprietário de troca de dados CAD para CAM que é útil na fabricação e projeto de dispositivos eletrônicos. Seu desenvolvimento acomoda os designs das placas PCB para transferir informações entre ferramentas de fabricação, design e design de diferentes fornecedores. Várias empresas fabricam software CAM e CAD. Assim, eles concordam com um sistema de transferência de dados em nível para CAD-CAM, e o ODB++ facilita essas transferências.

Código G

O G-Code “Código Geométrico” é para máquinas CNC (Controle Numérico). O G Code trata da comunicação de engrenagens e motores nas máquinas. Eles o instruem sobre como operar e concluir uma tarefa. Esses comandos conduzem a máquina seguindo um caminho de ferramenta específico.

À primeira vista, em um arquivo de código G, parece complicado, mas, na realidade, não é tão difícil de entender:

G01:interpolação linear

Em primeiro lugar, este comando de código instrui o maquinário a se mover em linha reta a uma taxa e velocidade definidas. Ao especificar as posições e a velocidade, o controlador da máquina calcula os pontos válidos. Outros códigos individuais variam de G00-G003 e G17-G21.

F20

No código G, F refere-se a palavras e endereços. F representa a letra, e o endereço é o seguinte número. Um exemplo é quando uma máquina usa as unidades imperiais “F20”. Ele se comunica com o dispositivo para mover 20 polegadas por minuto.

S500

No código G, S refere-se à velocidade do fuso (RPM). A palavra representa fuso, seguido por RPM's. Um exemplo é quando você digita “S500”, S diz ao fuso para começar a girar e o fará a 500 RPMs.

T01

A inserção manual de uma ferramenta na fita do fuso é possível; você só precisa saber como fazê-lo. A troca de ferramentas é um processo de duas etapas em uma fresadora; primeiro, você seleciona a ferramenta T-word, seguida por um número, por exemplo, T01. Em seguida, segue a troca de ferramenta, por exemplo, M06. Você também pode colocá-los ou escrevê-los juntos.

Diferenças entre CAM e CAD

Para começar, vamos explorar algumas das semelhanças que o CAM e o CAD compartilham.

• Tanto CAM quanto CAD são ferramentas essenciais na fabricação e design. Antes da curta evolução do sistema de computador, os desenhistas costumavam desempenhar funções críticas de projeto. Os computadores então mudaram o cenário; eram acessíveis e flexíveis.

Essas mudanças permitiram que os fabricantes elaborassem esquemas livremente. CAD e CAM são insubstituíveis na área de design e fabricação.

• CAM é o uso de maquinário e software controlados por computador para automatizar a fabricação. O CAM auxilia engenheiros e maquinistas na criação ou prototipagem de PCB. O CAD tem muitas funções independentes do CAM, mas o CAM em geral depende do CAD. Sem o CAD, o CAM pode não existir. Suporte a software CAM.

• Tanto CAM quanto CAD são partes críticas de um processo necessário em Engenharia Auxiliada por Computador (CAE). CAM e CAD renderizam itens em 2D e 3D; eles ajudam no processamento e produção rápidos de cada conceito projetado.

• A notável semelhança entre esses dois sistemas está no usuário final. Ambos os programas dependem de operadores treinados para obter instruções sobre as especificações corretas.

Diferenças

Então, quais são as diferenças significativas entre CAM e CAD?

• O sistema CAM exige controle e coordenação do processo físico, mão de obra, equipamentos e materiais. Em contraste, o CAD envolve conceitos e análises de design de produto.
• CAD requer o uso de computador para transformar conceitos de design de produto em projetos de engenharia detalhados. O processo envolve a criação de modelos geométricos que passaram por manipulação e análise aprofundada. Por outro lado, o CAM requer computadores para auxiliar engenheiros, gerentes e trabalhadores de produção, por meio dos quais automatizam os trabalhos de produção controlando máquinas e sistemas.

5. Diagrama esquemático de saída de dados PCB CAM

CAM suporta produção e prototipagem. O objetivo principal é a furação controlada numericamente e a inserção de componentes. Um controlador baseado em computador, no controlador numérico, traduz uma lista de códigos em instruções. As máquinas-ferramentas compreendem imediatamente as instruções traduzidas.

Preparações antes do processo PCB CAM

As informações mais importantes obtidas pelo fabricante da PCB são o arquivo Gerber e as informações da PCB. O formato Gerber é um formato de arquivo de imagem vetorial 2D binário aberto. A indústria de software de PCB o usa como um formato de arquivo padrão para descrever imagens de PCB para camadas de cobre, máscaras de solda, legendas, etc.

No processo de operação, os engenheiros otimizam os arquivos Gerber levando em consideração os equipamentos de fábrica disponíveis e a capacidade de processamento. Eles então preparam o manual/instruções de fabricação para se adequar à capacidade da empresa. A revisão Gerber, fabricação CAM, geralmente leva um dia.

Atualmente, as placas rígidas têm uma participação significativa no mundo dos PCBs. Você também deve observar que o IPC6012 é a base para os fabricantes realizarem o projeto e o processamento de PCB. Assim, os projetistas precisam entender vários processos exigidos pelas plantas de processamento de PCB para o projeto de PCB.

Para o resultado de PCB rígido desejado para fabricantes:largura de linha 3mil, mínimo. Broca mecânica tamanho 8mil, broca laser mínima 4mil. BGA mínimo furo de PTH para furo de distância 8mil. O limite no design leva a um declínio na taxa de qualificação do produto e aumento de custos. É recomendável que você examine os recursos de seu fabricante de PCB ideal no mundo do design.

O mínimo projetado do espaçamento entre linhas, BGA, furo, etc. no diagrama de circuitos afeta o rendimento. Por sua vez, influencia o custo de processamento. Os projetos devem ser os maiores possíveis sob um layout razoável do circuito, painel de uma única placa, adequando-se à linha de produção.

Às vezes, fazer PCBs menores não influencia o custo desde o corte do cobre. Você pode consertar o laminado Clad para reduzir custos. É recomendável que você se comunique com os fabricantes de PCB para entender as placas de design. Além disso, esteja disposto a aceitar orientação para obter o máximo uso da placa PCB para reduzir o custo.

PCB CAM –Escolha de design para a camada de cobre

As tecnologias de PCB evoluíram e, portanto, os consumidores exigem produtos mais rápidos e robustos. Os PCBs evoluíram da tradicional camada única para placas compostas por dois seis e quatro. No entanto, às vezes chega a doze a dezesseis camadas de dielétricos e condutores.

Então, por que o número de camadas deve aumentar? Mais camadas significam que a placa aumenta sua capacidade de distribuir energia. Isso também significa redução de diafonia, suporte a sinais de alta velocidade e corte de interferência eletromagnética. Portanto, o número de camadas depende das frequências de operação, aplicação, densidade de pinos e requisitos das camadas de sinal.

Uma camada de empilhamento de duas camadas 1/camada superior funciona como uma camada de sinal. Com um empilhamento de quatro camadas, as camadas 1 e 4/superior e inferior funcionam como camadas de sinal, as camadas 2 e 3 servem como planos. Em uma camada pré-peg, una duas ou mais placas de dupla face e use-as como dielétrico entre as camadas. O PCB de seis camadas adiciona mais duas camadas de cobre; a quinta e a segunda camadas servem como planos, e as camadas 1,3,4 e 6 funcionam como camadas de sinal.


Sobre os dielétricos em uma placa de seis camadas, as camadas 2 e 4 formam o núcleo; o pré-peg consiste nas camadas dielétricas 1, 3 e 5. O material pré-peg permanece mais macio que o material do núcleo porque o material precisa esfriar. As placas multicamadas aumentam as camadas de cobre e dielétricas na pilha. Em um PCB de oito camadas, sete fileiras dielétricas internas ligam as quatro camadas planas e as quatro camadas de sinal. Além disso, placas de 10 e 12 camadas adicionam o número de camadas dielétricas, aumentam o número de camadas de sinal e mantêm as quatro camadas.

PCB CAM –Arquivo de máscara de solda

A máscara de solda/máscara de parada de solda/resistente à solda é um polímero espesso aplicado aos traços de cobre. Portanto, ajuda a protegê-lo contra a oxidação e evita que as pontes de solda formem almofadas de solda próximas e espaçadas. Pelo contrário, uma ponte de solda é uma conexão elétrica indesejada entre dois condutores através de uma pequena bolha de solda.

O epóxi líquido é a resina mais barata e um excelente isolante contra ambientes agressivos. Eles contribuem positivamente para a proteção mecânica dos PCBs. Quando o epóxi e o poliuretano são combinados, eles aumentam rapidamente a viscosidade até a cura completa. Outros tipos incluem imagem de foto de filme seco, imagem de foto líquida, etc.

PCB CAM –Perfuração CNC

Arquivos de perfuração são arquivos CNC usados ​​no controle de máquinas que fazem furos de PCB. Arquivos de perfuração são como arquivos Gerber, pois ambos têm código CNC como base. Mas os arquivos de drill incluem comandos extras sobre taxas de alimentação que não se aplicam ao Gerber. O arquivo de perfuração mais comum é o Excellon.

PCB CAM –Serigrafia

A serigrafia é uma camada de traço de tinta principalmente para identificar componentes. Ele também testa pontos, peças de PCB, símbolos de aviso e logotipos e os aplica na lateral do componente. Uma serigrafia detalhada ajuda o fabricante e o engenheiro a identificar ou localizar detalhes. A tinta utilizada para as marcações é uma tinta epóxi não condutora e altamente formulada, podendo ser preta, branca ou amarela.



(Utilização de serigrafias na produção de PCB)

Inspeção de acessórios

A classificação do PCB pode cair em PCB rígido ou PCB flexível. O PCB rígido também é divisível em três tipos:multicamada, dupla face e face única. Você pode ainda classificar o PCB em três classes de qualidade:1,2 e 3. Sob esta classificação, o curso 1 apresenta o menor requisito. As diferentes classes de PCB levam à qualidade de PCB em métodos de inspeção, complexidade e teste. PCBs de dupla face rígidas e multicamadas são responsáveis ​​pelas amplas aplicações em produtos eletrônicos. Flex PCBs, por outro lado, às vezes são aplicados em circunstâncias excepcionais. Os padrões de inspeção de PCB vêm principalmente em vários aspectos:

• Padrões feitos por países
• Padrões militares dependendo dos países
• Padrões industriais
• Operações de inspeção por fornecedor de dispositivo
• Marcado no design do processo de design de PCB

Arquivo de ferramenta de criação (netlist IPC)

A parte final do processo de fabricação de PCB é a inspeção e teste. A BOM apresenta diferentes arquivos utilizados para a última programação de inspeção de equipamentos. Portanto, você apresenta os dados no mesmo arquivo com um IPC-2581.

O teste funcional dos dados da netlist está no mesmo arquivo e você pode usar os dados para criar dispositivos de teste e programar equipamentos de teste. Todas as informações extras nos arquivos leia-me ajudam a esclarecer os dados da PCB durante o processo de fabricação.

6. Coisas que o CAM pode ajudar você/por que devemos usar o CAM

O uso do CAM tem vários benefícios quando se trata do processamento de componentes usados ​​em empresas de manufatura. Em comparação com máquinas operadas manualmente, a CAM oferece:

• Vários formatos eletrônicos

• Converter dados inteligentes
• Melhorar a capacidade de fabricação do projeto
• Verifique a função de grade
• Aumente a produtividade
• Fornecer ferramentas essenciais de fabricação e teste

7. Consequências de pular um teste CAM

O teste é vital para a montagem do PCB. Sem testes intensos, uma placa de circuito PCB inteira pode desmoronar de mais de uma maneira. Ter seu produto falhando em campo na hora errada pode ter resultados desastrosos para sua empresa. Aqui estão alguns dos defeitos comuns quando você pula um teste CAM;

• Aumente a chance de erros na serigrafia
• Aumentar o custo e a cotação
• Evite alguns ângulos agudos.

Os sistemas CAM também são tão críticos para os fabricantes quanto seus equipamentos poderosos. Oficinas de máquinas em todo o mundo estão colhendo os benefícios do excelente software CAM além de programar engenhosamente seus trabalhos de usinagem. Os operadores podem, portanto, estruturar sua carga de trabalho, definir o caminho da ferramenta e estimular funções, facilitando o trabalho. Existem algumas limitações de design para um tipo de máquina habilitado para CAM.

• Eles são projetados para uma tarefa específica e não são versáteis.
• Requer um operador qualificado, programadores para executar
• Eles também precisam de um investimento inicial.

No entanto, uma vez instalados, eles potencialmente economizarão tempo e eficiência, aumentando os custos e economizando milhares.



(Você provavelmente enfrentará defeitos ao pular o teste CAM)

Resumo

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