O Papel Essencial do PCB CAM na Prototipagem Moderna

Existem muitas coisas que o software PCB CAM (Fabricação Assistida por Computador) 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 está trabalhando, o design de PCB dá vida ao seu circuito eletrônico. Vamos pensar sobre avanços tecnológicos.

Passamos daqueles dias quando PCBs eram dispostos com fita de mascaramento ou máquinas de montagem em superfície programadas. Software de layout combina colocação de componentes e roteamento ao processo de design de PCB para definir conectividade elétrica em uma placa de circuito fabricada. Claro, a abordagem tradicional ainda é utilizável. Mas por que você faria, quando ferramentas atuais tornam muito mais fácil e preciso? Este artigo guia você a saber tudo relacionado a como o Processo CAM ajuda na Prototipagem.

（Sinal CAM – estilo placa de circuito)

1. O que é Fabricação Assistida por Computador (CAM) de PCB

Para começar, Fabricação Assistida por Computador (CAM) é a automação de máquinas controladas por computador e software na fabricação. Antes do fornecedor correto de serviço PCB. Felizmente, existem várias fabricações de PCB processo, fabricantes recebem arquivos de designers em vários formatos. Estes arquivos contêm principalmente informações sobre; enrolamento de fio, inserção de componente, roteamento e muitos outros detalhes de design da PCB requerida.

Software CAM analisa os arquivos e identifica o formato. Após isso, você pode então reconhecer o formato do arquivo, dados de perfuração e camadas de arte. Então, é verificado e acostumado a garantir que fabricantes construam a placa de acordo com seu design original ao receber arte PCB. Uma razão que o vê como um dos positivos do sistema. Na análise, quando um arquivo está faltando, o projeto para, requerendo um DRC extensivo. Verificação de Regras de Design verifica se um design atende aos padrões impostos para fabricação.

PCBs evoluíram completamente, de peças de madeira a placas verdes sofisticadas. Eram anteriormente associadas apenas a computadores, e agora com microeletrônica, tudo está se afogando em PCBs. Além de PCBs estão em toda parte, em máquinas industriais como controladores de motor ou testadores de carga industrial. Até iluminação em alguns lugares usa PCBs.

(um designer trabalhando em um design CAD)

2. PCB CAM–CAM lida com o conteúdo

Nosso mundo está cheio de coisas materiais, sejam produtos, lugares ou partes, e CAM torna possível. Damos o poder de voo a aviões ou o trovão de cavalos de potência a automóveis. Sempre que você quer algo feito e não apenas projetado grosseiramente, CAM é a resposta.

CAM prepara arquivos para produção. Por essa razão, você pode pensar em CAM como um "software fatiador". Relaciona desenhos e dados em instruções específicas para acionar uma ferramenta automatizada.

Ele usa G-code, 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, levará os motores a mover, quão rápido fazer, e o caminho programado que devem seguir.

O software também verifica erros. Por exemplo, pode avaliar se o modelo tem quaisquer erros geométricos que podem alterar o processo de fabricação. Também gera um toolpath, 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 qualquer operação começar, alturas de perfuração, voltagem e velocidade de corte têm que ser parâmetros ajustados. Diferentes programas podem definir vários parâmetros quando definidos com precisão. Estes parâmetros representam o trabalho dos operadores de máquina tornando muito mais confortável.

3. Componentes de execução do CAM

Software

Software CAM realiza várias tarefas uma vez que os arquivos de design chegam:

• Traduz dados eletrônicos em imagens para verificação, visualização, medição e edição de dados.
• Realiza Verificações de Regras de Design (DRC) comparando a Netlist IPC com dados importados
• Reconhece o formato de dados de perfuração, camadas de arte, Netlist IPC, etc.
• Também verifica a sequência de ordem de camadas.

Pós-processamento

Pós-processador é um sub-programa de software que altera CAM não-gráfico e visual em um controle numérico correto. Também é independente de hardware adaptando toolpath em movimentos ou linguagem legíveis pela máquina. Então, o pós-processador é um driver crucial específico para um mecanismo ou máquina. Algumas máquinas têm movimentos diferentes entre operações, ou começam em locais distintos. O programa CAM analisa o modelo CAD computa o tooling e toolpath corretos, que fresarão as características pretendidas.

Máquinas

Máquinas CAM é o estágio final transformando a matéria-prima em produto acabado. A máquina pode 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. Elas incluem;

• Placa rotativa com o perfil correto
• Placa equipada com um sulco cortado em sua face, que inclui um rolo no seguidor.
• Membro cilíndrico consistindo de uma trilha cortada ao redor de sua superfície
• Cilindro com o perfil correto cortado na extremidade

CAM, como elemento de máquina rotativa, dá movimento oscilante a um seguidor. O CAM e seguidor têm um ponto alto de contato, que então faz um par superior. 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

Software de Design Assistido por Computador (CAD) permite que designers construam modelos em um espaço imaginário. CAD cria modelos físicos bidimensionais e tridimensionais, substituindo a abordagem manual de lápis no papel de design e engenharia.

A maioria dos leitores está familiarizada com o modelo CAD 2D. Desenhos 2D são planos e fornecem dimensões abrangentes, layouts e informações necessárias. Estes tipos de imagens podem ser necessários para várias indústrias, incluindo automotiva, arquitetura. Se você já construiu uma casa, ainda pode lembrar a pequena fortuna que teve que desembolsar para suas plantas baixas. O arquiteto que as projetou sem dúvida usou CAD para criá-las.

Modelos CAD 3D e 3D têm usos similares, 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 grandes ou sua forma geral.

Avanços tecnológicos automatizaram o processo de fabricação com software e envolvimento de robôs. CAD sendo o pilar central destes processos, mudou as regras de engajamento. Indústrias evoluíram seguindo os melhores padrões, e CAD transformou a inovação de PCB.

Netlist CAD

Olhe para seus esquemáticos, pense no que você faria se tivesse que transferir o esquemático para uma ferramenta de layout PCB? Qual é a maneira eficiente de fazer isso? Depois disso, você pode tentar remover os visuais e compartilhar as conexões entre 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 em formatos e a informação que transmitem.

Entender como ler a lista netlist ajudará na solução de erros. Um esquemático e sua netlist andam de mãos dadas. Você pode gerar netlists de esquemáticos ou (planos ou hierárquicos) esquemáticos da netlist. Sobre informação em um esquemático PCB, uma netlist consiste em múltiplas entradas de dados. A Netlist CAD geralmente recebida em vários formatos, incluindo

IPC-D-356

IPC-D-356 é um formato de teste elétrico tradicionalmente projetado para fornecer arquivos Gerber com descrições de Netlist. Agora define um formato Netlist padrão no qual você pode representar informações de teste de placa nua. Significa que é capaz de armazenar instruções coordenadas especificadas e designar PINs. Feito corretamente, IPC-D-356 pode conter toda informação que um sistema de teste possa precisar na realização de uma verificação de placa nua em um único arquivo consistente.

ODB++

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

G-Code

O G-Code "código geométrico" é para máquinas CNC (Controle Numérico). O G Code lida com a comunicação de engrenagens e motores nas máquinas. Eles instruem sobre como operar e completar uma tarefa. Estes comandos impulsionam a máquina seguindo um toolpath específico.

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

G01: Interpolação Linear

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

F20

Em G code, F refere-se a palavras e endereços. F representa a letra, e o endereço é o número seguinte. Um exemplo é quando uma máquina usando unidades imperiais "F20". Comunica ao dispositivo para mover 20 polegadas por minuto.

S500

Em G code, S refere-se a velocidade do fuso (RPM). A palavra representa fuso, seguido por RPMs. Um exemplo é quando você digita "S500", S diz ao fuso para começar a girar, e fará a 500 RPMs.

T01

Inserção manual de uma ferramenta no fuso de fita é possível; você só precisa saber como fazer. Troca de ferramenta é um processo de dois passos em uma fresadora; primeiro, você seleciona a ferramenta T-word, seguida por um número, ex., T01. Então segue a troca de ferramenta, ex., M06. Você também pode colocá-los ou escrevê-los juntos.

Diferenças entre CAM e CAD

Para começar, vamos explorar algumas das similaridades que tanto CAM quanto CAD compartilham.

• Tanto CAM quanto CAD são ferramentas essenciais em fabricação e design. Antes da curta evolução do sistema computacional, desenhistas realizavam papéis críticos de design. Computadores então mudaram o cenário; ambos eram acessíveis e flexíveis.

Estas mudanças permitiram que fabricantes rascunhassem esquemáticos livremente. CAD e CAM são insubstituíveis no campo de design e fabricação.

• CAM é o uso de máquinas controladas por computador e software para automatizar fabricação. CAM auxilia engenheiros e maquinistas na criação ou prototipagem de PCB. CAD tem muitas funções independentes de CAM, mas CAM no geral é dependente de CAD. Sem CAD, CAM pode não existir. Software CAM suporta.

• Tanto CAM quanto CAD são partes críticas de um processo necessário em Engenharia Assistida por Computador (CAE). CAM e CAD renderizam itens em 2D e 3D; ajudam em processamento rápido e produção de todo conceito projetado.

• A similaridade notável entre estes dois sistemas reside no usuário final. Ambos os programas dependem de operadores treinados para instruções para ajustar as specs corretas.

Diferenças

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

• Sistema CAM demanda tanto controle quanto coordenação do processo físico, mão de obra, equipamento e material. Em contraste, CAD envolve conceitos de design de produto e análise.
• CAD requer uso de computador para transformar conceitos de design de produto em designs de engenharia detalhados. O processo envolve a criação de modelos geométricos que passaram por manipulação e análise em profundidade. Por outro lado, CAM requer computadores para auxiliar engenheiros, gerentes e trabalhadores de produção, onde eles automatizam 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 perfuração controlada numericamente e inserção de componentes. Um controlador baseado em computador, no controlador numérico, traduz uma lista de códigos em instruções. As ferramentas de máquina entendem imediatamente as instruções traduzidas.

Preparações antes do processo PCB CAM

A informação mais importante obtida pelo fabricante de PCB é o arquivo Gerber e informação PCB. Formato Gerber é um formato de arquivo de imagem vetorial 2D binário aberto. Indústria de software PCB usa como formato de arquivo padrão para descrever imagens PCB para camadas de cobre, máscaras de solda, lendas, etc.

No processo de operação, engenheiros otimizam arquivos Gerber colocando em mente equipamentos de fábrica disponíveis e poder de processamento. Eles então preparam o manual/instruções de fabricação para atender a capacidade da empresa. A revisão Gerber, fabricação CAM, geralmente leva um dia.

Atualmente, placas rígidas comandam uma participação significativa no mundo PCB. Você também deve notar que IPC6012 é a base para fabricantes realizarem design e processamento de PCB. Então, designers precisam entender vários processos requeridos por plantas de processamento PCB para design PCB.

Para resultado desejado de PCB rígida para fabricantes: largura de linha 3mil, mínimo. Perfuração mecânica 8mil, mínimo laser drill 4mil. BGA distância mínima furo PTH a furo 8mil. O limite no design leva a declínio na taxa de qualificação do produto e aumento de custo. É recomendável que você examine as capacidades do seu fabricante de PCB ideal no mundo do design.

O mínimo projetado de espaçamento de linha, BGA, furo, etc. no diagrama de circuitos afeta o rendimento. Por sua vez, influencia o custo de processamento. Os designs devem ser o maiores possível sob um layout razoável do circuito, um único painel de placa, adequando a linha de produção.

Às vezes fazer PCBs menores não influencia o custo desde o corte de cobre. Você poderia fixar o laminado revestido para reduzir custos. É recomendável que você se comunique com fabricantes de PCB para entender as placas de design. Também, esteja disposto a aceitar orientação para alcançar o máximo uso da placa PCB para reduzir o custo.

PCB CAM–Escolha de design para camada de cobre

Tecnologias PCB evoluíram, e portanto consumidores demandam produtos mais rápidos e robustos. PCBs desenvolveram da camada única tradicional para placas consistindo de duas, seis e quatro. Às vezes, vai até 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. Também significa redução de cross-talk, 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 requisito de camadas de sinal.

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

Nos dielétricos em uma placa de seis camadas, camadas 2 e 4 compõem o núcleo; o pre-peg consiste em camadas dielétricas 1, 3 e 5. O material de pre-peg permanece mais macio que o material do núcleo porque o material tem que esfriar. Placas multicamadas aumentam camadas de cobre e dielétricas na pilha. Em uma PCB de oito camadas, sete linhas dielétricas internas unem as quatro camadas de plano e quatro camadas de sinal. Também, 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

Máscara de solda/stop mask/resistência de solda é um polímero espesso aplicado às trilhas de cobre. Portanto, ajuda a proteger contra oxidação e previne pontes de solda de formar pads de solda próximos e espaçados. Ao contrário, uma ponte de solda é uma conexão elétrica indesejada entre dois condutores através de um pequeno blob de solda.

O líquido epóxi é a resina mais barata e um excelente isolante contra ambientes agressivos. Eles contribuem positivamente para a proteção mecânica das PCBs. Quando Epóxi e Poliuretano são combinados, eles sobem rapidamente em viscosidade até totalmente curados. Outros tipos incluem filme seco fotoimaginável, líquido fotoimaginável, etc.

PCB CAM–Perfuração CNC

Arquivos de perfuração são arquivos CNC usados no controle de máquinas que perfuram furos em PCB. Arquivos de perfuração são como arquivos Gerber pois ambos têm código CNC como base. Mas, arquivos de perfuração incluem comandos extras sobre taxas de avanço que não se aplicam em Gerber. O arquivo de perfuração mais comum é Excellon.

PCB CAM–Serigrafia (Silkscreen)

A serigrafia é uma camada de traço de tinta principalmente para identificar componentes. Também testa pontos, peças de PCB, símbolos de aviso e logos e os aplica no lado do componente. Uma serigrafia detalhada ajuda o fabricante e o engenheiro a identificar ou localizar detalhes. A tinta usada para as marcações é uma tinta epóxi não condutiva e altamente formulada, que pode ser preta, branca ou amarela.

(Utilização de serigrafias na produção de PCB)

Inspeção de acessórios

Classificação de PCB pode cair sob PCB rígida ou flex PCB. PCB rígida também é divisível em três tipos: multicamadas, dupla-face e face única. Você pode classificar ainda PCB em três classes de qualidade: 1, 2 e 3. Onde sob esta classificação, classe 1 apresenta o menor requisito. As diferentes classes de PCB levam a qualidade de PCB em métodos de inspeção, complexidade e teste. PCBs multicamadas e rígidas dupla-face contam para as amplas aplicações em produtos eletrônicos. Flex PCBs, por outro lado, são às vezes aplicadas em circunstâncias excepcionais. Padrões de inspeção de PCB vêm principalmente em vários aspectos:

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

Arquivo de ferramenta de autoria (Netlist IPC)

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

O teste funcional de dados de netlist está no mesmo arquivo, e você pode usar os dados para criar fixações de teste e programar equipamento de teste. Toda informação extra em arquivos readme ajuda a esclarecer os dados de PCB durante o processo de fabricação.

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

Usar CAM tem vários benefícios quando se trata do processamento de componentes usados em empresas de fabricação. Comparado a máquinas operadas manualmente, CAM oferece:

• Múltiplos formatos eletrônicos

• Converter dados inteligentes
• Melhorar fabricabilidade do design
• Verificar função de grade
• Aumentar produtividade
• Fornecer ferramentas essenciais de fabricação e teste

7. Consequências de pular um teste CAM

Teste é vital para montagem de PCB. Sem teste intenso, um circuito de placa PCB inteiro pode desmoronar de mais de uma maneira. Ter seu produto falhar no campo no momento errado pode ter resultados desastrosos para sua empresa. Aqui estão alguns dos mau funcionamentos comuns quando você pula um teste CAM;

• Aumenta a chance de erros na serigrafia
• Aumenta custo e orçamento
• Evita alguns ângulos agudos.

Sistemas CAM são também tão críticos para fabricantes quanto seus equipamentos poderosos. Oficinas de máquinas mundialmente estão colhendo os benefícios de excelente software CAM além de programar seus trabalhos de usinagem resourcefully. Operadores podem, portanto, estruturar sua carga de trabalho, definir toolpath e estimular funções tornando o trabalho fácil. Existem algumas limitações de design para uma máquina habilitada para CAM como.

• São projetadas para uma tarefa particular e não são versáteis.
• Requerem operador qualificado, programadores para rodar
• Também precisam de investimento inicial.

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

(Você provavelmente enfrentará defeitos ao pular teste CAM)

Resumo

Nossa solução de design especialista trabalhará com você para selecionar os melhores sistemas PCB e CAM e implementá-los para combinar com seu ambiente único. Nosso objetivo é fazer benchmark do que fazemos melhorando nosso serviço, processo e procedimentos.

Estamos escalando novas alturas, construindo nossa força e confiança enquanto ganhamos tremenda satisfação de nossa lista de clientes mundial. Nossa equipe apaixonada e dedicada de especialistas é a principal razão de nosso sucesso. Melhoraremos colaborações entre domínios PCB e manteremos conectividade através dos sistemas de hardware eletrônico.