L'importance du processus PCB CAM dans le prototypage

Il y a beaucoup de choses que le logiciel PCB CAM (Computer-Aided Manufacturing) peut faire pour vous. Le rôle le plus important est sa capacité à analyser les dossiers de production et à aider à la production de PCB. Quel que soit le projet sur lequel vous travaillez, la conception de circuits imprimés donne vie à votre circuit électronique. Pensons aux avancées technologiques.

Nous avions dépassé ces jours où les PCB étaient disposés avec du ruban adhésif ou des machines de montage en surface programmées. Le logiciel de mise en page combine le placement et le routage des composants vers le processus de conception de PCB pour définir la connectivité électrique sur une carte de circuit imprimé fabriquée. Bien sûr, l'approche traditionnelle est toujours utilisable. Mais pourquoi le feriez-vous, alors que les outils actuels rendent cela beaucoup plus facile et plus précis ? Cet article vous guide pour tout savoir sur l'aide de CAM Process dans le prototypage.

(Signe CAM - style circuit imprimé)

1. Qu'est-ce que la fabrication assistée par ordinateur (FAO) de PCB

Pour commencer, la fabrication assistée par ordinateur (CAM) est l'automatisation des machines et des logiciels contrôlés par ordinateur dans la fabrication. Avant le bon fournisseur de services PCB. Heureusement, il existe différents processus de fabrication de PCB, les fabricants reçoivent les fichiers des concepteurs dans différents formats. Ces fichiers contiennent principalement des informations sur ; enroulement de fil, insertion de composants, routage et de nombreux autres détails de conception du PCB requis.

Le logiciel CAM analyse les fichiers et identifie le format. Après cela, vous pouvez reconnaître le format de fichier, les données de forage et les calques d'illustration. Ainsi, il est vérifié et habitué à garantir que les fabricants construisent la carte conformément à sa conception originale lors de la réception des illustrations de PCB. Une raison qui le voit est l'un des points positifs du système. A l'analyse, lorsqu'un dossier manque, le projet s'arrête, nécessitant un DRC approfondi. La vérification des règles de conception vérifie si une conception répond aux normes imposées pour la fabrication.

Les PCB ont complètement évolué, passant de morceaux de bois à des panneaux verts sophistiqués. Ils étaient auparavant associés uniquement aux ordinateurs, et maintenant avec la microélectronique, tout se noie dans les PCB. Outre les PCB, ils sont partout, dans les machines industrielles telles que les contrôleurs de moteurs ou les testeurs de charge industriels. Même l'éclairage à certains endroits utilise des PCB.

(un concepteur travaillant sur une conception CAO)

2. PCB CAM –CAM gère le contenu

Notre monde regorge de choses matérielles, qu'il s'agisse de produits, de lieux ou de pièces, et la FAO rend cela possible. Nous donnons la puissance du vol aux avions ou le tonnerre des chevaux-vapeur aux automobiles. Chaque fois que vous voulez que quelque chose soit fait et non grossièrement conçu, CAM est la réponse.

CAM prépare les fichiers pour la production. Pour cette raison, vous pouvez considérer CAM comme un "logiciel de découpage". Il relie les dessins et les données dans des instructions spécifiques pour piloter un outil automatisé.

Il utilise le G-code, un langage de programmation généré à partir d'un dessin, pour communiquer avec la machine de contrôle. Le code indique à l'appareil ce qu'il doit faire. Par exemple, cela conduira les moteurs à se déplacer, à quelle vitesse le faire et le chemin programmé qu'ils doivent suivre.

Le logiciel vérifie également les erreurs. Par exemple, il peut évaluer si le modèle comporte des erreurs géométriques susceptibles d'altérer le processus de fabrication. Il génère également un parcours d'outil, un ensemble de coordonnées que la machine doit suivre pendant le processus d'usinage. Un bon exemple est la définition d'une séquence de coupe. Avant le début de toute opération, les hauteurs de perçage, la tension et la vitesse de coupe doivent être réglées. Différents programmes peuvent définir divers paramètres lorsqu'ils sont définis avec précision. Ces paramètres décrivent le travail des opérateurs de la machine en le rendant beaucoup plus confortable.

3. Composants d'exécution CAM

Logiciel

Le logiciel de FAO effectue plusieurs tâches une fois les fichiers de conception reçus :

• Il traduit les données électroniques en images pour vérifier, visualiser, mesurer et modifier les données.
• Effectue les vérifications des règles de conception (DRC) en comparant la Netlist IPC aux données importées
• Il reconnaît les données de forage, les couches d'illustrations, le format IPC Netlist, etc.
• Il vérifie également la séquence d'ordre des calques.

Post-traitement

Le post-processeur est un sous-programme logiciel qui transforme le système CAM non graphique et visuel en une commande numérique correcte. Il est également indépendant du matériel adaptant le parcours d'outil dans des mouvements ou un langage lisibles par machine. Ainsi, le post-processeur est un pilote crucial spécifique à un mécanisme ou à une machine. Certaines machines ont des mouvements différents entre les opérations ou elles démarrent à des endroits distincts. Le programme CAM analyse le modèle CAO et calcule l'outillage et le parcours d'outil corrects, qui fraiseront les caractéristiques souhaitées.

Machines

Les machines CAM sont l'étape finale de la transformation de la matière première en produit fini. La machine peut avancer ou reculer, créant un mouvement prescrit dans l'élément de contact appelé suiveur. Les mouvements prescrits et le profil du fouillot déterminent la forme de la surface de contact CAM, qui peut être plate ou circulaire.

Il existe différentes formes de machines FAO. Ils comprennent;

• Plaque tournante avec le bon profil
• Plaque munie d'une rainure taillée sur sa face, qui comporte un galet sur le fouillot.
• Elément cylindrique constitué d'une piste découpée autour de sa surface
• Cylindre avec le profil correct coupé à l'extrémité

CAM, en tant qu'élément de machine rotatif, donne un mouvement oscillant à un suiveur. Le CAM et le suiveur ont un point de contact élevé, qui forme alors une paire plus élevée. Il existe également une force externe fournie par un ressort qui maintient la connexion entre eux.

(Un exemple de logiciel PCB utilisé)

4. PCB CAM –Différence entre CAM et CAD

Introduction à la CAO

Un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) permet aux concepteurs de construire des modèles dans un espace imaginaire. La CAO crée des modèles physiques bidimensionnels et tridimensionnels, remplaçant le crayon manuel sur papier approche la conception et l'ingénierie.

La plupart des lecteurs connaissent le modèle CAO 2D. Les dessins 2D sont plats et fournissent des dimensions complètes, des dispositions et des informations nécessaires. Ces types d'images peuvent être nécessaires pour diverses industries, notamment l'automobile, l'architecture. Si vous avez déjà construit une maison, vous vous souvenez encore de la petite fortune que vous avez dû débourser pour vos plans d'étage. L'architecte qui les a conçus a sans aucun doute utilisé la CAO pour les créer.
Les modèles CAO 3D et 3D ont des usages similaires, alors où est la distinction ? Un modèle CAO 3D fournit une plus grande profondeur aux composants et aux assemblages d'un objet physique. Il montre comment les choses s'emboîtent et leurs opérations, pas seulement leur taille ou leur forme générale.

Les progrès technologiques ont automatisé le processus de fabrication avec l'implication de logiciels et de robots. La CAO étant le pilier central de ces processus, a changé les règles d'engagement. Les industries ont évolué en suivant les meilleures normes et la CAO a transformé l'innovation des PCB.

Netlist CAO

Regardez vos schémas, pensez à ce que vous feriez si vous deviez transférer le schéma dans un outil de mise en page de PCB ? Quelle est la manière efficace de le faire ? Après cela, vous pouvez essayer de supprimer les visuels et de partager les connexions entre les composants. Si le net est la connexion entre deux ordinateurs, une netlist est une liste d'éléments électriques qui décrivent un circuit. Il est important de noter qu'il varie selon les formats et les informations qu'ils véhiculent.

Comprendre comment lire la liste netlist aidera à résoudre les erreurs. Un schéma et sa netlist vont de pair. Vous pouvez générer des netlists à partir de schémas ou de schémas (plats ou hiérarchiques) à partir de la netlist. À propos des informations dans un schéma PCB, une netlist se compose de plusieurs entrées de données. La netlist CAO est généralement reçue sous plusieurs formats, y compris

IPC-D-356

IPC-D-356 est un format de test électrique traditionnellement conçu pour fournir des fichiers Gerber avec des descriptions Netlist. Il définit maintenant un format Netlist standard sur lequel vous pouvez représenter les informations de test de la carte nue. Cela signifie qu'il est capable de stocker des instructions coordonnées spécifiées et de désigner des codes PIN. Bien fait, IPC-D-356 peut contenir toutes les informations dont un système de test pourrait avoir besoin pour effectuer une vérification de la carte nue dans un seul fichier cohérent.

ODB++

ODB est l'acronyme de Open Database, un format propriétaire d'échange de données CAD-to-CAM qui est utile dans la fabrication et la conception d'appareils électroniques. Son développement s'adapte aux conceptions de cartes PCB pour transférer des informations entre les outils de fabrication, de conception et de conception de différents fournisseurs. Diverses entreprises fabriquent des logiciels de FAO et de CAO. Ainsi, ils s'accordent sur un système de transfert de données de niveau pour CAD-CAM, et ODB++ facilite ces transferts.

Code G

Le G-Code « Code géométrique » est destiné aux machines à commande numérique (commande numérique). Le code G gère la communication des engrenages et des moteurs dans les machines. Ils lui expliquent comment opérer et accomplir une tâche. Ces commandes pilotent la machine en suivant une trajectoire d'outil spécifique.

À première vue, sur un fichier G-code, cela semble compliqué, mais en réalité, ce n'est pas si difficile à comprendre :

G01 :Interpolation linéaire

En premier lieu, cette commande de code ordonne à la machine de se déplacer en ligne droite à une cadence et à une vitesse définies. En spécifiant les positions et la vitesse, le contrôleur de la machine calcule les points valides. Les autres codes individuels vont de G00-G003 et G17-G21.

F20

En code G, F fait référence aux mots et aux adresses. F représente la lettre et l'adresse est le numéro suivant. Un exemple est lorsqu'une machine utilise les unités impériales "F20". Il communique à l'appareil pour se déplacer de 20 pouces par minute.

S500

En code G, S fait référence à la vitesse de broche (RPM). Le mot représente la broche, suivi de RPM. Par exemple, lorsque vous tapez "S500", S indique à la broche de commencer à tourner, et elle le fera à 500 tr/min.

T01

L'insertion manuelle d'un outil dans le ruban de la broche est possible ; vous avez seulement besoin de savoir comment le faire. Le changement d'outil est un processus en deux étapes sur une fraiseuse ; d'abord, vous sélectionnez l'outil T-word, suivi d'un nombre, par exemple, T01. Vient ensuite le changement d'outil, par exemple M06. Vous pouvez également les mettre ou les écrire ensemble.

Différences entre FAO et CAO

Pour commencer, explorons certaines des similitudes que partagent la FAO et la CAO.

• La FAO et la CAO sont des outils essentiels dans la fabrication et la conception. Avant la courte évolution du système informatique, les dessinateurs remplissaient des rôles de conception critiques. Les ordinateurs ont alors changé le scénario; ils étaient à la fois abordables et flexibles.

Ces changements ont permis aux fabricants de rédiger librement des schémas. La CAO et la FAO sont irremplaçables dans le domaine de la conception et de la fabrication.

• CAM est l'utilisation de machines et de logiciels contrôlés par ordinateur pour automatiser la fabrication. CAM assiste les ingénieurs et les machinistes dans la création ou le prototypage de PCB. La CAO a de nombreuses fonctions indépendantes de la FAO, mais la FAO dans l'ensemble dépend de la CAO. Sans CAD, CAM peut ne pas exister. Le logiciel CAM prend en charge.

• La FAO et la CAO sont des éléments essentiels d'un processus nécessaire en ingénierie assistée par ordinateur (IAO). éléments de rendu CAM et CAD en 2D et 3D ; ils contribuent au traitement et à la production rapides de chaque concept conçu.

• La similitude notable entre ces deux systèmes réside dans l'utilisateur final. Les deux programmes dépendent d'opérateurs formés pour obtenir des instructions afin d'adapter les spécifications correctes.

Différences

Alors, quelles sont les différences significatives entre CAM et CAD ?

• Le système FAO exige à la fois le contrôle et la coordination du processus physique, de la main-d'œuvre, de l'équipement et du matériel. En revanche, la CAO implique des concepts et des analyses de conception de produits.
• La CAO nécessite l'utilisation d'un ordinateur pour transformer les concepts de conception de produits en conceptions techniques détaillées. Le processus implique la création de modèles géométriques qui ont subi des manipulations et des analyses approfondies. D'autre part, la FAO nécessite des ordinateurs pour aider les ingénieurs, les gestionnaires et les ouvriers de production, grâce auxquels ils automatisent les tâches de production en contrôlant les machines et les systèmes.

5. Schéma de principe de la sortie de données PCB CAM

La FAO prend en charge la production et le prototypage. L'objectif principal est le perçage et l'insertion de composants à commande numérique. Un contrôleur informatisé, dans le contrôleur numérique, traduit une liste de codes en instructions. Les machines-outils comprennent immédiatement les instructions traduites.

Préparations avant le processus PCB CAM

Les informations les plus importantes obtenues par le fabricant de PCB sont le fichier Gerber et les informations sur le PCB. Le format Gerber est un format de fichier d'image vectorielle 2D binaire ouvert. L'industrie des logiciels PCB l'utilise comme format de fichier standard pour décrire les images PCB pour les couches de cuivre, les masques de soudure, les légendes, etc.

Dans le processus d'exploitation, les ingénieurs optimisent les fichiers Gerber en tenant compte de l'équipement d'usine disponible et de la puissance de traitement. Ils préparent ensuite le manuel/les instructions de fabrication en fonction des capacités de l'entreprise. L'examen Gerber, fabrication CAM, prend généralement une journée.

Actuellement, les cartes rigides occupent une place importante dans le monde des PCB. Vous devez également noter que IPC6012 est la base permettant aux fabricants de réaliser la conception et le traitement des PCB. Ainsi, les concepteurs doivent comprendre plusieurs processus requis par les usines de traitement de PCB pour la conception de PCB.

Pour le résultat PCB rigide souhaité pour les fabricants :largeur de ligne 3 mil, minimum. Foret de taille mécanique 8 mil, foret laser minimum 4 mil. BGA minimum PTH trou à trou distance 8mil. La limite de conception entraîne une baisse du taux de qualification des produits et une augmentation des coûts. Il est recommandé d'examiner les capacités de votre fabricant de PCB idéal dans le monde de la conception.

Le minimum conçu de l'espacement des lignes, du BGA, du trou, etc. sur le schéma des circuits affecte le rendement. À son tour, cela influence le coût de traitement. Les conceptions doivent être aussi grandes que possible sous une disposition raisonnable du circuit, une seule carte en panneaux, adaptée à la chaîne de production.

Parfois, la fabrication de circuits imprimés plus petits n'influence pas le coût depuis la découpe du cuivre. Vous pouvez réparer le stratifié Clad pour réduire les coûts. Il est recommandé de communiquer avec les fabricants de PCB pour comprendre les cartes de conception. Soyez également prêt à accepter des conseils pour utiliser au maximum la carte PCB afin de réduire les coûts.

PCB CAM –Choix de conception pour la couche de cuivre

Les technologies PCB ont évolué et les consommateurs exigent donc des produits plus rapides et plus robustes. Les PCB sont passés de la simple couche traditionnelle aux cartes composées de deux six et quatre. Pourtant, parfois, cela va jusqu'à douze à seize couches de diélectriques et de conducteurs.

Alors, pourquoi le nombre de couches devrait-il augmenter ? Plus de couches signifient que la carte augmente sa capacité à distribuer la puissance. Cela signifie également une diaphonie réduite, une prise en charge des signaux à grande vitesse et une réduction des interférences électromagnétiques. Par conséquent, le nombre de couches dépend des fréquences de fonctionnement, de l'application, de la densité des broches et des exigences des couches de signal.

Un empilement à deux couches couche 1/couche supérieure fonctionne comme une couche de signal. Avec une pile à quatre couches, les couches 1 et 4/les couches supérieure et inférieure fonctionnent comme couches de signal, les couches 2 et 3 servent de plans. Dans une couche pré-chevillée, collez deux panneaux double face ou plus et utilisez-les comme diélectrique entre les couches. Le circuit imprimé à six couches ajoute deux couches de cuivre supplémentaires ; les cinquième et deuxième couches servent de plans et les couches 1, 3, 4 et 6 fonctionnent comme des couches de signal.

Sur les diélectriques d'une carte à six couches, les couches 2 et 4 constituent le noyau ; le pré-pion est constitué des couches diélectriques 1, 3 et 5. Le matériau du pré-pion reste plus mou que le matériau de l'âme car le matériau doit refroidir. Les cartes multicouches augmentent les couches de cuivre et de diélectrique sur l'empilement. Dans un circuit imprimé à huit couches, sept rangées diélectriques internes relient les quatre couches planes et les quatre couches de signal. De plus, les cartes à 10 et 12 couches ajoutent le nombre de couches diélectriques, augmentent le nombre de couches de signal et conservent les quatre couches.

PCB CAM –Fichier de masque de soudure

Le masque de soudure/masque d'arrêt de soudure/résine de soudure est un polymère épais appliqué sur les traces de cuivre. Par conséquent, il aide à le protéger contre l'oxydation et empêche les ponts de soudure de former des plots de soudure rapprochés et espacés. Au contraire, un pont de soudure est une connexion électrique indésirable entre deux conducteurs à travers une petite goutte de soudure.

L'époxy liquide est la résine la moins chère et un excellent isolant contre les environnements agressifs. Ils contribuent positivement à la protection mécanique des PCB. Lorsque l'époxy et le polyuréthane sont combinés, ils montent rapidement en viscosité jusqu'à ce qu'ils soient complètement guéris. D'autres types incluent la photo à film sec, la photo liquide, etc.

PCB CAM –Perçage CNC

Les fichiers de perçage sont des fichiers CNC utilisés dans le contrôle des machines qui forent des trous de PCB. Les fichiers de forage sont comme les fichiers Gerber car ils ont tous deux un code CNC comme base. Cependant, les fichiers d'exploration incluent des commandes supplémentaires sur les taux d'alimentation qui ne s'appliquent pas dans Gerber. Le fichier de forage le plus courant est Excellon.

PCB CAM –Sérigraphie

La sérigraphie est une couche de trace d'encre principalement destinée à identifier les composants. Il teste également les points, les pièces de PCB, les symboles d'avertissement et les logos et les applique sur le côté du composant. Une sérigraphie détaillée aide le fabricant et l'ingénieur à identifier ou localiser les détails. L'encre utilisée pour les marquages ​​est une encre époxy non conductrice et hautement formulée, qui peut être noire, blanche ou jaune.

(Utilisation des sérigraphies dans la production de PCB)

Inspection des accessoires

La classification des PCB peut relever des PCB rigides ou des PCB flexibles. Le PCB rigide est également divisé en trois types :multicouche, double face et simple face. Vous pouvez en outre classer les PCB en trois classes de qualité :1, 2 et 3. Selon cette classification, le cours 1 présente l'exigence la plus basse. Les différentes classes de PCB conduisent à la qualité des PCB dans les méthodes d'inspection, la complexité et les tests. Les PCB double face multicouches et rigides représentent les nombreuses applications dans les produits électroniques. Les circuits imprimés flexibles, en revanche, sont parfois utilisés dans des circonstances exceptionnelles. Les normes d'inspection des PCB se présentent principalement sous plusieurs aspects :

• Normes établies par les pays
• Normes militaires selon les pays
• Normes industrielles
• Opérations d'inspection par fournisseur d'appareils
• Marqué sur la conception du processus de conception du circuit imprimé

Fichier d'outil de création (netlist IPC)

La dernière partie du processus de fabrication des PCB est l'inspection et les tests. La nomenclature comporte différents fichiers utilisés pour la programmation de la dernière inspection des équipements. Par conséquent, vous présentez les données dans le même fichier avec un IPC-2581.

Le test fonctionnel des données de la netlist se trouve dans le même fichier et vous pouvez utiliser les données pour créer des appareils de test et programmer des équipements de test. Toutes les informations supplémentaires dans les fichiers Lisez-moi aident à clarifier les données du PCB pendant le processus de fabrication.

6. Ce que CAM peut vous aider/pourquoi devrions-nous utiliser CAM

L'utilisation de la FAO présente divers avantages en ce qui concerne le traitement des composants utilisés dans les entreprises de fabrication. Par rapport aux machines à commande manuelle, la FAO offre :

• Plusieurs formats électroniques

• Convertir les données intelligentes
• Améliorer la fabricabilité de la conception
• Vérifiez la fonction de grille
• Augmenter la productivité
• Fournir des outils de fabrication et de test essentiels

7. Conséquences de sauter un test CAM

Les tests sont vitaux pour l'assemblage des PCB. Sans tests intensifs, une carte de circuit imprimé entière peut s'effondrer de plusieurs manières. L'échec de votre produit sur le terrain au mauvais moment peut avoir des conséquences désastreuses pour votre entreprise. Voici quelques-uns des dysfonctionnements courants lorsque vous sautez un test CAM ;

• Augmente le risque d'erreurs sur la sérigraphie
• Augmenter les coûts et les devis
• Évitez les angles vifs.

Les systèmes de FAO sont également aussi critiques pour les fabricants que leurs équipements puissants. Les ateliers d'usinage du monde entier profitent des avantages d'un excellent logiciel de FAO au-delà de la programmation ingénieuse de leurs travaux d'usinage. Les opérateurs peuvent donc structurer leur charge de travail, définir des trajectoires d'outil et stimuler des fonctions facilitant le travail. Il existe certaines limitations de conception pour une machine compatible CAM.

• Ils sont conçus pour une tâche particulière et ne sont pas polyvalents.
• Nécessite un opérateur qualifié, des programmeurs pour fonctionner
• Ils ont également besoin d'un investissement initial.

Cependant, une fois en place, ils vous feront potentiellement gagner du temps et de l'efficacité, augmenteront les coûts et vous feront économiser des milliers de dollars.

(Vous rencontrerez probablement des défauts en sautant le test CAM)

Résumé

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