El papel esencial del CAM de PCB en la prototipación moderna

Hay muchas cosas que el software CAM (Fabricación Asistida por Computadora) de PCB puede hacer por usted. El papel más importante es su capacidad para analizar archivos de producción y ayudar en la producción de PCB. No importa en qué proyecto esté trabajando, el diseño de PCB da vida a su circuito electrónico. Pensemos en los avances tecnológicos.

Hemos superado esos días cuando los PCB se diseñaban con cinta de enmascarar o máquinas de montaje superficial programadas. El software de diseño combina la colocación de componentes y el enrutamiento al proceso de diseño de PCB para definir la conectividad eléctrica en una placa de circuito fabricada. Seguro, el enfoque tradicional sigue siendo usable. Pero, ¿por qué lo haría, cuando las herramientas actuales lo hacen mucho más fácil y preciso? Este artículo le guía para saber todo relacionado con cómo el Proceso CAM ayuda en la Prototipación.

（Señal CAM – estilo placa de circuito)

1. ¿Qué es la Fabricación Asistida por Computadora (CAM) de PCB

Para comenzar, la Fabricación Asistida por Computadora (CAM) es la automatización de maquinaria controlada por computadora y software en fabricación. Antes del proveedor correcto de servicios PCB. Afortunadamente, hay varios fabricantes de PCB. El proceso de fabricación de PCB, los fabricantes reciben los archivos de los diseñadores en varios formatos. Estos archivos contienen principalmente información sobre; enrollado de alambre, inserción de componentes, enrutamiento y muchos otros detalles de diseño del PCB requerido.

El software CAM analiza los archivos e identifica el formato. Después de esto, puede reconocer el formato del archivo, datos de taladrado y capas de arte. Así, se verifica y acostumbra a garantizar que los fabricantes construyan la placa según su diseño original al recibir el arte de PCB. Una razón que lo ve como uno de los positivos del sistema. En el análisis, cuando falta un archivo, el proyecto se detiene, requiriendo un DRC extenso. La Verificación de Reglas de Diseño verifica si un diseño cumple con los estándares impuestos para la fabricación.

Los PCB han evolucionado completamente, de piezas de madera a sofisticadas placas verdes. Antes estaban asociados solo con computadoras, y ahora con microelectrónica, todo se está ahogando en PCB. Además de los PCB están en todas partes, en maquinaria industrial como controladores de motor o probadores de carga industriales. Incluso la iluminación en algunos lugares usa PCB.

(un diseñador trabajando en un diseño CAD)

2. CAM de PCB–CAM maneja el contenido

Nuestro mundo está lleno de cosas materiales, ya sean productos, lugares o partes, y CAM lo hace posible. Damos el poder de vuelo a los aviones o el trueno de caballos de fuerza a los automóviles. Siempre que quiera algo hecho y no solo diseñado aproximadamente, CAM es la respuesta.

CAM prepara archivos para producción. Por esa razón, puede pensar en CAM como un "software rebanador". Relaciona dibujos y datos en instrucciones específicas para impulsar una herramienta automatizada.

Usa G-code, un lenguaje de programación generado a partir de un dibujo, para comunicarse con la máquina de control. El código instruye al dispositivo sobre qué hacer. Por ejemplo, guiará a los motores a moverse, qué tan rápido hacerlo y la ruta programada que deben seguir.

El software también verifica errores. Por ejemplo, puede evaluar si el modelo tiene errores geométricos que pueden alterar el proceso de fabricación. También genera una trayectoria de herramienta, un conjunto de coordenadas que la máquina necesita seguir durante el proceso de mecanizado. Un buen ejemplo es establecer una secuencia de corte. Antes de que comiencen cualquier operación, las alturas de perforación, voltaje y velocidad de corte deben ser parámetros ajustados. Diferentes programas pueden establecer varios parámetros cuando se definen con precisión. Estos parámetros representan el trabajo de los operadores de máquina, haciéndolo mucho más cómodo.

3. Componentes de ejecución de CAM

Software

El software CAM realiza varias tareas una vez que llegan los archivos de diseño:

• Traduce datos electrónicos en imágenes para verificación, visualización, medición y edición de datos.
• Realiza las Verificaciones de Reglas de Diseño (DRC) comparando la Netlist IPC con datos importados
• Reconoce el formato de datos de taladrado, capas de arte, Netlist IPC, etc.
• También verifica la secuencia de orden de capas.

Post-procesamiento

El postprocesador es un subprograma de software que altera el sistema CAM no gráfico y visual en un control numérico correcto. También es independiente del hardware adaptando la trayectoria de herramienta en movimientos o lenguaje legibles por máquina. Así, el postprocesador es un controlador crucial específico para un mecanismo o máquina. Algunas máquinas tienen diferentes movimientos entre operaciones, o comienzan en ubicaciones distintas. El programa CAM analiza el modelo CAD computa el utillaje y la trayectoria de herramienta correctos, que fresarán las características previstas.

Maquinaria

La maquinaria CAM es la etapa final transformando la materia prima en un producto terminado. La máquina puede moverse hacia adelante o hacia atrás, creando un movimiento prescrito en el elemento de contacto llamado seguidor. Los movimientos prescritos y el perfil del seguidor determinan la forma de la superficie de contacto del CAM, que puede ser plana o circular.

Hay varias formas de maquinaria CAM. Incluyen:

• Placa giratoria con el perfil correcto
• Placa equipada con una ranura cortada en su cara, que incluye un rodillo en el seguidor.
• Miembro cilíndrico que consiste en una pista cortada alrededor de su superficie
• Cilindro con el perfil correcto cortado en el extremo

CAM, como elemento de máquina rotativa, da movimiento oscilante a un seguidor. El CAM y el seguidor tienen un punto alto de contacto, lo que luego hace una pareja superior. También hay una fuerza externa proporcionada por un resorte que sostiene la conexión entre ellos.

(Un ejemplo de software PCB en uso)

4. CAM de PCB–Diferencia entre CAM y CAD

Introducción a CAD

El software de Diseño Asistido por Computadora (CAD) permite a los diseñadores construir modelos en un espacio imaginario. CAD crea modelos físicos bidimensionales y tridimensionales, reemplazando el enfoque manual de lápiz en papel para diseño e ingeniería.

La mayoría de los lectores están familiarizados con el modelo CAD 2D. Los dibujos 2D son planos y proporcionan dimensiones completas, diseños e información necesaria. Estos tipos de imágenes pueden ser necesarios para varias industrias, incluyendo automotriz, arquitectura. Si alguna vez ha construido una casa, aún puede recordar la pequeña fortuna que tuvo que pagar por sus planos. El arquitecto que los diseñó sin duda usó CAD para crearlos.

Los modelos CAD 3D y 3D tienen usos similares, entonces, ¿dónde está la distinción? Un modelo CAD 3D proporciona mayor profundidad a los componentes y ensamblajes de un objeto físico. Muestra cómo encajan las cosas y sus operaciones, no solo qué tan grandes son o su forma general.

Los avances tecnológicos han automatizado el proceso de fabricación con software e involucramiento de robots. CAD siendo el pilar central de estos procesos, ha cambiado las reglas de compromiso. Las industrias han evolucionado siguiendo los mejores estándares, y CAD ha transformado la innovación de PCB.

Netlist CAD

Mire sus esquemáticos, piense en qué haría si tuviera que transferir el esquemático a una herramienta de diseño PCB. ¿Cuál es la forma eficiente de hacerlo? Después de eso, puede intentar quitar los visuales y compartir las conexiones entre componentes. Si la red es la conexión entre dos computadoras, una netlist es una lista de elementos eléctricos que describen un circuito. Es importante notar que varía en formatos y la información que transmiten.

Entender cómo leer la lista netlist ayudará en la solución de errores. Un esquemático y su netlist van de la mano. Puede generar netlists a partir de esquemáticos o (planos o jerárquicos) esquemáticos a partir de la netlist. Sobre la información en un esquemático PCB, una netlist consiste en múltiples entradas de datos. La Netlist CAD generalmente se recibe en varios formatos, incluyendo

IPC-D-356

IPC-D-356 es un formato de prueba eléctrico tradicionalmente diseñado para suministrar archivos Gerber con descripciones de Netlist. Ahora define un formato Netlist estándar en el que puede representar información de prueba de placa desnuda. Significa que es capaz de almacenar instrucciones coordinadas especificadas y designar PINS. Hecho correctamente, IPC-D-356 puede contener toda la información que un sistema de prueba podría necesitar para realizar una comprobación de placa desnuda en un solo archivo consistente.

ODB++

ODB es un acrónimo de Base de Datos Abierta, un formato de intercambio de datos CAD-a-CAM propietario útil en la fabricación y diseño de dispositivos electrónicos. Su desarrollo acomoda los diseños de placas PCB para transferir información entre fabricación, diseño y herramientas de diseño de diferentes proveedores. Varias empresas fabrican software CAM y CAD. Así que acuerdan un sistema de transferencia de datos de nivel para CAD-CAM, y ODB++ facilita estas transferencias.

G-Code

El G-Code "Código Geométrico" es para máquinas CNC (Control Numérico). El G Code maneja la comunicación de engranajes y motores en la maquinaria. Les instruye sobre cómo operar y completar una tarea. Estos comandos impulsan la máquina siguiendo una trayectoria de herramienta específica.

A primera vista en un archivo G-code, parece complicado, pero en realidad no es tan difícil de entender:

G01: Interpolación Lineal

En primer lugar, este comando de código instruye a la maquinaria a moverse en línea recta a una tasa y velocidad establecidas. Al especificar las posiciones y velocidad, el controlador de la máquina calcula los puntos válidos. Otros códigos individuales van desde G00-G003 y G17-G21.

F20

En G code, F se refiere a palabras y direcciones. F representa la letra, y la dirección es el número siguiente. Un ejemplo es cuando una máquina usando unidades imperiales "F20". Comunica al dispositivo moverse 20 pulgadas por minuto.

S500

En G code, S se refiere a la velocidad del husillo (RPM). La palabra representa husillo, seguido por RPMs. Un ejemplo es cuando escribe "S500", S dice al husillo que comience a girar, y lo hará a 500 RPM.

T01

La inserción manual de una herramienta en la cinta del husillo es posible; solo necesita saber cómo hacerlo. El cambio de herramienta es un proceso de dos pasos en un fresador; primero, selecciona la herramienta T-word, seguido por un número, ej., T01. Luego sigue el cambio de herramienta, ej., M06. También puede ponerlos o escribirlos juntos.

Diferencias entre CAM y CAD

Para comenzar, exploremos algunas de las similitudes que tanto CAM como CAD comparten.

• Tanto CAM como CAD son herramientas esenciales en fabricación y diseño. Antes de la corta evolución del sistema informático, los delineantes realizaban roles de diseño críticos. Las computadoras luego cambiaron el escenario; ambas eran asequibles y flexibles.

Estos cambios permitieron a los fabricantes diseñar esquemáticos libremente. CAD y CAM son irremplazables en el campo del diseño y fabricación.

• CAM es el uso de maquinaria controlada por computadora y software para automatizar la fabricación. CAM asiste a ingenieros y maquinistas en la creación o prototipado de PCB. CAD tiene muchas funciones independientes de CAM, pero CAM en general depende de CAD. Sin CAD, CAM puede no existir. El software CAM soporta.

• Tanto CAM como CAD son partes críticas de un proceso necesario en Ingeniería Asistida por Computadora (CAE). CAM y CAD renderizan elementos en 2D y 3D; ayudan en el procesamiento rápido y producción de cada concepto diseñado.

• La similitud notable entre estos dos sistemas radica en el usuario final. Ambos programas dependen de operadores capacitados para instrucciones que se ajusten a las especificaciones correctas.

Diferencias

Entonces, ¿cuáles son las diferencias significativas entre CAM y CAD?

• El sistema CAM demanda tanto control como coordinación del proceso físico, mano de obra, equipo y material. En contraste, CAD involucra conceptos de diseño de producto y análisis.
• CAD requiere uso de computadora para transformar conceptos de diseño de producto en diseños de ingeniería detallados. El proceso implica la creación de modelos geométricos que han sufrido manipulación y análisis en profundidad. Por otro lado, CAM requiere computadoras para asistir a ingenieros, gerentes y trabajadores de producción, donde automatizan trabajos de producción controlando máquinas y sistemas.

5. Diagrama esquemático de salida de datos CAM de PCB

CAM soporta producción y prototipado. El objetivo principal es taladrado controlado numéricamente e inserción de componentes. Un controlador basado en computadora, en el controlador numérico, traduce una lista de códigos en instrucciones. Las herramientas de máquina entienden inmediatamente las instrucciones traducidas.

Preparaciones antes del proceso CAM de PCB

La información más importante obtenida por el fabricante de PCB es el archivo Gerber e información del PCB. El formato Gerber es un formato de archivo de imagen vectorial 2D binario abierto. La industria de software PCB lo usa como formato de archivo estándar para describir imágenes de PCB para capas de cobre, máscaras de soldadura, leyendas, etc.

En el proceso de operación, los ingenieros optimizan archivos Gerber teniendo en cuenta el equipo de fábrica disponible y la potencia de procesamiento. Luego preparan el manual/instrucciones de fabricación para adaptarse a la capacidad de la empresa. La revisión de Gerber, fabricación CAM, usualmente toma un día.

Actualmente, las placas rígidas dominan una participación significativa en el mundo PCB. También debe notar que IPC6012 es la base para que los fabricantes lleven a cabo el diseño y procesamiento de PCB. Así que los diseñadores necesitan entender varios procesos requeridos por las plantas de procesamiento de PCB para el diseño de PCB.

Para el resultado deseado de PCB rígido para fabricantes: ancho de línea 3mil, mínimo. Taladro mecánico 8mil, mínimo taladro láser 4mil. Distancia mínima entre orificios PTH BGA 8mil. El límite en el diseño conduce a una disminución en la tasa de calificación del producto y aumento de costos. Es recomendable que examine las capacidades de su fabricante de PCB ideal en el mundo del diseño.

El mínimo diseñado de espaciado de línea, BGA, orificio, etc. en el diagrama de circuitos afecta el rendimiento. A su vez, influye en el costo de procesamiento. Los diseños deben ser lo más grandes posible bajo un diseño razonable del circuito, un solo panelizado, adaptándose a la línea de producción.

A veces, hacer PCB más pequeños no influye en el costo ya que el corte de cobre. Podría fijar el laminado revestido de cobre para reducir costos. Es recomendable que se comunique con fabricantes de PCB para entender el diseño de placas. También, esté dispuesto a aceptar orientación para lograr el máximo uso de la placa PCB para reducir el costo.

CAM de PCB–Elección de diseño para la capa de cobre

Las tecnologías PCB han evolucionado, y por tanto los consumidores demandan productos más rápidos y robustos. Los PCB han evolucionado desde la capa única tradicional a placas que consisten en dos, seis y cuatro. A veces, llega hasta doce a dieciséis capas de dieléctricos y conductores.

Entonces, ¿por qué debería aumentar el número de capas? Más capas significan que la placa aumenta su capacidad para distribuir energía. También significa reducción de diafonía, soporte de señales de alta velocidad y reducción de interferencia electromagnética. Por lo tanto, el número de capas depende de las frecuencias de operación, aplicación, densidad de pines y requerimiento de capas de señal.

Una pila de dos capas capa 1/capa superior funciona como capa de señal. Con una pila de cuatro capas, capas 1 y 4/ superior e inferior funcionan como capas de señal, capas 2 y 3 sirven como planos. En una capa de prepreg, una dos o más placas de doble cara y úselas como dieléctrico entre capas. El PCB de seis capas añade dos capas de cobre más; la quinta y segunda capas sirven como planos, y capas 1,3,4 y 6 funcionan como capas de señal.

En cuanto a los dieléctricos en una placa de seis capas, capas 2 y 4 forman el núcleo; el prepreg consiste en capas dieléctricas 1, 3 y 5. El material de prepreg permanece más suave que el material del núcleo porque el material tiene que enfriarse. Las placas multicapa aumentan capas de cobre y dieléctricos en la pila. En un PCB de ocho capas, siete filas dieléctricas internas unen las cuatro capas de plano y cuatro capas de señal. Además, placas de 10 y 12 capas añaden el número de capas dieléctricas, aumentan el número de capas de señal y mantienen las cuatro capas.

CAM de PCB–Archivo de máscara de soldadura

Máscara de soldadura/máscara de parada de soldadura/resistencia de soldadura es un polímero grueso aplicado a las trazas de cobre. Por lo tanto, ayuda a proteger contra la oxidación y previene la formación de puentes de soldadura entre almohadillas de soldadura estrechamente espaciadas. Por el contrario, un puente de soldadura es una conexión eléctrica no deseada entre dos conductores a través de un pequeño bulto de soldadura.

El líquido epoxi es la resina más barata y un excelente aislante contra entornos agresivos. Contribuyen positivamente a la protección mecánica de los PCB. Cuando Epoxi y Poliuretano se combinan, suben rápidamente en viscosidad hasta curarse completamente. Otros tipos incluyen película seca fotoimagenable, líquido fotoimagenable, etc.

CAM de PCB–Taladrado CNC

Los archivos de taladrado son archivos CNC usados en controlar máquinas que taladran orificios en PCB. Los archivos de taladrado son como archivos Gerber ya que ambos tienen código CNC como base. Pero, los archivos de taladrado incluyen comandos extra sobre tasas de avance que no aplican en Gerber. El archivo de taladrado más común es Excellon.

CAM de PCB–Serigrafía

La serigrafía es una capa de tinta principalmente para identificar componentes. También prueba puntos, partes de PCB, símbolos de advertencia, logotipos y los aplica en el lado del componente. Una serigrafía detallada ayuda al fabricante y al ingeniero a identificar o localizar detalles. La tinta usada para las marcas es una tinta epoxi no conductora y altamente formulada, que puede ser negra, blanca o amarilla.

(Utilización de serigrafías en producción PCB)

Inspección de accesorios

La clasificación de PCB puede caer bajo PCB rígido o PCB flexible. PCB rígido también es divisible en tres tipos: multicapa, doble cara y una cara. Puede clasificar aún más PCB en tres clases de calidad: 1, 2 y 3. Donde bajo esta clasificación, la clase 1 presenta el requisito más bajo. Las diferentes clases de PCB llevan a calidad de PCB en métodos de inspección, complejidad y prueba. PCB multicapa y rígidos de doble cara cuentan para las amplias aplicaciones en productos electrónicos. PCB flexibles, por otro lado, a veces se aplican en circunstancias excepcionales. Los estándares de inspección de PCB principalmente vienen en varios aspectos:

• Estándares hechos por países
• Estándares militares dependiendo de países
• Estándares industriales
• Operaciones de inspección por proveedor de dispositivos
• Marcados en el proceso de diseño de diseño PCB

Archivo de herramienta de autor (Netlist IPC)

La parte final del proceso de fabricación de PCB es inspección y prueba. El BOM presenta diferentes archivos usados para la última programación de inspección de equipos. Por lo tanto, presenta los datos en el mismo archivo con un IPC-2581.

La prueba funcional de datos de netlist está en el mismo archivo, y puede usar los datos para crear accesorios de prueba y programar equipos de prueba. Toda la información extra en archivos readme ayuda a clarificar los datos de PCB durante el proceso de fabricación.

6. Cosas que CAM puede ayudarle/por qué deberíamos usar CAM

Usar CAM tiene varios beneficios cuando se trata del procesamiento de componentes usados en empresas de fabricación. Comparado con maquinaria operada manualmente, CAM ofrece:

• Múltiples formatos electrónicos

• Convertir datos inteligentes
• Mejorar la fabricabilidad del diseño
• Verificar la función de cuadrícula
• Aumentar la productividad
• Proporcionar herramientas esenciales de fabricación y prueba

7. Consecuencias de omitir una prueba CAM

La prueba es vital para el montaje de PCB. Sin pruebas intensas, una placa de circuito PCB completa puede desmoronarse de más de una manera. Que su producto falle en el campo en el momento equivocado puede tener resultados desastrosos para su empresa. Aquí hay algunos fallos comunes cuando omite una prueba CAM:

• Aumentar la posibilidad de errores en la serigrafía
• Aumentar costo y cotización
• Evitar algunos ángulos agudos.

Los sistemas CAM son también tan críticos para los fabricantes como su poderoso equipo. Talleres de maquinaria en todo el mundo están cosechando los beneficios de excelente software CAM más allá de programar recursosamente sus trabajos de mecanizado. Los operadores pueden, por lo tanto, estructurar su carga de trabajo, establecer trayectoria de herramienta y estimular funciones haciendo el trabajo fácil. Hay algunas limitaciones de diseño para una máquina habilitada para CAM como.

• Están diseñadas para una tarea particular y no son versátiles.
• Requieren un operador capacitado, programadores para ejecutar
• También necesitan una inversión inicial.

Sin embargo, una vez en su lugar, potencialmente le ahorrarán tiempo y eficiencia, aumentando costos, y ahorrándole miles.

(Probablemente enfrentará defectos al omitir la prueba CAM)

Resumen

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