La importancia del proceso CAM de PCB en la creación de prototipos

Hay muchas cosas que el software PCB CAM (Fabricación asistida por computadora) puede hacer por usted. La función 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 le da vida a su circuito electrónico. Pensemos en los avances tecnológicos.

Habíamos superado esos días en los que las PCB se colocaban con cinta adhesiva o máquinas de montaje superficial programadas. El software de diseño combina la ubicación y el enrutamiento de componentes con el proceso de diseño de PCB para definir la conectividad eléctrica en una placa de circuito fabricada. Claro, el enfoque tradicional todavía es utilizable. Pero, ¿por qué lo haría, cuando las herramientas actuales lo hacen mucho más fácil y preciso? Este artículo te orienta a conocer todo lo relacionado a cómo el Proceso CAM ayuda en la Prototipado.

(Señal CAM - estilo de placa de circuito)

1. ¿Qué es la fabricación asistida por computadora (CAM) de PCB?

Para empezar, la fabricación asistida por computadora (CAM) es la automatización de maquinaria y software controlados por computadora en la fabricación. Antes del proveedor de servicios de PCB correcto. Afortunadamente, hay varios procesos de fabricación de PCB, los fabricantes reciben los archivos de los diseñadores en varios formatos. Estos archivos contienen principalmente información sobre; envoltura de cables, inserción de componentes, enrutamiento y muchos otros detalles de diseño de la PCB requerida.

El software CAM analiza los archivos e identifica el formato. Después de esto, puede reconocer el formato de archivo, los datos de perforación y las capas de ilustraciones. Por lo tanto, se verifica y se acostumbra a garantizar que los fabricantes construyan la placa de acuerdo con su diseño original al recibir el diseño de PCB. Una razón que lo ve es uno de los positivos del sistema. En el análisis, cuando falta un archivo, el proyecto se detiene, lo que requiere un DRC extenso. Design Rule Checking verifica si un diseño cumple con los estándares impuestos para la fabricación.

Los PCB han evolucionado por completo, desde piezas de madera hasta sofisticados tableros verdes. Anteriormente estaban asociados solo con computadoras, y ahora con microelectrónica, todo se está ahogando en PCB. Aparte de los PCB, están en todas partes, en maquinaria industrial como controladores de motores o probadores de carga industriales. Incluso la iluminación en algunos lugares usa PCB.

(un diseñador trabajando en un diseño CAD)

2. CÁMARA DE PCB –CAM maneja el contenido

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

CAM prepara los archivos para la producción. Por esa razón, puede pensar en CAM como un "software de corte". Relaciona dibujos y datos en instrucciones específicas para manejar una herramienta automatizada.

Utiliza código G, un lenguaje de programación generado a partir de un dibujo, para comunicarse con la máquina de control. El código le indica al dispositivo qué hacer. Por ejemplo, indicará el movimiento de los motores, la velocidad a la que deben hacerlo y la ruta programada que deben seguir.

El software también comprueba si hay errores. Por ejemplo, puede evaluar si el modelo tiene algún error geométrico que pueda alterar el proceso de fabricación. También genera una trayectoria, un conjunto de coordenadas que la máquina debe seguir durante el proceso de mecanizado. Un buen ejemplo es establecer una secuencia de corte. Antes de que comience cualquier operación, se deben ajustar los parámetros de altura de perforación, voltaje y velocidad de corte. Diferentes programas pueden establecer varios parámetros cuando se definen con precisión. Estos parámetros representan el trabajo de los operadores de la máquina haciéndolo mucho más cómodo.

3. Componentes rodantes CAM

Software

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

• Traduce datos electrónicos en imágenes para verificar, ver, medir y editar datos.
• Realiza las comprobaciones de reglas de diseño (DRC) comparando la lista de redes de IPC con los datos importados
• Reconoce los datos de perforación, capas de ilustraciones, IPC Netlist, formato etc.
• También verifica la secuencia de orden de las capas.

Procesamiento posterior

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

Maquinaria

La maquinaria CAM es la etapa final que transforma 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 CAM, que puede ser plana o circular.

Hay varias formas de maquinaria CAM. Incluyen;

• Placa giratoria con el perfil correcto
• Placa provista de un corte de ranura en su cara, que incluye un rodillo en el seguidor.
• Miembro cilíndrico que consta de una pista cortada alrededor de su superficie
• Cilindro con el perfil correcto cortado al final

CAM, como elemento rotatorio de la máquina, da movimiento oscilante a un seguidor. El CAM y el seguidor tienen un punto alto de contacto, que luego forma un par más alto. También hay una fuerza externa proporcionada por un resorte que mantiene la conexión entre ellos.

(Un ejemplo de software de PCB en uso)

4. CÁMARA 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 lápiz manual en el enfoque de diseño e ingeniería de papel.

La mayoría de los lectores están familiarizados con el modelo CAD 2D. Los dibujos 2D son planos y proporcionan dimensiones, diseños e información necesarios completos. Este tipo de imágenes pueden ser necesarias para diversas industrias, incluida la automotriz, la arquitectura. Si alguna vez ha construido una casa, aún puede recordar la pequeña fortuna que tuvo que desembolsar para sus planos de planta. La arquitectura que los diseñó sin duda usó CAD para crearlos.
Los modelos CAD 3D y 3D tienen usos similares, entonces, ¿dónde está la diferencia? Un modelo CAD en 3D proporciona mayor profundidad a los componentes y ensamblajes de un objeto físico. Muestra cómo encajan las cosas y sus operaciones, no solo el tamaño o la forma general.

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

Lista de redes CAD

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

Comprender cómo leer la lista de netlist ayudará a solucionar errores. Un esquema y su netlist van de la mano. Puede generar listas de conexiones a partir de esquemas o esquemas (planos o jerárquicos) a partir de la lista de conexiones. Acerca de la información en un esquema de PCB, una lista de conexiones consta de múltiples entradas de datos. La Netlist de CAD generalmente se recibe en varios formatos, incluidos

IPC-D-356

IPC-D-356 es un formato de prueba eléctrica diseñado tradicionalmente para proporcionar archivos Gerber con descripciones de Netlist. Ahora define un formato de lista de red estándar en el que puede representar información de prueba de tablero desnudo. Significa que es capaz de almacenar instrucciones coordinadas específicas y designar PIN. Si se hace correctamente, IPC-D-356 puede contener toda la información que un sistema de prueba podría necesitar para realizar una verificación de placa desnuda en un solo archivo coherente.

ODB++

ODB es un acrónimo de Open Database, un formato de intercambio de datos de CAD a CAM patentado que es útil en la fabricación y el diseño de dispositivos electrónicos. Su desarrollo se adapta a los diseños de placas de circuito impreso para transferir información entre herramientas de fabricación, diseño y diseño de diferentes proveedores. Varias empresas fabrican software CAM y CAD. Entonces, acuerdan un sistema de transferencia de datos de nivel para CAD-CAM, y ODB++ facilita estas transferencias.

Código G

El G-Code “Código geométrico” es para máquinas CNC (Control Numérico). El Código G maneja la comunicación de engranajes y motores en la maquinaria. Le dan instrucciones sobre cómo operar y completar una tarea. Estos comandos conducen la máquina siguiendo una trayectoria de herramienta específica.

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

G01:Interpolación Lineal

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

F20

En código G, F se refiere a palabras y direcciones. F representa la letra, y la dirección es el siguiente número. Un ejemplo es cuando una máquina utiliza las unidades imperiales “F20”. Se comunica con el dispositivo para moverse 20 pulgadas por minuto.

S500

En el código G, S se refiere a la velocidad del eje (RPM). La palabra representa husillo, seguida de RPM. Un ejemplo es cuando escribe "S500", S le dice al eje que comience a girar, y lo hará a 500 RPM.

T01

Es posible la inserción manual de una herramienta en la cinta del husillo; sólo necesitas saber cómo hacerlo. El cambio de herramienta es un proceso de dos pasos en una fresadora; primero, seleccione la herramienta T-word, seguida de un número, por ejemplo, T01. Luego sigue el cambio de herramienta, p. ej., M06. También puedes ponerlos o escribirlos juntos.

Diferencias entre CAM y CAD

Para empezar, exploremos algunas de las similitudes que comparten CAM y CAD.

• Tanto CAM como CAD son herramientas esenciales en la fabricación y el diseño. Antes de la breve evolución del sistema informático, los dibujantes solían desempeñar funciones críticas de diseño. Las computadoras entonces cambiaron el escenario; ambos eran asequibles y flexibles.

Estos cambios permitieron a los fabricantes redactar esquemas libremente. CAD y CAM son insustituibles en el campo del diseño y la fabricación.

• CAM es el uso de maquinaria y software controlados por computadora para automatizar la fabricación. CAM ayuda a los ingenieros y maquinistas a crear o crear prototipos de PCB. CAD tiene muchas funciones independientes de CAM, pero CAM en general depende de CAD. Sin CAD, es posible que CAM no exista. Compatible con software CAM.

• Tanto CAM como CAD son partes fundamentales de un proceso necesario en la ingeniería asistida por computadora (CAE). CAM y CAD renderizan elementos en 2D y 3D; ayudan en el rápido procesamiento y producción de cada concepto diseñado.

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

Diferencias

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

• El sistema CAM exige tanto el control como la coordinación del proceso físico, la mano de obra, el equipo y el material. Por el contrario, CAD involucra conceptos y análisis de diseño de productos.
• CAD requiere el uso de computadoras para transformar conceptos de diseño de productos en diseños de ingeniería detallados. El proceso implica la creación de modelos geométricos que han sido manipulados y analizados en profundidad. Por otro lado, CAM requiere computadoras para ayudar a los ingenieros, gerentes y trabajadores de producción, por lo que automatizan los trabajos de producción mediante el control de máquinas y sistemas.

5. Diagrama esquemático de salida de datos CAM de PCB

CAM apoya la producción y la creación de prototipos. El objetivo principal es la perforación y la inserción de componentes controlados numéricamente. Un controlador basado en computadora, en el controlador numérico, traduce una lista de códigos en instrucciones. Las máquinas herramienta entienden inmediatamente las instrucciones traducidas.

Preparativos antes del proceso PCB CAM

La información más importante que obtiene el fabricante de PCB es el archivo Gerber y la información de PCB. El formato Gerber es un formato de archivo de imagen vectorial 2D binario abierto. La industria del software de PCB lo utiliza como un 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 los 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, suele tardar un día.

Actualmente, las placas rígidas tienen una participación significativa en el mundo de las PCB. También debe tener en cuenta que IPC6012 es la base para que los fabricantes lleven a cabo el diseño y procesamiento de PCB. Por lo tanto, los diseñadores deben comprender varios procesos requeridos por las plantas de procesamiento de PCB para el diseño de PCB.

Para el resultado de PCB rígido deseado por los fabricantes:ancho de línea de 3 mil, mínimo. Taladro de tamaño mecánico 8mil, taladro láser mínimo 4mil. BGA mínimo PTH distancia de orificio a orificio 8mil. El límite en el diseño conduce a una disminución en la tasa de calificación del producto y al aumento de costos. Es recomendable que examines las capacidades de tu fabricante de PCB ideal en el mundo del diseño.

El mínimo diseñado del espacio entre líneas, 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, panelizado en un solo tablero, que se adapte a la línea de producción.

A veces, hacer PCB más pequeños no influye en el costo desde el corte de cobre. Podría arreglar el laminado Clad para reducir costos. Es recomendable que se comunique con los fabricantes de PCB para comprender las placas de diseño. Además, esté dispuesto a aceptar orientación para lograr el máximo uso de la placa PCB para reducir el costo.

CÁMARA DE PCB –Elección de diseño para la capa de cobre

Las tecnologías de PCB han evolucionado y, por lo tanto, los consumidores demandan productos más rápidos y robustos. Los PCB se han desarrollado desde la tradicional capa única hasta placas que consisten en dos, seis y cuatro. Sin embargo, a veces llega a tener entre doce y 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 una reducción de la diafonía, admite señales de alta velocidad y reduce la interferencia electromagnética. Por lo tanto, el número de capas depende de las frecuencias de operación, la aplicación, la densidad de pines y el requisito de capas de señal.

Una capa de apilamiento de dos capas 1/capa superior funciona como una capa de señal. Con una pila de cuatro capas, las capas 1 y 4/las capas superior e inferior funcionan como capas de señal, las capas 2 y 3 sirven como planos. En una capa previa al pegado, una dos o más placas de doble cara y utilícelas como dieléctrico entre capas. El PCB de seis capas agrega dos capas de cobre más; las capas quinta y segunda sirven como planos, y las capas 1, 3, 4 y 6 funcionan como capas de señal.

Sobre los dieléctricos en un tablero de seis capas, las capas 2 y 4 forman el núcleo; la clavija previa consta de las capas dieléctricas 1, 3 y 5. El material de la clavija previa permanece más blando que el material del núcleo porque el material tiene que enfriarse. Los tableros multicapa aumentan las capas de cobre y dieléctricas en la pila. En una PCB de ocho capas, siete filas dieléctricas internas unen las cuatro capas planas y las cuatro capas de señal. Además, las placas de 10 y 12 capas agregan el número de capas dieléctricas, aumentan el número de capas de señal y mantienen las cuatro capas.

CÁMARA DE PCB –Archivo de máscara de soldadura

Máscara de soldadura/máscara de parada de soldadura/resistencia de soldadura es un polímero espeso que se aplica a las trazas de cobre. Por lo tanto, ayuda a protegerlo contra la oxidación y evita que los puentes de soldadura formen almohadillas de soldadura cercanas y espaciadas. Por el contrario, un puente de soldadura es una conexión eléctrica no deseada entre dos conductores a través de una pequeña gota de soldadura.

El epoxi líquido es la resina más económica y un excelente aislante contra ambientes agresivos. Contribuyen positivamente a la protección mecánica de los PCB. Cuando se combinan epoxi y poliuretano, aumentan rápidamente de viscosidad hasta que se curan por completo. Otros tipos incluyen películas secas para imágenes fotográficas, líquidas para imágenes fotográficas, etc.

CÁMARA DE PCB –Taladrado CNC

Los archivos de perforación son archivos CNC que se utilizan para controlar máquinas que perforan orificios para PCB. Los archivos de perforación son como los archivos Gerber, ya que ambos tienen código CNC como base. Sin embargo, los archivos de exploración incluyen comandos adicionales sobre velocidades de avance que no se aplican en Gerber. El archivo de exploración más común es Excellon.

CÁMARA DE PCB –Serigrafía

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

(Utilización de serigrafías en la producción de PCB)

Inspección de accesorios

La clasificación de PCB puede caer en PCB rígido o PCB flexible. La PCB rígida también se puede dividir en tres tipos:multicapa, de doble cara y de una sola cara. Además, puede clasificar PCB en tres clases de calidad:1, 2 y 3. Bajo esta clasificación, el curso 1 presenta el requisito más bajo. Las diferentes clases de PCB conducen a la calidad de PCB en métodos de inspección, complejidad y prueba. Los PCB de doble cara rígidos y multicapa representan las amplias aplicaciones en productos electrónicos. Los PCB flexibles, por otro lado, a veces se aplican en circunstancias excepcionales. Los estándares de inspección de PCB vienen principalmente en varios aspectos:

• Estándares hechos por países
• Estándares militares según países
• Estándares industriales
• Operaciones de inspección por proveedor de dispositivos
• Marcado en el diseño del proceso de diseño de PCB

Archivo de herramienta de creación (lista de conexiones de IPC)

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

La prueba funcional de los datos de la lista de conexiones está en el mismo archivo y puede usar los datos para crear dispositivos de prueba y equipos de prueba de programación. Toda la información adicional en los archivos Léame ayuda a aclarar los datos de PCB durante el proceso de fabricación.

6. Cosas en las que CAM puede ayudarte/por qué deberíamos usar CAM

El uso de CAM tiene varios beneficios cuando se trata del procesamiento de componentes utilizados en empresas de fabricación. En comparación con la maquinaria operada manualmente, CAM ofrece:

• Múltiples formatos electrónicos

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

7. Consecuencias de saltarse una prueba CAM

Las pruebas son vitales para el ensamblaje de PCB. Sin pruebas intensas, una placa de circuito impreso completa puede desmoronarse en más de una forma. Que su producto falle en el campo en el momento equivocado puede tener resultados desastrosos para su empresa. Estas son algunas de las fallas comunes cuando se salta una prueba CAM;

• Aumenta la posibilidad de errores en la serigrafía
• Aumentar el costo y la cotización
• Evite algunos ángulos agudos.

Los sistemas CAM también son tan importantes para los fabricantes como sus potentes equipos. Los talleres de maquinaria de todo el mundo están cosechando los beneficios de un excelente software CAM más allá de la programación ingeniosa de sus trabajos de mecanizado. Los operadores pueden, por lo tanto, estructurar su carga de trabajo, establecer trayectorias de herramientas y estimular funciones que facilitan el trabajo. Hay algunas limitaciones de diseño para una máquina habilitada para CAM.

• Están diseñados para una tarea en particular y no son versátiles.
• Requiere un operador experto, programadores para ejecutar
• También necesitan una inversión inicial.

Sin embargo, una vez implementados, potencialmente le ahorrarán tiempo y eficiencia, aumentando los costos y ahorrándole miles.

(Es probable que enfrente defectos al omitir la prueba CAM)

Resumen

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