Dobra współpraca z firmą EMS wymaga wzajemnego zaangażowania

Marginesy

Głównie chodzi tu o zachowanie marginesu technologicznego. Maszyny nakładające pastę oraz układające elementy wymagają obecności kilkumilimetrowego kawałka "clampingu" (clamp - zacisk), zlokalizowanego przeważnie na dłuższym boku. Nie jest on potrzebny jeżeli elementy SMT znajdują się dalej niż 5-6 mm od krawędzi płytki (w zależności od maszyny). Więc jeżeli na etapie projektowania PCB mamy możliwość odsunięcia komponentów SMT od krawędzi, zróbmy to, bo dodanie marginesów oznacza wyższy koszt produkcji.

Fiduciale

Są to punkty referencyjne, które służą maszynie do rozpoznawania ułożenia formatki, ustalania punktu odniesienia oraz korygowania ewentualnego błędu pozycji. Fiduciale są niezbędne do sprawnego montażu SMT. W zależności od maszyny stosuje się je w formie odsłoniętych z soldermaski padów o odpowiednim kształcie, czasem są to otwory np. w maszynach do ręcznego nakładania pasty. Kształty znaczników to przeważnie po prostu kropki, kwadraty, krzyże. Ich rozmiary wahają się od 1 do 3 mm.

Umieszczanie fiduciali w projekcie nie jest konieczne, ale jest w dobrym tonie. Jeżeli ich nie będzie w samej płytce to projektant podczas panelizacji najpewniej doda je sam lub się o nie zapyta. Może tego jednak nie zrobić, jeżeli zamówienie opiewa jedynie na wyprodukowanie płytki drukowanej bez montażu. Fiducial można oczywiście umieścić w obrysie płytki. W takim wypadku jest on w zasadzie elementem mozaiki i sprawa punktów referencyjnych jest rozwiązana. Zdarza się jednak, że mozaika PCB jest tak gęsto upchana, że nie ma możliwości dodać tam nawet małego fiduciala. Wtedy konieczne jest dodanie marginesów montażowych, na których umieszczone są fiduciale, tylko nie na boku, który będzie "zaciskiem" bo ten wtedy zasłoni fiducial, lub w ostateczności w odpowiedniej odległości jeżeli mamy pewność, co do głębokości clampingu. Druga możliwość to rezygnacja z punktów referencyjnych jako oddzielnych padów. Można wtedy wykorzystać odpowiednio duże przelotki lub nieużywane pady elementów SMT.

Dlaczego nie można wykorzystać padów jako takich w ogóle? Można o ile pad jest czysty. Jednak montaż komponentów SMT odbywa się z nałożoną pastą, a to oznacza, że pad będzie miał inny kolor i kształt od tego, który jest zapamiętany w pamięci maszyny i którego urządzenie spodziewa się znaleźć.

I ostatnia kwestia. Ile powinno być fiduciali na płytce? Minimum dwa, a najlepiej trzy. Należy je umieszcza jak najbardziej po przekątnej. Im większa wartość przekątnej tym dokładniejsze pozycjonowanie.

Inne błędy

Często do dokumentacji projektu załączany jest plik pick&place. Niestety rzadko jest on bezpośrednio pomocny dla montażysty.

Głównie dlatego, że często punkt zero w p&p jest inny od tego, który fizycznie znajduje się na płytce/panelu (jeżeli w ogóle tam jest). Trochę lepiej jeżeli w p&p punktem zero jest lewa dolna krawędź płytki. Niestety maszyny korzystające z fiduciali krawędzi płytek nie wykrywają. Na szczęście w takim przypadku projektant w miarę łatwo przeliczy sobie współrzędne, choć zajmuje to potrzebny czas. Ale zdarzają się pliki gdzie punktem referencyjnym jest centrum układu planetarnego. Wtedy zaczyna się dochodzenie i czekanie na nowy plik z uszczegółowieniem, o który układ odniesienia chodziło.

Po umieszczeniu fiduciali w projekcie w obrysie PCB warto generując plik ze współrzędnymi użyć tych fiduciali lub przynajmniej odwołać się do tej lewej dolnej krawędzi PCB. W nagłówku pliku można wpisać informację o punkcie referencyjnym dla projektanta.

Pick&Place oprócz współrzędnych środka komponentu (środek komponentu, nie środek padu!) zawiera informację o kącie. Niestety definicja kąta rzadko się zgadza między programem projektowym a maszyną. Aby mieć taką zgodność należałoby przygotowywać biblioteki komponentów zgodnie z definicjami kątów w maszynie. A to wymagałoby, po pierwsze posiadania dokumentacji samej maszyny, po drugie przygotowania dokumentacji pod konkretną maszynę, bo przecież nie wszyscy korzystają z automatu jednego producenta. Rezultat to zadanie, którego nie opłaca się nawet podejmować na etapie projektowym. Zadanie to spada na barki biednego montażysty, który musi sprawdzić zgodność kątów.

BOM

Przykład źle opisanego pliku BOM

Najczęstszym problemem jest brak szczegółów co prowadzi do konieczności poprawienia pliku. A to oznacza przedłużenie całego procesu produkcyjnego. W tabeli pokazano przykład jak nie należy go przygotowywać.

Często na płytce znajdują się elementy, których nie ma w BOM. Projektant musi się domyśleć, czy dostał kompletny BOM, czy może jakąś wersję pośrednią. Najczęściej okazuje się, że dany element ma po prostu nie być montowany. Tymczasem BOM jest listą absolutnie wszystkich elementów. Brak obsady niektórych musi być wyraźnie w nim uwzględniony. W dobrym tonie jest pisanie w kolumnie obok listy ewentualnych zamienników, korzystanie z arkusza kalkulacyjnego, szeregowanie wg typu montażu (SMT, THT) oraz sprawdzanie dostępności elementów w fazie projektowej.

Prawidłowe oznaczenie elementów na płytkach

Najczęstszym błędem jest nie przywiązywanie uwagi przez projektantów do umiejscowienia desygnatorów na warstwie opisowej. Zdarza się, że są one umieszczane na przelotkach, krawędziach płytki lub na padach. Nie będą one fizycznie widoczne na PCB. Nawet jeżeli płytka ma zostać wykonana bez opisu, należy przecież przygotować dokumentację techniczną, która na tych opisach bazuje. Czasami zdarza się, że desygnatory zostają umiejscowione dokładnie pod elementem, przez co po obsadzeniu nie będą widoczne. Nie jest to błąd pod warunkiem, że jest to zabieg celowy.

Bywają projekty, gdzie jeden element może być obsadzany na jednym z dwóch padów. Należy zadbać, aby warstwa opisowa w tym miejscu była czytelna. Dobrze jest przygotować rysunek pokazujący jednoznaczne położenie elementów w zależności od wersji montażowej. Pamiętać także należy o opisaniu plików p&p.

Sprawdzeniu podlega także to, czy podczas projektowania wszystkie elementy wrażliwe na polaryzacje mają swój opis definiujący ich położenie. Chodzi o kropki i ścięcia dla układów scalonych, strzałki lub paski dla diod i kondensatorów, ale także odpowiednią polaryzację dla złączy, gniazd czy przełączników. Tutaj drobna uwaga w przypadku oznaczania polaryzacji diod LED SMT. Zaznaczenie w postaci paska czy kwadracika może nie być dobrym pomysłem. Zdarza się, że producenci diod stosują swoje oznaczenie polaryzacji na diodach LED, które jest odwrotne do założonego w projekcie. Dlatego lepiej zaznaczyć strzałką kierunek przewodzenia.

Największym opisowym wyzwaniem są projekty z gęstą obsadą. Jeżeli do tego są wykonane na elementach 0603 i mniejszych opisywanie staje się udręką. Stosuje się opisy z odsunięciem, kaskadowe a także z odniesieniem do całego obszaru. Pamiętajmy, że dobrze przygotowana dokumentacja jest gwarancją prawidłowego i sprawnego montażu.

Maciej Bilski, dział projektowy
Kompania Elektroniczna