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Die Bedeutung des PCB-CAM-Prozesses beim Prototyping

Es gibt viele Dinge, die PCB CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) für Sie tun kann. Die wichtigste Rolle ist die Fähigkeit, Produktionsdateien zu analysieren und die Leiterplattenproduktion zu unterstützen. Ganz gleich, an welchem ​​Projekt Sie arbeiten, PCB-Design haucht Ihrer elektronischen Schaltung Leben ein. Denken wir an technologische Fortschritte.

Wir waren vorbei an jenen Tagen, als Leiterplatten mit Abdeckband ausgelegt oder Maschinen für die Oberflächenmontage programmiert wurden. Die Layout-Software kombiniert die Platzierung und das Routing von Komponenten mit dem PCB-Designprozess, um die elektrische Konnektivität auf einer hergestellten Leiterplatte zu definieren. Sicher, der traditionelle Ansatz ist immer noch verwendbar. Aber warum sollten Sie es tun, wenn aktuelle Tools es viel einfacher und präziser machen? In diesem Artikel erfahren Sie alles darüber, wie der CAM-Prozess beim Prototyping hilft.

(CAM-Zeichen – Platinenstil)

1. Was ist Computer-Aided Manufacturing (CAM) für Leiterplatten

Zunächst einmal ist Computer-Aided Manufacturing (CAM) die Automatisierung computergesteuerter Maschinen und Software in der Fertigung. Vor dem richtigen Leiterplatten-Dienstleister. Glücklicherweise gibt es verschiedene PCB-Fertigungsverfahren, Hersteller erhalten Designerdateien in verschiedenen Formaten. Diese Dateien enthalten hauptsächlich Informationen über; Wire Wrapping, Komponenteneinfügung, Routing und viele andere Designdetails der erforderlichen Leiterplatte.

Die CAM-Software analysiert die Dateien und identifiziert das Format. Danach können Sie dann das Dateiformat, die Bohrdaten und die Grafikebenen erkennen. Es ist also geprüft und daran gewöhnt, Herstellern zu garantieren, dass sie die Platine gemäß ihrem ursprünglichen Design aufbauen, wenn sie PCB-Grafiken erhalten. Eine Vernunft, die es als eines der System-Positiven sieht. Wenn bei der Analyse eine Datei fehlt, stoppt das Projekt und erfordert einen umfangreichen DRC. Design Rule Checking überprüft, ob ein Design die für die Fertigung auferlegten Standards erfüllt.

Leiterplatten haben sich vollständig weiterentwickelt, von Holzstücken zu anspruchsvollen grünen Leiterplatten. Sie wurden früher nur mit Computern in Verbindung gebracht, und jetzt ertrinkt bei der Mikroelektronik alles in Leiterplatten. Abgesehen von den Leiterplatten sind sie überall, in Industriemaschinen wie Motorsteuerungen oder Industrie-Lasttestern. Sogar die Beleuchtung verwendet an einigen Stellen PCBs.

(ein Designer, der an einem CAD-Design arbeitet)

2. PCB-CAM CAM verarbeitet den Inhalt

Unsere Welt ist voller materieller Dinge, egal ob es sich um Produkte, Orte oder Teile handelt, und CAM macht es möglich. Wir verleihen Flugzeugen die Kraft zum Fliegen oder Autos mit Pferdestärken. Wann immer Sie möchten, dass etwas hergestellt und nicht grob entworfen wird, ist CAM die Antwort.

CAM bereitet Dateien für die Produktion vor. Aus diesem Grund können Sie sich CAM als „Slicer-Software“ vorstellen. Es bezieht Zeichnungen und Daten in spezifische Anweisungen zum Fahren eines automatisierten Werkzeugs ein.

Es verwendet G-Code, eine aus einer Zeichnung generierte Programmiersprache, um mit der Steuerungsmaschine zu kommunizieren. Der Code weist das Gerät an, was zu tun ist. Zum Beispiel wird es die Motoren veranlassen, sich zu bewegen, wie schnell sie es tun sollen und dem programmierten Weg, dem sie folgen sollen.

Die Software prüft auch auf Fehler. Beispielsweise kann es beurteilen, ob das Modell geometrische Fehler aufweist, die den Herstellungsprozess verändern können. Es generiert auch einen Werkzeugweg, eine Reihe von Koordinaten, denen die Maschine während des Bearbeitungsprozesses folgen muss. Ein gutes Beispiel ist das Einstellen einer Schnittfolge. Vor jedem Arbeitsgang müssen die Parameter für Lochstechhöhe, Spannung und Schnittgeschwindigkeit angepasst werden. Verschiedene Programme können verschiedene Parameter einstellen, wenn sie genau definiert sind. Diese Parameter bilden die Arbeit des Maschinenbedieners ab und machen ihn wesentlich komfortabler.

3. CAM-Laufkomponenten

Software

Die CAM-Software führt mehrere Aufgaben aus, sobald die Designdateien eingehen:

Nachbearbeitung

Der Postprozessor ist ein Software-Unterprogramm, das ein nicht-grafisches und visuelles CAM-System in eine korrekte numerische Steuerung umwandelt. Es ist auch unabhängig von der Hardware, die den Werkzeugweg in maschinenlesbare Bewegungen oder Sprache umwandelt. Der Postprozessor ist also ein entscheidender Treiber, der für einen Mechanismus oder eine Maschine spezifisch ist. Einige Maschinen haben unterschiedliche Bewegungen zwischen den Operationen oder sie starten an unterschiedlichen Orten. Das CAM-Programm analysiert das CAD-Modell und berechnet die richtige Werkzeugbestückung und den richtigen Werkzeugweg, mit denen die beabsichtigten Merkmale gefräst werden.

Maschinen

CAM-Maschinen sind die letzte Stufe, die das Rohmaterial in ein fertiges Produkt umwandelt. Die Maschine kann sich entweder vorwärts oder rückwärts bewegen und erzeugt eine vorgeschriebene Bewegung im Kontaktelement, das als Mitnehmer bezeichnet wird. Die vorgeschriebenen Bewegungen und das Profil des Mitnehmers bestimmen die Form der CAM-Kontaktfläche, die flach oder kreisförmig sein kann.

Es gibt verschiedene Formen von CAM-Maschinen. Sie beinhalten;


CAM als rotierendes Maschinenelement verleiht einem Mitnehmer eine oszillierende Bewegung. Der CAM und der Mitnehmer haben einen hohen Kontaktpunkt, was dann ein höheres Paar ergibt. Es gibt auch eine externe Kraft, die von einer Feder bereitgestellt wird, die die Verbindung zwischen ihnen aufrechterhält.

(Ein Beispiel für verwendete PCB-Software)

4. PCB-CAM Unterschied zwischen CAM und CAD

Einführung in CAD

CAD-Software (Computer-Aided-Design) ermöglicht es Designern, Modelle in einem imaginären Raum zu erstellen. CAD erstellt zwei- und dreidimensionale physische Modelle und ersetzt den manuellen Bleistift-auf-Papier-Ansatz für Design und Engineering.

Die meisten Leser sind mit dem 2D-CAD-Modell vertraut. 2D-Zeichnungen sind flach und bieten umfassende Abmessungen, Layouts und erforderliche Informationen. Diese Art von Bildern kann für verschiedene Branchen erforderlich sein, darunter Automobil, Architektur. Wenn Sie schon einmal ein Haus gebaut haben, können Sie sich noch an das kleine Vermögen erinnern, das Sie für Ihre Grundrisse hinblättern mussten. Die Architektur, die sie entworfen hat, hat zweifellos CAD verwendet, um sie zu erstellen.
3D- und 3D-CAD-Modelle haben ähnliche Verwendungszwecke, wo ist dann der Unterschied? Ein 3D-CAD-Modell verleiht den Komponenten und Baugruppen eines physischen Objekts mehr Tiefe. Es zeigt, wie die Dinge zusammenpassen und wie sie funktionieren, nicht nur wie groß oder wie ihre Gesamtform ist.

Technologische Fortschritte haben den Herstellungsprozess mit Software und Roboterbeteiligung automatisiert. CAD als Kernpfeiler dieser Prozesse hat die Einsatzregeln verändert. Industrien haben sich nach den besten Standards entwickelt, und CAD hat die PCB-Innovation verändert.

CAD-Netzliste

Sehen Sie sich Ihre Schaltpläne an und denken Sie darüber nach, was Sie tun würden, wenn Sie den Schaltplan in ein PCB-Layout-Tool übertragen müssten? Was ist der effiziente Weg, dies zu tun? Danach können Sie versuchen, die visuellen Elemente zu entfernen und die Verbindungen zwischen den Komponenten freizugeben. Wenn das Netz die Verbindung zwischen zwei Computern ist, ist eine Netzliste eine Liste von elektrischen Elementen, die einen Schaltkreis beschreiben. Es ist wichtig zu beachten, dass die Formate und die Informationen, die sie vermitteln, variieren.

Das Verständnis, wie die Netzlistenliste gelesen wird, hilft bei der Fehlersuche. Ein Schaltplan und seine Netzliste gehen Hand in Hand. Sie können Netzlisten aus Schaltplänen oder (flache oder hierarchische) Schaltpläne aus der Netzliste generieren. Über Informationen in einem PCB-Schaltplan besteht eine Netzliste aus mehreren Dateneinträgen. Die CAD-Netzliste wird normalerweise in mehreren Formaten empfangen, einschließlich

IPC-D-356

IPC-D-356 ist ein elektrisches Testformat, das traditionell für die Bereitstellung von Gerber-Dateien mit Netzlistenbeschreibungen entwickelt wurde. Es definiert nun ein Standard-Netzlistenformat, auf dem Sie Bare-Board-Testinformationen darstellen können. Dies bedeutet, dass es in der Lage ist, bestimmte koordinierte Anweisungen zu speichern und PINs zuzuweisen. Richtig gemacht, kann IPC-D-356 alle Informationen enthalten, die ein Testsystem möglicherweise benötigt, um eine Bare-Board-Prüfung in einer einzigen konsistenten Datei durchzuführen.

ODB++

ODB ist ein Akronym für Open Database, ein proprietäres CAD-zu-CAM-Datenaustauschformat, das bei der Herstellung und dem Design elektronischer Geräte nützlich ist. Seine Entwicklung berücksichtigt die PCB-Board-Designs, um Informationen zwischen Fertigung, Design und Design-Tools verschiedener Anbieter zu übertragen. Verschiedene Unternehmen stellen CAM- und CAD-Software her. Sie einigen sich also auf ein ebenes Datenübertragungssystem für CAD-CAM, und ODB++ erleichtert diese Übertragungen.

G-Code

Der G-Code „Geometrischer Code“ ist für CNC-Maschinen (Numerical Control). Der G-Code regelt die Kommunikation von Getrieben und Motoren in der Maschine. Sie weisen es an, wie man eine Aufgabe bedient und erledigt. Diese Befehle steuern die Maschine einem bestimmten Werkzeugweg folgend.

Auf den ersten Blick auf eine G-Code-Datei sieht es kompliziert aus, aber in Wirklichkeit ist es nicht so schwer zu verstehen:

G01:Lineare Interpolation

An erster Stelle weist dieser Codebefehl die Maschine an, sich in einer geraden Linie mit einer festgelegten Rate und Geschwindigkeit zu bewegen. Durch die Angabe der Positionen und der Geschwindigkeit berechnet die Maschinensteuerung die gültigen Punkte. Andere individuelle Codes reichen von G00-G003 und G17-G21.

F20

Im G-Code bezieht sich F auf Wörter und Adressen. F steht für den Buchstaben, und die Adresse ist die folgende Nummer. Ein Beispiel ist, wenn eine Maschine die imperialen Einheiten „F20“ verwendet. Es kommuniziert mit dem Gerät, sich 20 Zoll pro Minute zu bewegen.

S500

Im G-Code bezieht sich S auf die Spindeldrehzahl (RPM). Das Wort steht für Spindel, gefolgt von RPMs. Ein Beispiel ist, wenn Sie „S500“ eingeben, sagt S der Spindel, dass sie mit dem Drehen beginnen soll, und zwar mit 500 U / min.

T01

Manuelles Einsetzen eines Werkzeugs in das Spindelband möglich; Sie müssen nur wissen, wie es geht. Der Werkzeugwechsel ist ein zweistufiger Prozess auf einer Mühle; Zuerst wählen Sie das T-Wort-Werkzeug aus, gefolgt von einer Nummer, z. B. T01. Dann folgt der Werkzeugwechsel, z. B. M06. Sie können sie auch zusammenfügen oder zusammenschreiben.

Unterschiede zwischen CAM und CAD

Lassen Sie uns zunächst einige der Gemeinsamkeiten untersuchen, die CAM und CAD gemeinsam haben.

Diese Änderungen ermöglichten es den Herstellern, Schaltpläne frei zu entwerfen. CAD und CAM sind im Bereich Konstruktion und Fertigung unersetzlich.

Unterschiede

Was sind also die signifikanten Unterschiede zwischen CAM und CAD?

5. Schematische Darstellung der PCB CAM-Datenausgabe

CAM unterstützt Produktion und Prototyping. Primäres Ziel ist das numerisch gesteuerte Bohren und Einsetzen von Bauteilen. Eine computergestützte Steuerung in der numerischen Steuerung übersetzt eine Liste von Codes in Anweisungen. Die Werkzeugmaschinen verstehen die übersetzten Anweisungen sofort.

Vorbereitungen vor dem PCB-CAM-Prozess

Die wichtigsten Informationen, die der Leiterplattenhersteller erhält, sind die Gerber-Datei und die Leiterplatteninformationen. Das Gerber-Format ist ein offenes binäres 2D-Vektorbilddateiformat. Die PCB-Softwareindustrie verwendet es als Standarddateiformat zur Beschreibung von PCB-Bildern für Kupferschichten, Lötmasken, Beschriftungen usw.

Während des Betriebsprozesses optimieren Ingenieure Gerber-Dateien unter Berücksichtigung der verfügbaren Fabrikausrüstung und Verarbeitungsleistung. Sie bereiten dann das Herstellungshandbuch / die Anweisungen vor, die den Fähigkeiten des Unternehmens entsprechen. Die Gerber-Überprüfung, CAM-Fertigung, dauert in der Regel einen Tag.

Derzeit nehmen starre Leiterplatten einen bedeutenden Anteil in der PCB-Welt ein. Sie sollten auch beachten, dass IPC6012 die Grundlage für Hersteller ist, um PCB-Design und -Verarbeitung durchzuführen. Daher müssen Designer mehrere Prozesse verstehen, die von den PCB-Verarbeitungsanlagen für das PCB-Design benötigt werden.

Für das gewünschte starre PCB-Ergebnis für Hersteller:Linienbreite mindestens 3 mil. Bohrer in mechanischer Größe 8 mil, minimaler Laserbohrer 4 mil. BGA-Mindestabstand PTH Loch zu Loch 8mil. Die Begrenzung im Design führt zu einem Rückgang der Produktqualifizierungsrate und einem Kostenanstieg. Es wird empfohlen, dass Sie die Fähigkeiten Ihres idealen PCB-Herstellers in der Designwelt untersuchen.

Das entworfene Minimum von Linienabstand, BGA, Loch usw. auf dem Schaltplan wirkt sich auf die Ausbeute aus. Dies wiederum beeinflusst die Verarbeitungskosten. Die Designs müssen so groß wie möglich sein, unter einem vernünftigen Layout der Schaltung, einer einzelnen Platine, die für die Produktionslinie geeignet ist.

Manchmal wirkt sich die Herstellung kleinerer Leiterplatten seit dem Kupferschneiden nicht auf die Kosten aus. Sie könnten das Clad-Laminat reparieren, um die Kosten zu senken. Es ist empfehlenswert, mit PCB-Herstellern zu kommunizieren, um die Designboards zu verstehen. Seien Sie auch bereit, Anleitungen zu akzeptieren, um die PCB-Platine optimal zu nutzen und die Kosten zu senken.

PCB-CAMDesignwahl für die Kupferschicht

PCB-Technologien haben sich weiterentwickelt, und daher verlangen Verbraucher schnellere und robustere Produkte. Leiterplatten haben sich von der traditionellen Einzellage zu Platinen entwickelt, die aus zwei sechs und vier bestehen. Manchmal geht es jedoch um bis zu zwölf bis sechzehn Schichten aus Dielektrika und Leitern.

Warum also sollte die Anzahl der Schichten erhöht werden? Mehr Schichten bedeuten, dass die Platine ihre Fähigkeit zur Stromverteilung erhöht. Es bedeutet auch reduziertes Übersprechen, unterstützt Hochgeschwindigkeitssignale und reduziert elektromagnetische Interferenzen. Daher hängt die Anzahl der Schichten von den Betriebsfrequenzen, der Anwendung, der Stiftdichte und den Anforderungen an die Signalschichten ab.

Als Signalschicht dient ein zweilagiger Aufbau Layer 1/Top Layer. Bei einem vierschichtigen Aufbau arbeiten die Schichten 1 und 4/obere und untere Schicht als Signalschichten, die Schichten 2 und 3 dienen als Ebenen. Verbinden Sie in einer Pre-Peg-Schicht zwei oder mehr doppelseitige Platten und verwenden Sie sie als Dielektrikum zwischen den Schichten. Die sechslagige Leiterplatte fügt zwei weitere Kupferschichten hinzu; die fünfte und zweite Schicht dienen als Ebenen, und die Schichten 1, 3, 4 und 6 arbeiten als Signalschichten.

Bei den Dielektrika in einer sechsschichtigen Platine bilden die Schichten 2 und 4 den Kern; der Pre-Peg besteht aus den dielektrischen Schichten 1, 3 und 5. Das Pre-Peg-Material bleibt weicher als das Kernmaterial, da das Material abkühlen muss. Mehrschichtige Platinen erhöhen die Kupfer- und Dielektrikumschichten auf dem Stapel. Bei einer achtschichtigen PCB verbinden sieben innere Dielektrikumsreihen die vier Ebenenschichten und die vier Signalschichten. Außerdem fügen 10- und 12-Lagen-Platinen die Anzahl der dielektrischen Schichten hinzu, erhöhen die Anzahl der Signalschichten und behalten die vier Schichten bei.

PCB-CAMLötmaskendatei

Lötstoppmaske/Lötstoppmaske/Lötstopplack ist ein dickes Polymer, das auf die Kupferbahnen aufgetragen wird. Daher trägt es zum Schutz vor Oxidation bei und verhindert, dass sich Lötbrücken in engen, beabstandeten Lötpads bilden. Im Gegensatz dazu ist eine Lötbrücke eine unerwünschte elektrische Verbindung zwischen zwei Leitern durch einen kleinen Lotfleck.

Die Epoxidflüssigkeit ist das billigste Harz und ein ausgezeichneter Isolator gegen aggressive Umgebungen. Sie tragen positiv zum mechanischen Schutz der Leiterplatten bei. Wenn Epoxid und Polyurethan kombiniert werden, steigt ihre Viskosität schnell an, bis sie vollständig ausgeheilt sind. Andere Typen umfassen Trockenfilm-Fotobebilderung, Flüssigkeitsfoto-Bebilderung usw.

PCB-CAMCNC-Bohren

Bohrdateien sind CNC-Dateien, die zur Steuerung von Maschinen verwendet werden, die Leiterplattenlöcher bohren. Bohrdateien sind wie Gerber-Dateien, da sie beide CNC-Code als Grundlage haben. Bohrdateien enthalten jedoch zusätzliche Befehle zu Vorschubraten, die in Gerber nicht gelten. Die gebräuchlichste Bohrdatei ist Excellon.

PCB-CAMSiebdruck

Der Siebdruck ist eine Tintenspurschicht, die hauptsächlich zum Identifizieren von Komponenten dient. Es testet auch Punkte, Leiterplattenteile, Warnsymbole und Logos und bringt sie auf der Bauteilseite an. Ein detaillierter Siebdruck hilft dem Hersteller und dem Ingenieur, Details zu identifizieren oder zu lokalisieren. Die für die Markierungen verwendete Tinte ist eine nichtleitende und hoch formulierte Epoxidtinte, die schwarz, weiß oder gelb sein kann.

(Einsatz von Siebdrucken in der Leiterplattenfertigung)

Zubehörinspektion

Die Klassifizierung von PCB kann unter starre PCB oder flexible PCB fallen. Starre Leiterplatten lassen sich auch in drei Typen unterteilen:mehrschichtig, doppelseitig und einseitig. Sie können PCB weiter in drei Qualitätsklassen einteilen:1,2 und 3. Wobei bei dieser Einteilung Kurs 1 die geringsten Anforderungen aufweist. Die verschiedenen PCB-Klassen führen zu PCB-Qualität in Bezug auf Inspektionsmethoden, Komplexität und Test. Vielschichtige und starre doppelseitige Leiterplatten sind für die breiten Anwendungen in elektronischen Produkten verantwortlich. Flex-Leiterplatten hingegen werden manchmal in Ausnahmefällen eingesetzt. PCB-Inspektionsstandards kommen hauptsächlich in mehreren Aspekten vor:

Authoring-Tool-Datei (IPC-Netzliste)

Der letzte Teil des PCB-Herstellungsprozesses ist die Inspektion und Prüfung. Die Stückliste enthält verschiedene Dateien, die für die letzte Geräteinspektionsprogrammierung verwendet wurden. Daher präsentieren Sie die Daten in derselben Datei mit einem IPC-2581.

Das funktionale Testen von Netzlistendaten befindet sich in derselben Datei, und Sie können die Daten verwenden, um Testvorrichtungen zu erstellen und Testgeräte zu programmieren. Alle zusätzlichen Informationen in Readme-Dateien helfen, die PCB-Daten während des Herstellungsprozesses zu verdeutlichen.

6. Dinge, die CAM Ihnen helfen kann/warum wir CAM verwenden sollten

Der Einsatz von CAM hat verschiedene Vorteile bei der Bearbeitung von Bauteilen, die in Fertigungsbetrieben verwendet werden. Im Vergleich zu manuell betriebenen Maschinen bietet CAM:

7. Folgen des Überspringens eines CAM-Tests

Das Testen ist für die Leiterplattenbestückung von entscheidender Bedeutung. Ohne intensives Testen kann eine ganze Leiterplatte auf mehr als eine Weise auseinanderfallen. Wenn Ihr Produkt zur falschen Zeit im Feld versagt, kann dies katastrophale Folgen für Ihr Unternehmen haben. Hier sind einige der häufigsten Fehlfunktionen, wenn Sie einen CAM-Test überspringen;

CAM-Systeme sind für Hersteller ebenso entscheidend wie ihre leistungsstarke Ausrüstung. Maschinenwerkstätten auf der ganzen Welt profitieren von den Vorteilen einer exzellenten CAM-Software, die über die einfallsreiche Programmierung ihrer Bearbeitungsaufträge hinausgeht. Bediener können daher ihre Arbeitsbelastung strukturieren, Werkzeugwege festlegen und Funktionen stimulieren, die die Arbeit erleichtern. Es gibt einige Designbeschränkungen für eine CAM-fähige maschinenähnliche.

Sobald sie jedoch einmal vorhanden sind, sparen Sie möglicherweise Zeit und Effizienz, erhöhen die Kosten und sparen Tausende.

(Sie werden wahrscheinlich auf Fehler stoßen, wenn Sie den CAM-Test überspringen)

Zusammenfassung

Unsere fachkundige Designlösung wird mit Ihnen zusammenarbeiten, um die besten PCB- und CAM-Systeme auszuwählen und sie so zu implementieren, dass sie zu Ihrer einzigartigen Umgebung passen. Unser Ziel ist es, unsere Arbeit zu bewerten, indem wir unsere Dienstleistungen, Prozesse und Verfahren verbessern.

Wir erklimmen neue Höhen, bauen unsere Stärke und unser Vertrauen auf und verdienen gleichzeitig enorme Zufriedenheit mit unserer weltweiten Kundenliste. Unser leidenschaftliches, engagiertes Expertenteam ist der Hauptgrund für unseren Erfolg. Wir werden die Zusammenarbeit zwischen PCB-Domänen verbessern und die Konnektivität durch die elektronischen Hardwaresysteme aufrechterhalten.


Industrietechnik

  1. Die Bedeutung der elektrischen Sicherheit
  2. Die Bedeutung der Produktivität
  3. Die Bedeutung der routinemäßigen Wartung von Geräten
  4. Schnelles PCB-Prototyping
  5. Die Bedeutung der Schmierung bei der Bearbeitung mechanischer Teile
  6. Was gehört zum Herstellungsprozess?
  7. Warum ist der PCB-Herstellungsprozess so wichtig?
  8. 5 wichtige Phasen des PCB-Herstellungsprozesses
  9. Welche Schritte umfasst der Leiterplattenmontageprozess?
  10. Kennen Sie die Vorteile des Prototyping von PCBs