Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Niuanse projektowania płytek drukowanych - część 8 - dokumentacja Flex-Rigid

ghost666 27 Cze 2019 23:34 879 0
  • W poprzedniej, siódmej części, opisaliśmy podstawy produkcji i projektowania płytek drukowanych typu Flex-Rigid oraz na co zwrócić trzeba szczególną uwagę podczas ich projektowania. W poniższej części zapoznamy się z niuansami przygotowywania dokumentacji do tego rodzaju PCB, aby wszystkie detale, na które zwracaliśmy uwagę podczas projektowania naszego elastycznego laminatu, zostały poprawnie i w jasny sposób zadokumentowane w postaci plików wynikowych, które wyślemy do zakładu produkcyjnego.

    Dokumentacja

    Dokumentacja projektu PCB jest zasadniczo miejscem, w którym informujemy wytwórcę płytek, czego chcemy i jest to część procesu produkcji płytek drukowanych, w którym błędy lub nieporozumienia mogą powodować najbardziej kosztowne opóźnienia i straty. Na szczęście istnieją pewne standardy, na które możemy się powołać, aby upewnić się, że wyraźnie komunikujemy się z wytwórcą. Takim standardem jest w szczególności norma IPC-2223.

    Zawarte w niej zapisy możemy, zasadniczo, sprowadzić do kilku [i]złotych zasad/i]:

    * Upewnij się, że producent u którego zamawiasz laminat ma możliwości techniczne realizacji Twojego projektu.
    * Upewnij się także, iż technolog producenta współpracować będzie z Tobą, aby projekt PCB dopasowany był do procesu technologicznego w fabryce.
    * Korzystaj z dokumentacji w standardzie IPC-2223, jako punktu odniesienia do projektu. Upewnij się, że producent korzysta z takiej samej normy jak Ty, aby wykorzystywać jednoznaczną terminologię.
    * Angażuj technologów producenta PCB w proces projektowania laminatu najszybciej jak to tylko możliwe. Dzięki ich uwagom unikniesz kosztownych przeróbek w projekcie na późniejszym etapie.

    Dane wynikowe

    Przeprowadzając wywiady z kilkoma producentami laminatów typu rigid-flex, autorzy artykułu odkryli, iż wielu projektantów nadal wysyła pliki gerber jako dokumentację do producenta płytek. Obecnie zaleca się jednak wykorzystywanie np. ODB ++ w wersji 7.0 lub nowszej. Format ten ma dodane do macierzy warstw specjalne opisy ich typów. Umożliwia to tworzenie jednoznacznej dokumentacji, kompatybilnej np. z Flex-Circuit dla GenFlex® i podobnymi narzędziami CAM. Dodatkowo format ODB ++ zapewnia kompletne zbiory danych potrzebne do testowania płytek w trybie "bare board" oraz "in-circuit". Podzbiór zawartych w tym formacie danych przedstawiono w tabeli poniżej.

    Nazwa warstwyPodstawowy typ warstwy w dokumentacjiOpis
    Coverlaysolder_maskRysunek warstwy ochronnej (najbardziej zewnętrzne pokrycie PCB
    Covercoatsolder_maskRysunek warstwy ochronnej (najbardziej zewnętrzne pokrycie PCB
    PunchrouteObrys płytki drukowanej do jej wycięcia
    StiffenermaskKształty i lokalizacja wkładek dosztywniających PCB
    Obszar zgięciemaskZaznaczony obszar laminatu, który będzie wygięty
    PSAmaskObszar, gdzie nałożyć należy klej czuły na nacisk
    AreadocumentDefinicja typu obszaru - rigid czy flex
    Exposed AreadocumentObszar na którym odkryta jest któraś z wewnętrznych warstw
    Signal FlexsignalWarstwa sygnałowa - ścieżek elekrycznych
    Power Ground FlexpgWarstwa wylewki masy, jeśli taka występuje
    Plating_maskmaskMaska definiująca które obszary powinny być osłonięte w procesie elektroplaterowania
    Immersion_MaskmaskMaska definiująca które obszary powinny być osłonięte w procesie nakładania warstwy złota metodami immersyjnymi


    Istnieją pewne problemy, z jakimi mogą mieć do czynienia projektanci, jeśli do eksportu dokumentacji używają Gerberów lub wcześniejszych niż siódma wersji ODB ++. Producent będzie potrzebował oddzielnych ścieżek dla narzędzia oraz wzorów wycinania dla każdej sztywnej i elastycznej sekcji obwodu w stosie warstw.

    Koniecznie musiałoby być wytwarzanie wielu klisz dla warstw mechanicznych pokazujących, gdzie wycięte są obszary sztywnego laminatu oraz gdzie znajdują się elementy elastyczne, ich pokrycie etc. Dodatkowo, jeśli na laminacie typu flex montowane mają być elementy elektroniczne, konieczne jest uwzględnienie miejsca, gdzie znaleźć mają się wycięcia w folii pokrywającej ścieżki, tak aby wyeksponowane były pola lutownicze.

    Format IPC-2581 jest również preferowanym standardem danych, ponieważ zapewnia kompletną bazę danych tak do projektowania, jak i testowania laminatu w wygodnym formacie pliku XML. W chwili tworzenia tego artykułu (marzec 2014) standard był na wczesnym etapie udoskonalania i adaptacji, ale obecnie ten nowy standard coraz szerzej adaptuje się w przemyśle, by być może któregoś dnia zastąpić pliki Gerber.

    Z punktu widzenia projektanta, należy zadać sobie na tym etapie, pytanie – jak zdefiniować poszczególne elementy PCB – różne obszary, poszczególne warstwy i sam stos warstw.

    Tabela definicji stosu warstw

    Niuanse projektowania płytek drukowanych - część 8 - dokumentacja Flex-Rigid
    Najważniejszym elementem dokumentacji, jaką należy dostarczyć producentowi, jest prawdopodobnie projekt stosu warstw. Jeśli projektujemy laminat typu flex-rigid, to musimy dostarczyć różne tabele opisujące stosy dla różnych obszarów płytki drukowanej i dodatkowo bardzo wyraźnie je oznaczyć. Prostym sposobem na zrobienie tego jest wykonanie kopii konturu płytki drukowanej na warstwie mechanicznej i umieszczenie obok tabeli lub schematu stosu warstw z legendą np. wypełnienia deseniem dla różnych regionów zawierających różne stosy warstw. Przykład tego pokazano po lewej stronie na rysunku.

    W przedstawionym po lewej stronie przykładzie wykorzystano dwa desenie wypełnienia, do oznaczenia dwóch obszarów PCB z różnie zdefiniowanymi stosami. Dzięki temu jednocześnie oznaczono obszary gdzie znajduje się sztywny laminat, a gdzie flex. Dodatkowo widzimy warstwę „Dielectric 1” – jest to rdzeń laminatu FR4, który może pełnić także rolę usztywnienia elementów elastycznych, przynajmniej na etapie produkcji.

    Kolejnym problemem jest konieczność zdefiniowania trójwymiarowych obiektów, korzystając z przestrzeni 2D, jaką jest płaska dokumentacja. Jest to istotne szczególnie w miejscach, gdzie laminat przechodzi z części sztywnej do elastycznej i, siłą rzeczy, odkształca się.


    Niuanse projektowania płytek drukowanych - część 8 - dokumentacja Flex-Rigid
    Prezentacja 'intencji' projektanta

    Jak wszyscy doskonale wiemy, obraz jest wart tysiąc słów. Jeżeli możemy z naszego programu EDA wygenerować trójwymiarowy obrazek pokazujący, w jaki sposób laminat flex ma być docelowo ułożony w urządzeniu, to z pewnością pomożemy naszemu producentowi w zrozumieniu naszych intencji, a co za tym idzie - dostosowaniu procesu produkcji do naszych realnych potrzeb.

    Na obrazku po prawej stronie widzimy przykład takiej ilustracji. Wiele programów MCAD pozwala na wyeksportowanie modeli STEP z plików projektowych, ale najlepiej jest korzystać z takiego oprogramowania CAD do PCB, gdzie obrazy 3D oglądać będziemy mogli bezpośrednio.

    Oglądanie PCB w 3D bezpośrednio w oprogramowaniu EDA ma także taką zaletę, iż pozwala od razu na wykrycie wszelkich interferencji mechanicznych pomiędzy poszczególnymi obiektami w projekcie. Szereg pakietów EDA ma tego rodzaju funkcjonalność już domyślnie wbudowaną, np. Altium Designer.

    Jeśli chodzi o montaż produktu końcowego, jeszcze bardziej pożądane jest dostarczenie menedżerowi montażowemu i personelowi montującemu układy animowanego filmu 3D pokazującego, jak laminat flex-rigid zginany jest w czasie instalacji PCB w obudowie lub podzespole produktu. W tym miejscu bardzo przydatna może być funkcja przechwytywania ekranu lub filmu 3D wprost z naszego narzędzia CAD. Film taki pełni doskonale rolę uzupełnienia pakietu dokumentacji złożeniowej.

    Umiejscowienie części

    Na rysunku powyżej, po prawej stronie widać również, że w projektach flex-rigid komponenty mogą istnieć w warstwach innych niż top i bottom. Jest to nieco skomplikowane w opisaniu w typowym oprogramowaniu do projektowania PCB, ponieważ normalnie komponenty istnieją jedynie w tych dwóch warstwach. Konieczne jest więc takie opisanie rozmieszczenia elementów, aby było to jednoznacznie opisane i w pełni zrozumiałe. Niektóre programy EDA, na przykład Altium Designer wspierają obiekty typu pad na dowolnej warstwie, więc nie jest niemożliwym takie rozmieszczenie elementów.

    Kolejnym problemem jest warstwa opisu na warstwach elastycznych. Nie stanowi to technicznego problemu, ponieważ materiał na pokrycia laminatu flex doskonale pokrywa się farbą do sitodruku. Problem polega bardziej na upewnieniu się, że pomiędzy kolorem farby a laminatu jest odpowiedni kontrast. Problemem jest także rozdzielczość tego druku – tusz musi przejść przez niewielki odstęp pomiędzy sitem a laminatem, aby wylądować na powierzchni obwodu elastycznego. Ponownie, jest to coś, co należy skonsultować z producentem, aby ustalić, co jest możliwe do ekonomicznego wykonania w jego zakładzie.

    Jeśli instalujemy elementy na laminacie flex, to de facto znajdują się one w wycięciach zwykłego laminatu. Koniecznie trzeba wygenerować zestaw bardzo przejrzystych dokumentów, które pokazują, gdzie są wycięcia w PCB i w do których sekcji stosu warstw mają zastosowanie.

    Sugeruje się stosowanie usztywnień lub sztywnych sekcji laminatu, w których komponenty będą montowane na flexie, szczególnie dla aplikacji dynamicznych. Ma to na celu zapobieganie powstawaniu zimnych lutów i pęknięć miedzi wskutek zmęczenia spowodowanego ruchem obwodu laminowanego wokół sztywnych elementów.

    W niektórych przypadkach – takich jak np. elastyczne paski LED, nie jest to konieczne, ponieważ moduł taki jest instalowany na sztywnej powierzchni i pozostaje statyczny. Taka sytuacja jest określana w normie IPC-2223 jako "Flex to Install".

    Źródło: https://www.electronicsweekly.com/blogs/electro-ramblings/industry-comment/guest-post-ruminating-rigid-flex-fab-documentation-part-2-2014-03/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9214 postów o ocenie 6760, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • Computer Controls