Система автоматизированного проектирования Altium Designer / 2021 / Методические указания к Лабораторным работам ALTIUM DESIGNER издание 2

Для автоматического установщика микросхем на печатную плату требуется информация о координатах установки элементов и угле их поворота относительно начального положения, так называемый Pick and Place файл. Для автоматизированной сборки также требуется информация о контактных площадках для нанесения на них паяльной пасты прямой печатью или изготовления трафарета для этой же цели. В редких случаях требуется ещё информация о точках приклеивания элементов. Но на самом деле элементы приклеиваются на автоматические установщики крайне редко и большинство компаний, занимающихся монтажом элементов на платы, даже не имеют необходимых для этого клеевых дозаторов.

При крупносерийном производстве, когда монтаж элементов на платы производится автоматизированным способом, платы небольшого размера должны быть скомпонованы по несколько штук в единые панели с размерами, определяемыми возможностями технологического оборудования.

САПР Altium Designer позволяет осуществлять и панелизацию плат и получение тех или иных управляющих программ для технологического оборудования. Уважающий себя разработчик плат должен понимать технологию их изготовления и уметь получать при необходимости эти программы. Но в реальной жизни получение этих программ – практически бесполезная работа, поскольку все серьёзные производители печатных плат совершают этот процесс самостоятельно. Проделывают его в специализированных программных пакетах, например,

вСАМ-350 или CAMtastic, и обязательно модифицируют вашу топологию с учётом технологических особенностей своего производства. Так если вы заложили

впроекте отверстие диаметром 1 мм, то сверлить его будут сверлом несколько большего диаметра, чтобы только после металлизации оно стало бы требуемого диаметра, та же ситуация с шириной проводников. Единственная весомая причина генерировать производственные файлы самому – это нежелание отдавать производителю исходный файл, защищая свои авторские права. Но при этом надо понимать, что в любом случае вы передаете информацию, достаточную для изготовления платы, с этой информацией можно изготовить неограниченное количество плат без вашего участия. Если вы передали Gerber формат, а не

101

исходный файл, то внести коррекцию в законченную топологию будет значительно сложнее, чем в исходный файл, но всё же возможно. В настоящее время появившийся новый формат передачи данных о печатной плате на производство (IPC-2581) активно вытесняет все старые форматы передачи данных, поскольку он адаптирован к новым возможностям производства. Все современные САПР, в том числе и Altium Designer, имеют в своём составе конвертер для передачи данных в формате IPC-2581, он довольно прост и изучить его можно самостоятельно.

Лабораторное задание

1.Откройте ваш проект печатной платы. Командой File\Fabrication Outputs\Gerber X2 Files откройте «окно» настройки генерации файлов (рис.9.1).

В«окне» Units выберите миллиметры, а в Format – 4.4. Во вкладке File Subject оставьте Autodetect. В правом «окне» в закладке Layers to Plot выберите те слои, которые вы собираетесь передать на производство, в закладке Drills укажите, для каких отверстий вам нужны программы сверловки. Нажмите кнопку «ОК», файлы сгенерируются, добавятся в ваш проект и откроются в новом «окне» Altium Designer в режиме САМ редактора. Самостоятельно научитесь выбирать для просмотра различные слои. Найдитеэтом редакторе режим панелизации и мультиплицируйте вашу плату на заготовке.

2.Командой File\Assembly Outputs сгенерируйте чертёж для сборки и файл Pick and Place. Настройте вывод информации в этот файл таким образом, чтобы в нём указывались только следующие данные: позиционное обозначение, сторона платы, тип посадочного места, координаты и угол поворота. Сохраните результаты работы на диске.

102

Рис.9.1.

3.Откройте файл MiniPC.PcbDoc из примеров фирмы Altium Designer, поставляемых вместе с программой. Изучите файл, определите: сколько слоёв топологии платы необходимо передать на производство для изготовления; какие типы отверстий присутствуют в плате; сколько программ сверловки требуется создать. Сгенерируйте все выходные Gerber файлы и файлы программ сверловки. Изучите их и найдите слои паяльной маски верхнего слоя проводников. Найдите посадочное место BGA микросхемы, найдите на нём контактные площадки, переходные отверстия и проводники. Измерьте их и занесите в отчет о лабораторной работе (инструмент измерения вызывается командой Analysis\Measure).

4.Сохраните файл, предъявите преподавателю сформированные для изготовления платы файлы, результаты измерений топологии и посадочного места BGA микросхемы и ответьте на контрольные вопросы.

103

Контрольные вопросы.

1.Какую информацию о печатной плате необходимо передавать на завод для её изготовления?

2.Какую информацию о печатной плате необходимо передавать на завод, чтобы там могли установить в автоматическом режиме элементы на плату?

3.Что такое Gerber формат, для каких целей он используется?

4.Сколько фотошаблонов необходимо иметь, чтобы изготовить плату MiniPC? Сколько фотошаблонов потребуется для изготовления вашей платы?

5.Сколько программ сверловки требуется для платы MiniPC? Сколько программ сверловки потребуется для изготовления вашей платы?

6.Что такое панелизация плат, зачем она нужна?

7.Какой командой вызывается процедура подготовки информации для производства, какие настройки в неё необходимо внести?

8.Какой командой вызывается процедура подготовки информации для автоматической сборки, какие настройки в ней нужно сделать?

9.Имеется ли возможность изменять Gerber файлы? Если да, то как; если нет, то почему?

10.Какие форматы передачи данных на производство можно использовать, кроме Gerber файлов?

104

Лабораторная работа № 10 Оформление конструкторской документации на печатную плату

Цель работы: приобретение навыков работы по оформлению и печати документации из схемотехнического и топологического редакторов.

Продолжительность работы: 4 часа.

Задание: выпустить схему электрическую принципиальную, перечень элементов, чертёж печатной платы, сборочный чертёж и спецификацию.

Ожидаемый результат: комплект конструкторских документов (КД) на печатную плату.

Защита работы: предъявить на экране компьютера комплект КД на печатную плату, ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Государственные стандарты в части ЕСКД однозначно описывают типы документов и их форму для выпуска документации на изделия, содержащие печатные платы. В общем виде комплект КД содержит:

спецификацию на плату с установленными элементами. Спецификация – это основной документ на изделие, в ней перечислены все другие документы, сборочные единицы, комплектующие, детали и материалы, из которых устройство изготавливается;

сборочный чертёж на плату с установленными элементами;

схема электрическая принципиальная;

перечень элементов к схеме электрической принципиальной;

чертёж печатной платы или сборочный чертёж для многослойной платы;

чертежи механических деталей, крепящихся к плате, если такие имеются. САПР Altium Designer имеет встроенный специальный инструмент, Draftsman,

предназначенный для подготовки таких документов и позволяющий не прибегать к помощи сторонних программ для выпуска КД.

105

Выпуск КД рекомендуется начинать со схемы электрической принципиальной и перечня элементов к ней. Прежде чем печатать документы убедитесь, что схема оформлена в соответствии с требованиями ЕСКД. В частности, позиционные обозначения элементов должны располагаться либо сверху над ними, либо справа от них. Возрастание порядковых номеров элементов должно происходить либо рядами справа налево, а затем сверху вниз, либо столбцами сначала сверху вниз, а затем слева направо. Такую нумерацию можно произвести автоматически, но делать это надо на этапе разработки и проверки схемы. Если у вас уже имеется топология печатной платы, созданная по этой схеме, то перенумерацию её элементов необходимо переносить и в топологию, затем перевыпускать спецификацию и перечень элементов, если они уже были созданы. Схема в бумажном виде должна полностью отражать её электронное содержание, т.е. если вы использовали скрытые выводы или задавали параметры цепям и элементам, то это всё должно быть отражено в виде текста на поле электрической схемы.

Перечень элементов (текстовый документ) является дополнением к схеме и расшифровывает позиционные обозначения элементов. Записи в перечне элементов располагаются строго по возрастанию позиционных обозначений (идущие подряд одинаковые элементы допускается объединять в одну строку записи).

Спецификация (текстовый документ) содержит следующие основные разделы:

документация – здесь перечисляются все необходимые бумажные и электронные документы на изделие;

сборочные единицы – здесь содержатся составные части изделия, на которые есть свои спецификации, согласно которым они изготавливаются. Например, многослойная печатная плата ещё без установленных на неё элементов;

детали – здесь указываются чертежи деталей, входящих в состав изделия, если их необходимо изготавливать. Например, двухслойная печатная плата;

стандартные изделия – здесь перечисляются комплектующие изделия, выпускаемые по ГОСТ, например, винты, гайки, шайбы;

прочие изделия – здесь содержится всё то, что выпускается по техническим условиям или без них. Как правило, вся элементная база изделия попадает именно

106

в этот раздел. Внутри него записи сортируются по возрастанию префиксов позиционных обозначений, а внутри одинаковых префиксов – по алфавиту, причём все одинаковые элементы объединяются в одну запись;

материалы – здесь указываются материалы, необходимые для изготовления изделия, например, для многослойной платы в этом разделе указывают стеклотекстолиты и препреги, из которых должна изготавливаться плата.

Лабораторное задание

1. Загрузите ваш проект, откройте первый лист электрической схемы. Убедитесь, что она оформлена правильно. Командой File\Default Prints… откройте окно настройки параметров печати, выберите пункт Schematic Prints и нажмите кнопку Configure, в открывшемся окне выберите те опции, которые выводят на печать то, что вам необходимо (рис.10.1). Кнопкой «ОК» сохраните изменения.

Рис.10.1.

Командой File\Page Setup откройте окно настройки печати, выберите формат чертежа, выберите принтер в окне Printer Setup (рис.10.2), используйте PDFCreator. В этой же вкладке настроек печати, нажав на иконку Advanced, можно попасть в раздел настроек объектов печати, в который вы уже переходили другим путём, а в окне Preview можно посмотреть, что будет получаться, и сразу же распечатать документ.

107

Рис.10.2.

2. Откройте второй лист вашей схемы и также «выведите» его на печать.

Для формирования перечня элементов активируйте команду Reports\GOST BOM\Project Properties. Команда доступна, если в программе установлен дополнительный модуль выпуска текстовых документов в соответствии с ЕСКД. Начиная с версии Altium Designer, поставляемой в России, этот модуль входит в комплект поставки. Проверить его наличие можно, зайдя в раздел Extentions and Updates (рис.10.3).

Рис.10.3.

3. Если команда доступна, введите данные, которые будут отображены в штампе документов: фамилии разработчиков и проверяющих, децимальные номера документов и их наименования (рис.10.4).

108

Рис.10.4.

4.Далее выполните команду Reports\GOST BOM\Make List of Elements и

сохраните сгенерированный перечень элементов на диске. По умолчанию в столбец «наименование» перечня элементов попадают значения из параметра Comment каждого элемента схемы, однако эту настройку можно изменить. Пример правильного оформления перечня элементов и других конструкторских документов содержится на жестком диске компьютера в разделе со вспомогательными файлами для лабораторных работ.

5.Для формирования чертежа печатной платы командой File\New\Draftsman Document создайте новый документ в проекте. Откроется окно редактора Draftsman. Редактор позволяет разместить на чертеже различные виды изображений, выбрать масштаб изображения и проставить размеры на чертеже, вывести сноски и различные таблицы.

Выберите шаблон с необходимой вам форматкой чертежа, самостоятельно определив, в каком масштабе вам будет удобно «вывести» на чертёж печатную плату, сколько места она займёт и сколько места останется под таблицы и размеры. Для плат размером от 100 до 200 мм рекомендуется выбирать масштаб 2:1, для более мелких 4:1, для крупных 1:1. Кнопкой Panels откройте окно Properties, обратите внимание, что вкладка Page Options откроется только если на листе ещё ничего не выделено. На этой вкладке в разделе Template выберите форматку нужного размера (рис.10.5). Если вы работаете в программе Altium Designer версии 19 и выше, приобретенной в России, то в ней уже предустановлен модуль GOSTBOM, и вам доступны шаблоны форматок соответствующих, требованиям ЕСКД.

109

Рис.10.5.

6. Оформите чертёж печатной платы (рис.10.6). На нём должны присутствовать хотя бы шесть составляющих.

Вид платы сверху (с условными обозначениями отверстий) и вид сбоку.

Габаритные чертежи платы с допуском на отклонение размеров.

Размеры и расположения монтажных отверстий.

Знаки обработки поверхности.

Таблица обозначений отверстий.

Технические требования.

Рис.10.6.

110