Контрольные вопросы.

1. Объясните назначение экранных областей.

2. Какие типы контуров имеют прямое отношение к экранным областям?

3. Как задать на плате область с особыми технологическими нормами?

4. Назовите преимущества и недостатки позитивного и негативного способов задания экранных слоев.

5. Что такое динамическая заливка экранных областей, цель ее применения?

6. Почему в редакторе Expedition PCB используется два вида контроля технологических ограничений?

7. Как на плате можно визуально отобразить местоположение нарушений, выявленных в ходе проверок?

8. Назовите назначение слоя шелкографии и требования к нему.

9. Какие данные рабочего проекта необходимы для изготовления печатной платы? Какими командами они выводятся?

10. Назовите состав и содержание конструкторской документации на печатную плату и устройство на ее основе.

11. Как подготовить и разместить заготовки стандартных листов чертежей в проекте платы?

12. Что такое ассоциативные размеры?

13. Как осуществить простановку размеров в пользовательском слое?

14. Как поместить таблицу сверления в определенное место чертежа?

15. Назовите способ электронного документирования рабочего проекта и команду его выполнения.

16. Для чего необходимо взаимодействие проекта печатной платы и проектов машиностроительных САПР? Как оно осуществляется?

17. Как ввести локальную разновысокость элемента для его трехмерного изображения?

Рекомендуемая литература.

1. Учебное пособие. Expedition PCB. Введение. Материалы обучения. MENTOR GRAPHICS – MEGRATEС. 2004 г. MEGRATEC (intro_exp_pcb_rus.pdf).

2. Учебное пособие. Расширенный тренинг по Expedition PCB. MENTOR GRAPHICS – MEGRATEС. 2006 г. MEGRATEC (adv_exp_pcb_rus2.pdf).

3. Учебное пособие по проектированию печатных плат. MENTOR GRAPHICS – MEGRATEС. 2004 г. MEGRATEC (ExpeditionPCB Process Guide _rus.pdf).

Приложение 3.1. Схема электрическая принципиальная.

3. Лабораторная работа № 4. Работа с программой Fablink xe. Панелизация рабочего проекта печатной платы в виде мультизаготовки. Генерация данных для производства. Цель и задачи работы.

Целью данной работы является самостоятельное выполнение рабочего проекта по панелизации печатной платы с использованием программы FabLink XE, входящей в маршрут Expedition Enterprise (фирма “Mentor Graphics”). В рамках работы должны быть закреплены и расширены практические навыки по:

• созданию типовых элементов панелей (мультизаготовок);

• созданию проекта панели (мультизаготовки);

• размещению рабочего проекта печатной платы на панели (мультизаготовке);

• обновлению информации проекта панели (мультизаготовки) при коррекции проекта печатной платы;

• генерации из проекта панели (мультизаготовки) данных для производства и для конструкторской документации.

Продолжительность занятия – 4ч.

Теоретическая часть.

Программа FabLink XE используется на этапе подготовки производства и предназначена для объединения на общей панели (мультизаготовке) нескольких печатных плат. Допускается сочетание из разных плат. Необходимость панелей (мультизаготовок) обусловлена, по крайней мере, двумя факторами:

• использованием методов полуавтоматического или автоматического монтажа элементов при средне- и крупносерийном производстве;

• экономией при подготовке производства (за счет стоимости фотошаблонов) путем совмещения на одной панели разных печатных плат при штучном или мелкосерийном производстве.

Групповой монтаж элементов поверхностного монтажа с использованием метода оплавления (Reflow) заключается в:

• предварительном нанесении на контактные площадки паяльной пасты через специальный трафарет;

• автоматической или полуавтоматической установке элементов на плату, подклейке их, при необходимости;

• прохождении платы через конвекционную печь, имеющую зоны, в которых в соответствии с заданным профилем температура плавно, по нарастающей, достигает температуры плавления припоя, а затем, по ниспадающей, остывает до комнатной.

Для печатных плат малых габаритов применение панелей существенно увеличивает производительность труда за счет сокращения времени на совмещение трафарета с контактными площадками платы и времени нанесения паяльной пасты.

Типы панелей (мультизаготовок).

Существует три основных типа панелей:

• панели с V-cut надрезами для последующего скрайбирования на отдельные платы, геометрия надрезов, приведенная на рис. 4.1, получается одновременным прохождением дисковых фрез над и под заготовкой;

• панели с фрезерованными вырезами и удерживающими перегородками (см. рис. 4.2), при этом используются торцевые фрезы диаметром 1,5...2,5 мм, платы после монтажа элементов разламываются;

• панели комбинированные, сочетающие и выгодно использующие преимущества двух первых типов.

Рис. 4.1. V-cut надрезы на панелях (мультизаготовках) под скрайбирование.

Панели с V-cut надрезами более компактны (зазор между платами практически близок к нулевому), но применимы только к прямоугольным платам, к тому же они иногда имеют острые режущие края (зависит от культуры производства).

Панели с фрезерованными вырезами применимы к печатным платам любой конфигурации, имеют гладкие края (кроме мест разлома), но требуют большей площади панели и соответственно удорожают стоимость.

Трафареты для нанесения паяльной пасты

Трафареты для нанесения паяльной пасты, как правило, изготавливаются из тонких металлических листов толщиной 0,12 мм или 0,15 мм. Исходными материалами служат бериллиевая бронза или нержавеющая сталь.

Трафареты из бериллиевой бронзы применяются для изготовления небольших партий изделий с невысокой плотностью монтажа, на которых отсутствуют микросхемы с малым шагом выводов (0,5 мм и менее). Отверстия получаются методом двустороннего химического травления, они могут иметь произвольную конфигурацию, но относительно невысокую точность соблюдения размеров. Достоинством данных трафаретов является их низкая стоимость, которая не зависит от требуемого количества отверстий.

Трафареты из нержавеющей стали применяются для изделий с высокой плотностью монтажа, имеющих микросхемы с малым шагом выводов (0,5 мм и менее) и ориентированных на средне- и крупносерийное производство. Высокая точность отверстий произвольной конфигурации, получаемых прожиганием лучом лазера, повышенная износостойкость и другие преимущества таких трафаретов позволяют добиться оптимальной дозировки паяльной пасты и достичь высокого качества трафаретной печати в сочетании с долгим сроком службы и повторяемостью процесса в течение всего этого времени. При определении стоимости таких трафаретов обычно оценивается суммарное количество отверстий.

Для снижения стоимости трафаретов из нержавеющей стали иногда используется комбинированная технологии изготовления, когда часть отверстий получается вырезанием лазерным лучом, а оставшаяся - методом двустороннего химического травления.

Пример трафарета для нанесения паяльной пасты приведен на рис. 4.3.

Рис. 4.2. Панель (мультизаготовка) с фрезерованными вырезами.

Рис. 4.3. Трафарет для нанесения паяльной пасты.

При проектировании печатной платы с учетом последующей панелизации для элементов, расположенных близко к местам разламывания (или скрайбирования), необходимо предусматривать одинаковое силовое воздействие на все их выводы в момент разъединения плат (см. рис. 4.4).

Рис. 4.4. Правильное (+) и неправильное (–) размещение элементов при панелизации.

Программа FabLink XE.

Программа FabLink XE проста в освоении и содержит практически тот же интерфейс, что и программа Expedition PCB. Для их совместной работы требуется подключить соответствующую лицензию (Expedition PCB: команда основного меню Setup >> Licensed Modules >> Acquire FabLink XE).

Основные возможности программы FabLink XE:

• использование типовых панелей для унифицированных по габаритам печатных плат;

• возможность создания индивидуальных панелей;

• простота размещения плат на панели (задается указанием строк / столбцов матрицы и шагом смещения по осям Х / Y, а также необходимостью централизации матрицы относительно панели);

• возможность компоновки на одной панели различных печатных плат;

• повороты (на 90° и 180°), смещение и зеркальное отражение плат на панели;

• размещение на панели сопроводительного текста, технологических отверстий, реперных знаков совмещения (Fiducial), тестовых структур (например, для контроля волнового сопротивления) и т.д.;

• заполнение свободной площади панели медной поверхностью (Cupper Balancing) для устранения возможного прогиба ее при температурном воздействии в конвекционной печи и для повышения точности параметров печатного рисунка при травлении;

• проверка соблюдения технологических ограничений платы в составе панели (контроль DRC);

• детализация отдельных мест печатной платы в виде масштабируемых ассоциативных выносок (Detail View), которые изменяются синхронно с изменениями в плате;

• нанесение линий для скрайбирования;

• вывод данных для производства (аналогичный выводу в Expedition PCB) в виде информации по изготовлению фотошаблонов, по сверлению и фрезерованию (Gerber-, Drill-, Cut- и Row-файлы);

• простановка необходимых размеров и документирование панели в виде Pdf-файла.

З амечание. При размещении печатной платы на панели программа FabLink XE ориентируется не на границы платы в слое Board Outline, а на контур в слое Manufacturing Outline, который формируется в Expedition PCB автоматически и повторяет границу плат с небольшим приращением для создания гарантированного положительного допуска при изготовлении.

Внешний вид основного окна программы представлен на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Основное окно программы FabLink XE.