Peran Esensial PCB CAM dalam Prototipan Modern

Ada banyak hal yang dapat dilakukan perangkat lunak PCB CAM (Computer-Aided Manufacturing) untuk Anda. Peran terpenting adalah kemampuannya untuk menganalisis file produksi dan membantu dalam produksi PCB. Tidak peduli proyek apa yang Anda kerjakan, desain PCB menyemnai sirkuit elektronik Anda. Mari kita pikir tentang kemajuan teknologi.

Kami telah melewati hari-hari ketika PCB dirancang dengan masking tape atau memprogram mesin pemasang permukaan. Perangkat lunak layout menggabungkan penempatan komponen dan routing ke proses desain PCB untuk mendefinisikan konektivitas listrik pada papan sirkuit cetak yang diproduksi. Tentu saja, pendekatan tradisional masih dapat digunakan. Tetapi mengapa Anda melakukannya, saat alat saat ini membuatnya jauh lebih mudah dan lebih presisi? Artikel ini memandu Anda untuk mengetahui semua yang terkait dengan bagaimana proses CAM membantu dalam Prototipan.

（CAM sign – circuit board style)

1. Apa itu PCB Computer-Aided Manufacturing (CAM)

Untuk memulai, Computer-Aided Manufacturing (CAM) adalah otomatisasi mesin dan perangkat lunak yang dikontrol komputer dalam manufaktur. Sebelum penyedia layanan PCB yang benar. Untungnya, ada berbagai proses manufaktur PCB, produsen menerima file desainer dalam berbagai format. File ini terutama berisi informasi tentang; wire wrapping, penyerapan komponen, routing, dan banyak detail desain lain dari PCB yang diperlukan.

CAM software menganalisis file dan mengidentifikasi format. Setelah ini, Anda dapat kemudian mengenali format file, data bor, dan lapisan artwork. Jadi, itu diperiksa dan disesuaikan untuk menjamin produsen membangun papan sesuai dengan desain aslinya saat menerima artwork PCB. Alasan yang melihatnya adalah salah satu positif sistem. Pada analisis, ketika file hilang, proyek berhenti, memerlukan DRC yang luas. Design Rule Checking memverifikasi apakah desain memenuhi standar yang dipaksa untuk manufaktur.

PCB telah berevolusi sepenuhnya, dari potongan kayu hingga papan hijau canggih. Mereka sebelumnya terkait hanya dengan komputer, dan sekarang dengan mikroelektronik, semua tenggelam dalam PCB. Selain PCB ada di mana-mana, dalam mesin industri seperti motor controller atau industry load testers. Bahkan pencahayaan di beberapa tempat menggunakan PCB.

(a designer working on a CAD design)

2. PCB CAM – CAM handles the content

Dunia kita penuh dengan hal-hal material, baik itu produk, tempat, atau bagian, dan CAM memungkinkannya. Kami memberikan kekuatan terbang kepada pesawat terbang atau gederakan kekuatan kuda kepada mobil. Setiap kali Anda ingin sesuatu dibuat dan tidak hanya dirancang kasar, CAM adalah jawabannya.

CAM menyiapkan file untuk produksi. Karena itu, Anda dapat menganggap CAM sebagai "slicer software". Ini mengaitkan gambar dan data ke instruksi spesifik untuk menggerakkan alat otomatis.

Ini menggunakan G-code, bahasa pemrograman yang dihasilkan dari gambar, untuk berkomunikasi dengan mesin kontrol. Kode menginstruksikan perangkat apa yang harus dilakukan. Misalnya, itu akan memimpin motor untuk bergerak, seberapa cepat melakukannya, dan jalur yang diprogram yang harus diikuti.

Perangkat lunak juga memeriksa kesalahan. Misalnya, itu dapat menilai apakah model memiliki kesalahan geometris yang dapat mengubah proses manufaktur. Ini juga menghasilkan toolpath, satu koordinat yang perlu diikuti mesin selama proses pengolahan. Contoh yang baik adalah menetapkan urutan pemotongan. Sebelum operasi dimulai, ketinggian penetrasi, tegangan, dan kecepatan pemotongan harus disesuaikan parameter. Program berbeda dapat menetapkan parameter yang berbeda ketika didefinisikan dengan akurat. Parameter ini menggambarkan pekerjaan operator mesin membuatnya jauh lebih nyaman.

3. CAM running components

Software

CAM software melakukan beberapa tugas setelah file desain masuk:

• Itu menerjemahkan data elektronik menjadi gambar untuk memeriksa, menampilkan, mengukur, dan mengedit data.
• Melakukan Design Rule Checks (DRC) membandingkan IPC Netlist dengan data yang diimpor
• Itu mengenali data bor, lapisan artwork, IPC Netlist, e.t.c format.
• Itu juga memverifikasi urutan lapisan.

Post Processing

Postprocessor adalah sub-program perangkat lunak yang mengubah sistem CAM non-grafis dan visual menjadi kontrol numerik yang benar. Itu juga independen dari hardware mengadaptasi toolpath menjadi gerakan atau bahasa yang dapat dibaca mesin. Jadi, postprocessor adalah driver kunci yang spesifik untuk mekanisme atau mesin. Beberapa mesin memiliki gerakan yang berbeda antara operasi, atau mereka memulai di lokasi yang berbeda. Program CAM menganalisis model CAD menghitung tooling dan toolpath yang benar, yang akan memotong fitur yang dimaksudkan.

Machinery

CAM machinery adalah tahap akhir mentransformasi bahan mentah menjadi produk jadi. Mesin dapat bergerak ke depan atau ke belakang, menciptakan gerakan yang ditetapkan dalam elemen kontak yang disebut follower. Gerakan yang ditetapkan dan profil follower menentukan bentuk permukaan kontak CAM, yang mungkin datar atau melingkar.

Ada berbagai bentuk CAM machinery. Mereka termasuk:

• Rotating plate with the correct profile
• Plate fitted with a groove cut on its face, which includes a roller on the follower.
• Cylindrical member consisting of a track cut around its surface
• Cylinder with the correct profile cut in the end

CAM, sebagai elemen mesin berputar, memberikan gerakan osilasi kepada follower. CAM dan follower memiliki titik kontak tertinggi, yang kemudian membentuk pasangan tinggi. Ada juga gaya eksternal yang disediakan oleh spring yang menjaga koneksi di antara mereka.

(An example of PCB software at use)

4. PCB CAM – Difference between CAM and CAD

Introduction to CAD

Computer-Aided-Design (CAD) software memungkinkan desainer untuk membangun model dalam ruang imajiner. CAD menciptakan model fisik dua dan tiga dimensi, mengganti pendekatan manual pensil pada kertas desain dan teknik.

Sebagian besar pembaca familiar dengan model CAD 2D. Gambar 2D datar dan menyediakan dimensi komprehensif, tata letak, dan informasi yang diperlukan. Jenis gambar ini mungkin diperlukan untuk berbagai industri, termasuk otomotif, arsitektur. Jika Anda pernah membangun rumah, Anda masih dapat mengingat harta kecil yang harus Anda keluarkan untuk rencana lantai Anda. Arsitek yang merancangnya tanpa ragu-ragu menggunakan CAD untuk membuatnya. 3D dan 3D CAD model memiliki penggunaan yang sama, lalu di mana perbedaannya? Model CAD 3D memberikan kedalaman yang lebih besar pada komponen dan rangkaian objek fisik. Ini menunjukkan bagaimana hal-hal cocok bersama dan operasinya, tidak hanya seberapa besar atau bentuk keseluruhan.

Kemajuan teknologi telah mengotomatisasi proses manufaktur dengan perangkat lunak dan terlibat robot. CAD sebagai pilar inti dari proses-proses ini, telah mengubah aturan keterlibatan. Industri telah berevolusi mengikuti standar terbaik, dan CAD telah mengubah inovasi PCB.

CAD Netlist

Lihat skematika Anda, pikirkan apa yang akan Anda lakukan jika Anda harus mentransfer skematika ke alat layout PCB? Bagaimana cara yang efisien untuk melakukannya? Setelah itu, Anda mungkin mencoba untuk membuang visual dan berbagi koneksi di antara komponen. Jika net adalah koneksi di antara dua komputer, netlist adalah daftar elemen listrik yang mendeskripsikan sirkuit. Penting untuk dicatat bahwa itu bervariasi dalam format dan informasi yang mereka sampaikan.

Memahami cara membaca daftar netlist akan membantu dalam memecahkan masalah. Skematika dan netlist-nya berjalan seiring. Anda dapat menghasilkan netlist dari skematika atau (flat atau hierarchical) skematika dari netlist. Tentang informasi dalam skematika PCB, netlist terdiri dari beberapa entri data. CAD Netlist biasanya diterima dalam beberapa format, termasuk

IPC-D-356

IPC-D-356 adalah format uji listrik yang tradisional dirancang untuk menyediakan file Gerber dengan deskripsi Netlist. Ini sekarang menentukan format Netlist standar yang dapat Anda gunakan untuk mewakili informasi uji papan polos. Ini berarti itu mampu menyimpan instruksi koordinasi yang ditentukan dan menetapkan PIN. Selesai dengan benar, IPC-D-356 mungkin berisi semua informasi yang diperlukan sistem uji untuk melakukan pemeriksaan papan polos dalam satu file yang konsisten.

ODB++

ODB singkatan dari Open Database, format pertukaran data CAD-to-CAM yang milik proprietary yang berguna dalam manufaktur dan desain perangkat elektronik. Pengembangannya mengakomodasi desain papan PCB untuk mentransfer informasi di antara manufaktur, desain, dan alat desain dari berbagai vendor. Berbagai perusahaan memproduksi perangkat lunak CAM dan CAD. Jadi, mereka sepakat pada sistem transfer data level untuk CAD-CAM, dan ODB++ memfasilitasi transfer ini.

G-Code

G-Code "Geometric code" adalah untuk mesin CNC (Numerical Control). G Code menangani komunikasi gear dan motor dalam mesin. Mereka menginstruksikan bagaimana cara mengoperasikan dan menyelesaikan tugas. Perintah ini menggerakkan mesin mengikuti jalur alat tertentu.

Pada first glance pada file G-code, itu tampak rumit, namun kenyataannya, itu tidak sulit untuk dipahami:

G01: Linear Interpolation

Pertama-tama, perintah kode ini menginstruksikan mesin untuk bergerak dalam garis lurus pada laju dan kecepatan yang ditetapkan. Dengan menentukan posisi dan kecepatan, kontroler mesin menghitung titik-titik yang valid. Kode individu lain berkisar dari G00-G003 dan G17-G21.

F20

Dalam G code, F merujuk pada kata dan alamat. F mewakili huruf, dan alamat adalah angka berikutnya. Contohnya adalah ketika mesin menggunakan unit imperial "F20". Ini berkomunikasi ke perangkat untuk bergerak 20 inci per menit.

S500

Dalam G code, S merujuk pada kecepatan spindel (RPM). Kata mewakili spindel, diikuti oleh RPM. Contohnya adalah ketika Anda mengetik "S500," S memberitahu spindel untuk mulai berputar, dan itu akan melakukannya pada 500 RPM.

T01

Penyisipan manual alat ke dalam tape spindel mungkin; Anda hanya perlu tahu cara melakukannya. Penggantian alat adalah proses dua langkah pada pabrik; pertama, Anda memilih alat T-word, diikuti oleh angka, misalnya, T01. Kemudian diikuti oleh penggantian alat, misalnya, M06. Anda juga dapat menempatkannya atau menulisnya bersama-sama.

Differences between CAM and CAD

Untuk memulai, mari kita jelajahi beberapa kemiripan yang dimiliki baik CAM maupun CAD.

• Kedua CAM dan CAD adalah alat penting dalam manufaktur dan desain. Sebelum evolusi singkat sistem komputer, drafter biasanya melakukan peran desain kritis. Komputer kemudian mengubah skenario; mereka keduanya terjangkau dan fleksibel.

Perubahan ini memungkinkan produsen untuk menggambar skematika secara bebas. CAD dan CAM tidak dapat digantikan dalam bidang desain dan manufaktur.

• CAM adalah penggunaan mesin dan perangkat lunak yang dikontrol komputer untuk mengotomatisasi manufaktur. CAM membantu insinyur dan tukang mesin dalam menciptakan atau memprototyping PCB. CAD memiliki banyak fungsi yang independen dari CAM, namun CAM secara keseluruhan bergantung pada CAD. Tanpa CAD, CAM mungkin tidak ada. CAM software supports.

• Kedua CAM dan CAD adalah bagian kritis dari proses yang diperlukan dalam Computer-Aided Engineering (CAE). CAM dan CAD merender item dalam 2D dan 3D; mereka membantu dalam pemrosesan dan produksi yang cepat dari setiap konsep yang dirancang.

• Kesamaan yang menonjol antara sistem ini terletak pada pengguna akhir. Kedua program bergantung pada operator yang terlatih untuk instruksi agar sesuai dengan spesifikasi yang benar.

Differences

Jadi, apa perbedaan signifikan antara CAM dan CAD?

• Sistem CAM menuntut kontrol dan koordinasi proses fisik, tenaga kerja, peralatan, dan bahan. Sebaliknya, CAD melibatkan konsep desain produk dan analisis.
• CAD memerlukan penggunaan komputer untuk mengubah konsep desain produk menjadi desain teknis terperinci. Proses melibatkan penciptaan model geometris yang telah dimanipulasi dan dianalisis secara mendalam. Di sisi lain, CAM memerlukan komputer untuk membantu insinyur, manajer, dan pekerja produksi, di mana mereka mengotomatisasi pekerjaan produksi dengan mengontrol mesin dan sistem.

5. Schematic diagram of PCB CAM data output

CAM mendukung produksi dan prototipan. Tujuan utamanya adalah bor dan penyerapan komponen yang dikontrol secara numerik. Pengontrol berbasis komputer, dalam pengontrol numerik, menterjemahkan daftar kode menjadi instruksi. Alat mesin segera memahami instruksi yang diterjemahkan.

Preparations before PCB CAM process

Informasi terpenting yang diperoleh oleh produsen PCB adalah file Gerber dan informasi PCB. Format Gerber adalah format file gambar vektor 2D biner terbuka. Industri perangkat lunak PCB menggunakannya sebagai format file standar untuk menggambarkan gambar PCB untuk lapisan tembaga, solder mask, legenda, dll.

Dalam proses operasi, insinyur mengoptimalkan file Gerber dengan mempertimbangkan peralatan pabrik yang tersedia dan kapasitas pemrosesan. Mereka kemudian menyiapkan manual/instruksi produksi yang sesuai dengan kemampuan perusahaan. Tinjauan Gerber, pembuatan CAM, biasanya memakan waktu satu hari.

Saat ini, papan kaku memegang porsi signifikan di dunia PCB. Anda juga harus mencatat bahwa IPC6012 adalah dasar bagi produsen untuk melakukan desain dan pemrosesan PCB. Jadi, desainer perlu memahami beberapa proses yang diperlukan oleh pabrik pemrosesan PCB untuk desain PCB.

Untuk hasil PCB kaku yang diinginkan untuk produsen: lebar garis 3mil, minimum. Ukuran bor mekanik 8mil, minimum bor laser 4mil. Jarak minimum lubang PTH BGA ke lubang 8mil. Batas dalam desain mengakibatkan penurunan tingkat kelayakan produk dan peningkatan biaya. Direkomendasikan bagi Anda untuk memeriksa kemampuan produsen PCB ideal Anda di dunia desain.

Minimum yang dirancang dari jarak garis, BGA, lubang, dll. pada diagram sirkuit mempengaruhi yield. Sekarang, itu mempengaruhi biaya pemrosesan. Desain harus sebesar mungkin di bawah tata letak sirkuit yang wajar, satu papan yang dipanel, cocok untuk lini produksi.

Kadang-kadang membuat PCB yang lebih kecil tidak mempengaruhi biaya karena pemotongan tembaga. Anda dapat memperbaiki Clad laminate untuk mengurangi biaya. Direkomendasikan bagi Anda untuk berkomunikasi dengan produsen PCB untuk memahami desain papan. Juga, bersedia menerima petunjuk untuk mencapai penggunaan maksimal papan PCB untuk mengurangi biaya.

PCB CAM – Design choice for the copper layer

Teknologi PCB telah berevolusi, dan oleh karena itu konsumen meminta produk yang lebih cepat dan lebih kuat. PCB telah berkembang dari lapisan tunggal tradisional hingga papan yang terdiri dari dua enam dan empat. Namun terkadang itu hingga sepuluh hingga enam belas lapisan dielektrik dan konduktor.

Jadi, mengapa jumlah lapisan harus bertambah? Lebih banyak lapisan berarti papan meningkatkan kemampuannya untuk mendistribusikan daya. Itu juga berarti mengurangi cross-talk, mendukung sinyal berkecepatan tinggi, dan mengurangi interferensi elektromagnetik. Oleh karena itu, jumlah lapisan tergantung pada frekuensi operasi, aplikasi, kepadatan pin, dan persyaratan lapisan sinyal.

Tumpukan lapisan dua lapisan 1/lapisan atas berfungsi sebagai lapisan sinyal. Dengan tumpukan lapisan empat, lapisan 1 dan 4/lapisan atas dan bawah berfungsi sebagai lapisan sinyal, lapisan 2 dan 3 berfungsi sebagai plane. Dalam lapisan pre-peg, ikatkan dua atau lebih papan double-sided dan gunakan sebagai dielektrik di antara lapisan. PCB enam lapis menambahkan dua lapisan tembaga lagi; lapisan kelima dan kedua berfungsi sebagai plane, dan lapisan 1,3,4 dan 6 berfungsi sebagai lapisan sinyal.

Terus ke dielektrik dalam papan enam lapisan, lapisan 2 dan 4 membentuk inti; pre-peg terdiri dari lapisan dielektrik 1, 3, dan 5. Bahan pre-peg tetap lebih lunak dari bahan inti karena bahan harus mendingin. Papan multi-lapisan menambahkan lapisan tembaga dan dielektrik pada tumpukan. Dalam PCB delapan lapisan, tujuh baris dielektrik dalam mengikat empat lapisan plane dan empat lapisan sinyal. Juga, papan 10- dan 12-lapisan menambahkan jumlah lapisan dielektrik, meningkatkan jumlah lapisan sinyal, dan menjaga empat lapisan.

PCB CAM – Solder mask file

Solder mask/solder stop mask/solder resist adalah polimer tebal yang diterapkan pada jejak tembaga. Oleh karena itu, itu membantu melindunginya terhadap oksidasi dan mencegah pembentukan solder bridge pada solder pad yang berdekatan. Di sisi lain, solder bridge adalah koneksi listrik yang tidak diinginkan di antara dua konduktor melalui gumpalan kecil solder.

Cairan epoksi adalah resin termurah dan isolator yang baik terhadap lingkungan agresif. Mereka berkontribusi positif pada perlindungan mekanik PCB. Ketika Epoksi dan Polyurethane digabungkan, mereka naik cepat dalam viskositas hingga sepenuhnya menyembuh. Jenis lainnya termasuk dry film photo imageable, liquid photo imageable, dll.

PCB CAM – CNC drilling

Drill files adalah file CNC yang digunakan dalam mengontrol mesin yang bor lubang PCB. Drill files seperti file Gerber karena keduanya memiliki kode CNC sebagai dasarnya. Namun, drill files mencakup perintah tambahan tentang feed rate yang tidak berlaku dalam Gerber. File drill yang paling umum adalah Excellon.

PCB CAM – Silkscreen

Silkscreen adalah lapisan jejak tinta terutama untuk mengidentifikasi komponen. Ini juga menguji titik, bagian PCB, simbol peringatan, dan logo dan diterapkan di sisi komponen. Silkscreen yang detail membantu produsen dan insinyur untuk mengidentifikasi atau menemukan detail. Tinta yang digunakan untuk tanda adalah tinta epoksi non-konduktif dan sangat diformulasi, yang mungkin hitam, putih atau kuning.

(Utilization of silkscreens in PCB production)

Accessory inspection

Klasifikasi PCB dapat termasuk dalam rigid PCB atau flex PCB. Rigid PCB juga dapat dibagi menjadi tiga jenis: multi-layer, double-sided, dan single-sided. Anda dapat mengklasifikasikan PCB lebih lanjut menjadi tiga kelas kualitas: 1, 2, dan 3. Di mana di bawah klasifikasi ini, course 1 memiliki persyaratan terendah. Berbagai kelas PCB mengarah pada kualitas PCB dalam metode pemeriksaan, kompleksitas, dan uji. PCB multi-lapisan dan rigid double-sided merupakan aplikasi yang luas dalam produk elektronik. Flex PCB, di sisi lain, kadang-kadang diterapkan dalam kondisi ekseptional. Standar pemeriksaan PCB terutama datang dalam beberapa aspek:

• Standar yang dibuat oleh negara
• Standar militer tergantung pada negara
• Standar industri
• Operasi pemeriksaan oleh penyedia perangkat
• Ditandai pada proses desain PCB

Authoring tool file (IPC netlist)

Bagian akhir dari proses manufaktur PCB adalah pemeriksaan dan pengujian. BOM memiliki berbagai file yang digunakan untuk pemrograman pemeriksaan peralatan terakhir. Oleh karena itu, Anda menyajikan data dalam file yang sama dengan IPC-2581.

Pengujian fungsional data netlist berada dalam file yang sama, dan Anda dapat menggunakan data untuk membuat test fixture dan memprogram peralatan pengujian. Informasi tambahan dalam file readme membantu mengklarifikasi data PCB selama proses manufaktur.

6. Things that CAM can help you/why should we use CAM

Menggunakan CAM memiliki berbagai manfaat ketika berkaitan dengan pemrosesan komponen yang digunakan dalam perusahaan manufaktur. Dibandingkan mesin yang dioperasikan secara manual, CAM menawarkan:

• Multiple electronic formats

• Convert smart data
• Improve design manufacturability
• Verify the grid function
• Increase productivity
• Provide essential manufacturing and testing tools

7. Consequences of skipping a CAM test

Pengujian sangat penting untuk perakitan PCB. Tanpa pengujian yang intens, seluruh papan sirkuit PCB dapat runtuh dalam lebih dari satu cara. Memiliki produk Anda gagal di lapangan pada waktu yang salah mungkin memiliki dampak yang merusak bagi perusahaan Anda. Berikut adalah beberapa kegagalan umum saat Anda melewati tes CAM;

• Increase the chance of errors on the silkscreen
• Increase cost and quotation
• Avoid some sharp angles.

Sistem CAM juga setara kritis bagi produsen seperti peralatan canggih mereka. Bengkel mesin di seluruh dunia memanfaatkan manfaat perangkat lunak CAM yang luar biasa di luar pemrograman pekerjaan pengolahan yang hemat sumber daya. Operator dapat, oleh karena itu, menstruktur beban kerja mereka, menetapkan toolpath, dan memfasilitasi fungsi sehingga pekerjaan menjadi mudah. Ada beberapa keterbatasan desain untuk mesin yang diaktifkan CAM.

• They are designed for a particular task and are not versatile.
• Require a skilled operator, programmers to run
• They also need an upfront investment.

Namun, setelah terpasang, mereka dapat menghemat waktu dan efisiensi, meningkatkan biaya, dan menghemat ribuan.

(You will likely face defects when skipping CAM test)

Summary

Solusi desain ahli kami akan bekerja dengan Anda untuk memilih sistem PCB dan CAM terbaik dan menerapkannya agar sesuai dengan lingkungan unik Anda. Tujuan kami adalah untuk mencetak apa yang kami lakukan dengan meningkatkan layanan, proses, dan prosedur kami.

Kami mencapai ketinggian baru, membangun kekuatan dan kepercayaan sambil mendapatkan kepuasan luar biasa dari daftar klien kami di seluruh dunia. Tim para ahli yang bersemangat dan dedikasi kami adalah alasan utama keberhasilan kami. Kami akan meningkatkan kolaborasi antara domain PCB dan mempertahankan konektivitas melalui sistem perangkat keras elektronik.